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。

(1)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：

表Ⅰ                                       表Ⅱ

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)

 

①實驗室制取少許孔雀石，應該采用的最佳條件是                                。

②80℃時，所制得的孔雀石有少量褐色物質的可能原因是                           。

(2)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：                                           (請補充該步操作內容)。

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)任一組即可進行計算，并根據你的計算結果，寫出該樣品組成的化學式                         。

 

Answer 1

【答案】

 (1) ①n[Cu(NO₃)₂]:n(NaOH) : n(Na₂CO₃)=2:2:1    75℃    ②有少量孔雀石受熱分解為CuO

 (2)打開活塞K，繼續通一段時間空氣       ①除去空氣中的CO₂和H₂O      偏小

②BC、BD、CD(3分)       5Cu(OH)₂·2CuCO₃

(除倒數第二空3分外，其余每空2分，最佳條件缺一扣1分，答錯不給分。共15分)

【解析】

試題分析：(1) ①由表中數據，0.25mol·L^–1的Na₂CO₃溶液2mL時生成的堿式碳酸銅最多，此時n[Cu(NO₃)₂]:n(Na₂CO₃)=2:1；當溫度在75℃，生成的堿式碳酸銅最佳。②溫度較高，少量孔雀石受熱分解生成CuO，孔雀石中含有的少量褐色物質是氧化銅。

(2)反應完畢后，需要繼續通空氣，讓裝置冷卻。①裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止對裝置CD增重的數據造成影響，裝置E的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置，D裝置是吸收生成的二氧化碳的，C裝置是吸收生成的水的，如果沒有裝置E，會使D裝置質量增重偏大，即生成的二氧化碳質量偏大，則x/y的值會偏小。

②堿式碳酸銅分解的化學方程xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

要測定的值，可以測定生成的水和二氧化碳的質量，即測定C裝置增重的質量和D裝置增重的質量；故可選CD。

xCu(OH)₂·yCuCO₃  (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

18x    44y

9g     8.8g

∴

若測出反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置C增重的質量，即已知生成的氧化銅和水的質量，可求出的值；故可選BC。

xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

(x+y)×80   18x

56g        9g

∴

同樣若已知反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置D增重的質量，即已知生成的氧化銅和二氧化碳的質量，可求出出的值；故可選BD。

xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑

(x+y)×80         44y

56g              8.8g

∴

考點：化學實驗綜合考查，包括實驗原理、實驗裝置、誤差分析、數據處理及根據化學方程式的計算。