Question

（15分）實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅【Cu₂(OH)₂CO₃】的步驟如下：
步驟一：廢銅屑制硝酸銅
如圖，
用膠頭滴管吸取濃HNO₃緩慢加到錐形瓶內的廢銅屑中(廢銅屑過量)，充分反應后過濾，得到硝酸銅溶液。
步驟二：堿式碳酸銅的制備
向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液，水浴加熱至70℃左右，用0.4 mol/L的NaOH溶液調節pH至8.5，振蕩，靜置，過濾，用熱水洗滌，烘干，得到堿式碳酸銅產品。 
步驟三：堿式碳酸銅的組成測定
堿式碳酸銅可表示為：xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O，可采用氫氣還原法來確定，其反應原理為：
xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O +  H₂→ Cu +  CO₂  +  H₂O（未配平）
完成下列填空：
（1）步驟一中，反應開始時，瓶內的現象是                                       ，
用該裝置制取硝酸銅，好處是                                                  。
（2）步驟二中，水浴加熱所需儀器有                、                  (加熱、夾持儀器、石棉網除外)；洗滌的目的是                                         。
（3） 步驟三中，①以字x、y、z母為系數，配平氫氣還原法的化學方程式：
      xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O+       H₂→     Cu+      CO₂+      H₂O
②稱取24.0g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.8 g殘留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。該樣品中結晶水質量為        g，化學式為                  。

Answer 1

（1）氣體變為紅棕色，錐形瓶中溶液變藍色； 減少氮氧化合物對環境的污染；
（2）燒杯、溫度計；除去產品表面吸附的硝酸鈉；
（3）①1，（x+y），（x+y），x，（x+2y+z）；②1.8 ；CuCO₃ ·Cu (OH)₂ ·H₂O。

試題分析：（1）在實驗步驟一中，反應開始時，會看到在Cu 溶解，錐形瓶中溶液變藍色，氣體變為紅棕色。由于該實驗裝置是密閉的，產生的大氣污染物NO₂、NO會被NaOH溶液吸收，減少氮氧化合物對環境的污染；（2）在操作步驟二中，水浴加熱所需儀器有燒杯、溫度計；洗滌的目的是除去產品表面吸附的雜質硝酸鈉；（3） ①根據元素守恒、電子守恒可得方程式為xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O+（x+y）H₂→（x+y）Cu+x CO₂↑+（x+2y+z）H₂O。②n(Cu)=" 12.8" g÷64g/mol=0.2mol；n(CO₂)=0.1mol；n(H₂O)=7.2g÷18g/mol=0.4mol。則含有CuCO₃：0.1mol;含有Cu (OH)₂：0.1mol;所以該樣品中結晶水質量為24.0g－0.1mol×124g/mol－0.1mol×98g/mol=1.8g。所以含有的結晶水為1.8g÷18g/mol="0.1mol." CuCO₃：Cu (OH)₂：H₂O=0.1:0.1:0.1=1:1:1。因此該堿式碳酸銅的化學式為CuCO₃ ·Cu (OH)₂ ·H₂O。