Question

【題目】堿式碳酸銅[xCuCO3·yCu(OH)2]，呈孔雀綠顏色.又稱為孔雀石，是一種名貴的礦物寶石。它與銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣等物質反應產生的物質。CuSO4溶液與Na2CO3溶液反應可以得到堿式碳酸銅，我們將對其組成進行相關探究。

[沉淀制備]稱取12. 5 g膽礬(CuSO4 5H2O)溶于87. 5mL蒸餾水中，滴加少量稀硫酸(體積可以忽略不計)，充分攪拌后得到CuSO4溶液。向其中加入Na2CO3溶液，將所得藍綠色懸濁液過濾，并用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，最后低溫烘干備用。

[實驗探究]我們設計了如下裝置，用制得的藍綠色固體進行實驗。

根據以上實驗回答下列問題

（1）配制硫酸銅溶液的過程中滴加稀硫酸的作用是_______________________________，

所得硫酸銅溶液的溶質質量分數為_____________________。

（2）實驗室通常使用加熱亞硝酸鈉和氯化銨混合溶液的方法制取N2，該反應的化學方程為：__________________________________________________。

（3）D裝置加熱前，需要首先打開活塞K，通入適量N2，然后關閉K，再點燃D處酒精燈。

C中盛裝的試劑應是___________。加熱D后觀察到的現象是_______________________。

（4）經查閱文獻知：Ksp[CaCO3]=2.8×10-9，Ksp[BaCO3]=5.1×10-9，經討論認為需要用Ba(OH)2溶液代替澄清石灰水來定量測定藍綠色固體的化學式，其原因是（____）

a.Ba(OH)2的堿性比Ca(OH)2強

b.Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2

c.相同條件下，CaCO3的溶解度明顯大于BaCO3

d.吸收等量CO2生成的BaCO3的質量大于CaCO3，測量誤差小

（5）待D中反應完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO2溶液產生N2，其目的是_____________。若裝置F中使用Ba(OH)2溶液，實驗結束后經稱量，裝置E的質量增加0.27g，F中產生沉淀1.97g。則該藍綠色固體的化學式為_____________。[寫成xCuCO3·yCu(OH)2的形式]

Answer 1

【答案】 抑制Cu2+水解，防止溶液變渾濁 8.0% NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O 濃硫酸 硬質玻璃管中藍綠色固體變黑色，E中白色固體變藍，F中溶液變渾濁 bd 讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實驗誤差 2CuCO3·3Cu(OH)2

【解析】A裝置制備氮氣排除裝置中的空氣，B作安全瓶，C干燥生成的氮氣，裝置D分解堿式碳酸銅[xCuCO3yCu(OH)2]，盛放無水硫酸銅的E裝置吸收分解生成的水分，F吸收分解生成的二氧化碳，用G裝置吸收空氣中水蒸氣和二氧化碳，防止干擾實驗。

(1)銅離子水解，加酸抑制其水解；12.5g膽礬中含有硫酸銅的質量為12.5g×=8g，87.5mL蒸餾水的質量為87.5g，則溶液的質量為12.5g+87.5g=100g，所得硫酸銅溶液的溶質質量分數為×100%=8%；故答案為：抑制Cu2+水解，防止溶液變渾濁；8.0%；

(2)加熱亞硝酸鈉和氯化銨混合溶液生成N2和氯化鈉，化學方程式為：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；故答案為：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；

(3)通入N2的目的是排除裝置中的空氣，B裝置中當裝置內壓力過大時，B瓶中間的安全管中液面上升，使壓力穩定，作安全瓶；C瓶裝濃硫酸干燥氮氣；加熱D后生成黑色的氧化銅，水分使無水硫酸銅顯藍色，二氧化碳使澄清石灰石變渾濁，現象為：硬質玻璃管中藍綠色固體變黑色，E中白色固體變藍，F中溶液變渾濁；故答案為：濃硫酸；硬質玻璃管中藍綠色固體變黑色，E中白色固體變藍，F中溶液變渾濁；

(4)Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，充分吸收CO2，BaCO3的摩爾質量大于CaCO3，測量誤差小；氫氧化鈣為強堿，CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大；故答案為：bd；

(5)待D中反應完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO2溶液產生N2，其目的是讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實驗誤差；E中吸收的是水，水的物質的量為=0.015mol，F中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據碳原子守恒得二氧化碳的物質的量為=0.01mol，氧化銅的物質的量=(2.71g-0.27g-0.01mol×44g/mol)÷80g/mol ═0.025mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.025mol：0.03mol：0.01mol=5：6：2，所以其化學式為Cu5(OH)6(CO3)2，寫成xCuCO3·yCu(OH)2的形式為：2CuCO33Cu(OH)2；故答案為：讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實驗誤差；2CuCO33Cu(OH)2。