Question

(15分)堿式碳酸銅的成分有多種，其化學式一般可表示為xCu(OH)₂·yCuCO₃。

⑴孔雀石呈綠色，是一種名貴的寶石，其主要成分是Cu(OH)₂·CuCO₃。某興趣小組為探究制取孔雀石的最佳反應條件，設計了如下實驗：

實驗1：將2.0mL 0.50 mol·L^—1的Cu(NO₃)₂溶液、2.0mL 0.50 mol·L^—1的NaOH溶液和0.25 mol·L^—1的Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示體積混合。

實驗2：將合適比例的混合物在表Ⅱ所示溫度下反應。

實驗記錄如下：

編號	V (Na2CO3)/ mL	沉淀情況		編號	反應溫度/℃	沉淀情況
1	2.8	多、藍色		1	40	多、藍色
2	2.4	多、藍色		2	60	少、淺綠色
3	2.0	較多、綠色		3	75	較多、綠色
4	1.6	較少、綠色		4	80	較多、綠色(少量褐色)

表Ⅰ                                   表Ⅱ

①實驗室制取少許孔雀石，應該采用的條件是      。

②80℃時，所制得的孔雀石有少量褐色物質的原因是      。

⑵實驗小組為測定上述某條件下所制得的堿式碳酸銅樣品組成，利用下圖所示的裝置（夾持儀器省略）進行實驗：

步驟1：檢查裝置的氣密性，將過濾、洗滌并干燥過的樣品置于平直玻璃管中。

步驟2：打開活塞K，鼓入空氣，一段時間后關閉，稱量相關裝置的質量。

步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無氣泡產生。

步驟4：      。

步驟5：稱量相關裝置的質量。

①裝置A的作用是      ；若無裝置E，則實驗測定的x/y的值將      （選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

②某同學在實驗過程中采集了如下數據：

A．反應前玻璃管與樣品的質量163.8g

B．反應后玻璃管中殘留固體質量56.0g

C．裝置C實驗后增重9.0g

D．裝置D實驗后增重8.8g

為測定x/y的值，你認為可以選用上述所采集數據中的      （寫出所有組合的字母代號）一組即可進行計算，并根據你的計算結果，寫出該樣品組成的化學式      。

 

Answer 1

【答案】

⑴①n[Cu(NO₃)₂]︰n(Na₂CO₃)=2︰1、75℃    ②Cu(OH)₂受熱分解為CuO

⑵繼續通一段時間空氣至裝置冷卻    ①除去空氣中的CO₂和H₂O   偏小

②BC、BD、CD   5Cu(OH)₂·2CuCO₃

【解析】（1）①根據表2可知，溫度為75℃時，生成的孔雀石，因此溫度應該控制再75℃。根據表1控制，當碳酸鈉溶液的體積是2.0ml時，生成的孔雀石多，此時n[Cu(NO₃)₂]︰n(Na₂CO₃)=0.5︰0.25＝2︰1.

②孔雀石受熱易分解，所以溫度過高時，Cu(OH)₂受熱分解為CuO。

（2）微粒把反應中產生的CO₂和水蒸氣全部被吸收，再冷卻時，應該繼續通一段時間空氣至裝置冷卻 。

①由于空氣中含有水蒸氣和CO₂所以利用堿石灰來除去空氣中的CO₂和H₂O。若無裝置E，則D裝置質量會偏大，導致CO₂的質量偏多，所以x/y的值將偏小。

②要計算x/y的值，則需要知道生成物水和CO₂的質量。由于反應后玻璃管中殘留固體質量是氧化銅，所以正確的組合是BC、BD、CD 。裝置C實驗后增重9.0g，則水是0.5mol。裝置D實驗后增重8.8g，則CO₂是0.2mol，所以x/y的值2.5，因此化學式5Cu(OH)₂·2CuCO₃。