Question

6．堿式碳酸銅可表示為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O，實驗室用氫氣還原法測定堿式碳酸銅組成，裝置如下．
（1）寫出xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
（2）實驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l
（3）稱取19.1g某堿式碳酸銅樣品，充分反應(yīng)后得到9.6g殘留物，生成4.4g二氧化碳和5.4g水．該樣品的結(jié)晶水質(zhì)量為1.8 g，化學(xué)式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O；
（4）某同學(xué)以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認(rèn)為是否可行？請說明理由可行，根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)CuCO₃受熱分解得到CuO和CO₂、Cu（OH）₂受熱分解得到CuO和H₂O，然后氫氣與CuO反應(yīng)生成水，所以xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物有：Cu、CO₂、H₂O，最后根據(jù)將堿式碳酸銅前面系數(shù)定為1，根據(jù)反應(yīng)前后各原子種類和個數(shù)不變配平．
（2）本實驗的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應(yīng)，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應(yīng)后固體的質(zhì)量來確定物質(zhì)的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進(jìn)入U型干燥裝置，可在最后再連接一個盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；
（3）根據(jù)化學(xué)方程式生成物之間的質(zhì)量關(guān)系求出x、y、z，根據(jù)生成的水和反應(yīng)物中水的關(guān)系求解水的質(zhì)量．
（4）根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

解答 解：（1）xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物有：Cu、CO₂、H₂O，方程式為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O，故答案為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
（2）本實驗的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應(yīng)，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應(yīng)后固體的質(zhì)量來確定物質(zhì)的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進(jìn)入U型干燥裝置，可在最后再連接一個盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；氫氣流方向的連接順序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l，故答案為：a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l；
（3）xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（ x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂↑+（x+2y+z）H₂O
                                                                   64（x+y）   44x          18（x+2y+z）
                                                                   9.6g            4.4g               5.4g
$\frac{64（x+y）}{9.6g}$=$\frac{44x}{4.4g}$，解得：2y=x
$\frac{44x}{4.4g}$=$\frac{18（x+2y+z）}{5.4g}$，解得：z=x
令x=2，則y=1，z=2，則化學(xué)式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O，化學(xué)方程式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O+3H₂=3Cu+2CO₂↑+6H₂O，由化學(xué)方程式可以看出，堿式碳酸銅每2個水分子能生成6個水分子，即生成的水中堿式碳酸銅中水占了$\frac{1}{3}$，因此堿式碳酸銅中水的質(zhì)量為：5.4g×$\frac{1}{3}$=1.8g，
故答案為：1.8；2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個量），即可計算出其組成，
故答案為：可行，根據(jù)反應(yīng)xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質(zhì)量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究，關(guān)鍵是配平化學(xué)方程式、分析出實驗原理及其計算、根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計算，注意題干信息的理解應(yīng)用，題目難度中等．