Question

17．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 0.50mol•L^-1的Cu（NO₃）₂溶液、2.0mL 0.50mol•L^-1的NaOH溶液和0.25mol•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，應該采用的最佳條件是n[Cu（NO₃）₂]：n（Na₂CO₃）=2：1，75℃．
②80℃時，所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)的可能原因是Cu（OH）₂受熱分解為CuO．
（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，利用如圖所示的裝置（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(guān)閉，稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量．
步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無氣泡產(chǎn)生．
步驟4：（請補充該步操作內(nèi)容）．
步驟5：稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量．
①裝置A的作用是；若無裝置E，則實驗測定的$\frac{x}{y}$的值將偏�。ㄟx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(shù)據(jù)：
A．反應前玻璃管與樣品的質(zhì)量163.8g         
B．反應后玻璃管中殘留固體質(zhì)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$\frac{x}{y}$的值，請你選用合適數(shù)據(jù)進行計算，并根據(jù)你的計算結(jié)果，寫出該樣品組成的化學式．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)表中碳酸鈉的物質(zhì)的量與硝酸銅的物質(zhì)的量關(guān)系及最佳生成堿式碳酸銅溫度完成；
②所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)是氧化銅，氫氧化銅分解生成了黑色的氧化銅；
（2）步驟4反應完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻；
①根據(jù)實驗目的和堿石灰的作用分析；
②根據(jù)化學方程式找出與x、y有關(guān)的物質(zhì)質(zhì)量．

解答 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)，0.25mol•L^-1的碳酸鈉溶液2mL時生成的孔雀石最多，雜質(zhì)最少，此時n[Cu（NO₃）₂]：n（Na₂CO₃）=2：1；當溫度在75℃，生成的孔雀石最多，雜質(zhì)最少，
故答案為：n[Cu（NO₃）₂]：n（Na₂CO₃）=2：1，75℃；
②溫度較高，氫氧化銅分解生成了氧化銅，所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)是氧化銅，
故答案為：Cu（OH）₂受熱分解為CuO；
（2）步驟4反應完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻，
故答案為：繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻；
①裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水分，同時還能吸收空氣中的二氧化碳，防止對裝置CD增重的數(shù)據(jù)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(zhì)量增重偏大，即生成的二氧化碳質(zhì)量偏大，則x/y的值會偏小
故答案為：除去空氣中的CO₂和H₂O； 偏小；
②堿式碳酸銅分解的化學方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
要測定$\frac{x}{y}$的值，可以測定生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即測定C裝置增重的質(zhì)量和D裝置增重的質(zhì)量．故可選CD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　　　　　　 　  18x             44y
                                                         9g              8.8g
$\frac{18x}{9g}$=$\frac{44y}{8.8g}$
$\frac{x}{y}$=$\frac{5}{2}$，
若測出反應后玻璃管中樣品的質(zhì)量以及裝置C增重的質(zhì)量，即已知方程式中氧化銅和水的質(zhì)量關(guān)系，可求出$\frac{x}{y}$的值；故可選BC
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　    �。▁+y）×80        18x
                                                 56g         9g

$\frac{80（x+y）}{56g}$=$\frac{18y}{9g}$
$\frac{x}{y}$=$\frac{5}{2}$，
同樣若已知反應后玻璃管中樣品的質(zhì)量以及裝置C增重的質(zhì)量，即已知方程式中氧化銅和二氧化碳的質(zhì)量關(guān)系，可求出出$\frac{x}{y}$的值．故可可選BD
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
                                 （x+y）×80                        44y
                                           56g                           8.8g
$\frac{80（x+y）}{56g}$=$\frac{44y}{8.8g}$，
$\frac{x}{y}$=$\frac{5}{2}$，
答：為測定$\frac{x}{y}$的值，選用合適數(shù)據(jù)為：BC、BD、CD；樣品組成的化學式為5Cu（OH）₂•2CuCO₃．

點評 本題考堿式碳酸銅樣品組成，涉及了根據(jù)化學方程式計算分析物質(zhì)組成，濃硫酸增重的質(zhì)量是生成的水的質(zhì)量，堿石灰增重的質(zhì)量是生成的二氧化碳的質(zhì)量．