Question

17．堿式碳酸銅可用于有機(jī)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(yīng)能否得到堿式碳酸銅？某班同學(xué)進(jìn)行相關(guān)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?jǐn)嚢韬蟮玫紺uSO₄溶液．向其中加入適量Na₂CO₃溶液，將所得藍(lán)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抑制Cu²⁺水解，防止溶液變渾濁．所得硫酸銅溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%．
（2）用無水乙醇洗滌的目的是利用乙醇易揮發(fā)的性質(zhì)帶走沉淀上面的水．
【實(shí)驗(yàn)探究】
同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖裝置，用制得的藍(lán)綠色固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（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(guān)閉K，點(diǎn)燃D處酒精燈．A中產(chǎn)生N₂的作用是排除裝置中的空氣，避免干擾，C中盛裝的試劑應(yīng)是濃硫酸．
（4）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NO₂^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O  ．
（5）若藍(lán)綠色固體的組成為xCuCO₃•yCu（OH）₂，實(shí)驗(yàn)?zāi)苡^察到的現(xiàn)象是硬質(zhì)玻璃管中藍(lán)綠色固體變黑色，E中白色固體變藍(lán)，F(xiàn)中溶液變渾濁  ．
（6）同學(xué)們查閱文獻(xiàn)知：K_sp[CaCO₃]=2.8×10^-9，K_sp[BaCO₃]=5.1×10^-9，經(jīng)討論認(rèn)為需要用Ba（OH）₂代替Ca（OH）₂來定量測(cè)定藍(lán)綠色固體的化學(xué)式，其原因是bd．
a．Ba（OH）₂的堿性比Ca（OH）₂強(qiáng)
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(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差小
待D中反應(yīng)完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO₂溶液產(chǎn)生N₂，其目的是 讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差   ．若定量分析所取藍(lán)綠色固體質(zhì)量為27.1 g，裝置F中使用Ba（OH）₂溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置E的質(zhì)量增加2.7 g，F(xiàn)中產(chǎn)生沉淀19.7 g．則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）銅離子水解，加酸抑制其水解，根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{溶質(zhì)的質(zhì)量}{溶液的質(zhì)量}×100%$計(jì)算；
（2）乙醇易揮發(fā)，可帶走水；
（3）通入N₂的目的是排除裝置中的空氣；C瓶干燥氣體；
（4）A中的反應(yīng)為亞硝酸根與銨根離子價(jià)態(tài)歸中生成氮?dú)猓?br />（5）藍(lán)綠色固體的組成為xCuCO₃•yCu（OH）₂，則分解生成氧化銅、水、二氧化碳；
（6）Ca（OH）₂為微溶物，溶解度比Ba（OH）₂小，K_sp[CaCO₃]=2.8×10^-9，K_sp[BaCO₃]=5.1×10^-9，均為難溶物，且溶解度相差不大，據(jù)此分析； 待D中反應(yīng)完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO₂溶液產(chǎn)生N₂，其目的是讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差；E中吸收的是水，F(xiàn)中吸收的是二氧化碳，根據(jù)質(zhì)量守恒定律測(cè)得氧化銅的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒確定其化學(xué)式．

解答 解：（1）銅離子水解，加酸抑制其水解；
12.5 g膽礬中含有硫酸銅的質(zhì)量為12.5×$\frac{160}{160+90}×100%$=8g，
87.4 mL蒸餾水的質(zhì)量為87.4g，則溶液的質(zhì)量為12.5g+87.4g=99.9g，
所得硫酸銅溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8g}{99.9g}×100%$=8%；
故答案為：抑制Cu²⁺水解，防止溶液變渾濁；8.0%；
（2）乙醇易揮發(fā)，可帶走沉淀上面的水；
故答案為：利用乙醇易揮發(fā)的性質(zhì)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?dú)猓?br />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(yīng)為亞硝酸根與銨根離子價(jià)態(tài)歸中生成氮?dú)�，發(fā)生的離子方程式為：
NO₂^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O；
故答案為：NO₂^-+NH₄⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O；
（5）若藍(lán)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(zhì)玻璃管中藍(lán)綠色固體變黑色，E中白色固體變藍(lán)，F(xiàn)中溶液變渾濁；
故答案為：硬質(zhì)玻璃管中藍(lán)綠色固體變黑色，E中白色固體變藍(lán)，F(xiàn)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(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差��；氫氧化鈣為強(qiáng)堿，CaCO₃的溶解度和BaCO₃溶解度相差不大；
待D中反應(yīng)完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO₂溶液產(chǎn)生N₂，其目的是讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差；
E中吸收的是水，水的物質(zhì)的量為$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，F(xiàn)中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒得二氧化碳的物質(zhì)的量為$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，氧化銅的物質(zhì)的量=（271．g-2.7g-0.1mol×44g/mol）÷80g/mol═0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學(xué)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(shí)驗(yàn)誤差；2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)的組成和含量的測(cè)定，明確物質(zhì)性質(zhì)是解答關(guān)鍵，難點(diǎn)是化學(xué)式的確定，題目難度中等．