Question

【題目】堿式碳酸銅可用于有機催化劑、殺蟲劑及飼料中銅的添加劑，還可用于煙火和顏料制造。CuSO4 溶液與Na2CO3 溶液反應能否得到堿式碳酸銅？某班同學進行相關探究。

（沉淀制備）稱取 12.5 g 膽礬溶于 87.4 mL 蒸餾水中，滴 4 滴稀硫酸，充分攪拌后得到 CuSO4 溶液。向其中加入適 量 Na2CO3 溶液，將所得藍綠色懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌。

(1)滴加稀硫酸的作用是______________________。所得硫酸銅溶液的溶質質量分數約 為______________________。

(2)用無水乙醇洗滌的目的是______________________。

（實驗探究）同學們設計了如下裝置，用制得的藍綠色固體進行實驗：

(3)D 裝置加熱前，需要首先打開活塞 K，用 A 裝置制取適量 N2，然后關閉 K，點燃 D 處酒精燈。A 中產生N2 的作用是______________________，C 中盛裝的試劑應是______________________。

(4)裝置 A 中發生反應的離子方程式為______________________。

(5)若藍綠色固體的組成為 xCuCO3·yCu(OH)2，實驗能觀察到的現象是_______________________________________。

(6)同學們查閱文獻知：Ksp[CaCO3]＝2.8×10-9，Ksp[BaCO3]＝5.1×10-9，經討論認為需要用 Ba(OH)2 代替 Ca(OH)2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

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 ________________________________________。若定量分析所取藍綠色固體質量為 27.1 g，裝置 F 中使用 Ba(OH)2 溶液，實驗結束后， 裝置 E 的質量增加 2.7 g，F 中產生沉淀 19.7 g。則該藍綠色固體的化學式為 ____________________。

Answer 1

【答案】抑制 Cu2+ 水解，防止溶液變渾濁 8.0% 或 0.08 利用乙醇易揮發的性質帶走沉淀上面的水 排除裝置中的空氣，避免干擾 濃硫酸 NO2-+NH4+= N2 ↑＋2H2O 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 b d 讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實驗誤差 2CuCO33Cu(OH)2 或 3Cu(OH)22CuCO3 或 Cu5(OH)6(CO3)2

【解析】

根據水解原理及質量分數表達式分析解答；根據實驗裝置、目的及物質性質分析解答；根據氧化還原反應原理分析解答；根據Ksp及反應方程式進行相關計算，分析解答。

（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，87.4mL蒸餾水的質量為87.4g，則溶液的質量為12.5g+87.4g=99.9g，所得硫酸銅溶液的溶質質量分數為；故答案為：抑制Cu2+水解，防止溶液變渾濁；8.0% 或 0.08；

（2）乙醇易揮發，可帶走沉淀上面的水；故答案為：利用乙醇易揮發的性質帶走沉淀上面的水；

（3）通入N2的目的是排除裝置中的空氣，C瓶裝濃硫酸干燥氮氣；故答案為：排除裝置中的空氣，避免干擾；濃硫酸；

（4）A中的反應為亞硝酸根與銨根離子價態歸中生成氮氣，發生的離子方程式為：

NO2-+NH4+= N2 ↑＋2H2O；故答案為：NO2-+NH4+= N2 ↑＋2H2O；

（5）若藍綠色固體的組成為xCuCO3·yCu(OH)2，則分解生成黑色氧化銅、水、二氧化碳，則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：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；

（6）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；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 =0.15mol，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 =0.1mol，氧化銅的物質的量= ═0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.25mol:0.3mol:0.1mol=5:6:2，所以其化學式為：2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2；

故答案為：b d；讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實驗誤差；2CuCO33Cu(OH)2 或 3Cu(OH)22CuCO3 或 Cu5(OH)6(CO3)2。