Question

堿式碳酸銅是一種化工原料，化學(xué)式用mCu(OH)2·nCuCO3表示。實(shí)驗(yàn)室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：

 

Ⅰ.廢銅屑制硝酸銅

方案1：將銅屑在空氣中充分灼燒，殘留固體溶于稀硝酸；

方案2：如圖1(夾持儀器已省略)。將濃硝酸緩慢加到廢銅屑中(廢銅屑過(guò)量)，充分反應(yīng)后過(guò)濾，得到硝酸銅溶液。

方案3：將方案2中濃硝酸換成稀硝酸，其他不變。

Ⅱ.堿式碳酸銅的制備

①向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液

②水浴加熱至70 ℃左右

③用0.4 mol·L－1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5，振蕩、靜置、過(guò)濾

④用熱水洗滌、烘干，得到堿式碳酸銅產(chǎn)品

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)按方案1實(shí)驗(yàn)，必須選擇的下列儀器有________(填序號(hào))。

 

(2)圖2中能分別替代圖1中B和C裝置的是________(填裝置序號(hào))。

(3)已知：NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO不能單獨(dú)與NaOH溶液反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，如何操作才能使裝置中的有毒氣體被NaOH溶液完全吸收？_________________________。

(4)步驟④中洗滌的目的是________________________________________。

(5)步驟③過(guò)濾后的濾液中含有CO32—，檢驗(yàn)CO32—的方法是

_______________________________________________。

(6)測(cè)定堿式碳酸銅組成的方法主要有兩種：

方法1　灼燒法：取34.6 g純凈物mCu(OH)2·nCuCO3，在硬質(zhì)試管里灼燒，將氣體產(chǎn)物依次通入足量的濃硫酸、足量的堿石灰中，完全吸收后濃硫酸凈增1.8 g，堿石灰凈增8.8 g。

方法2　還原法：在氫氣中加強(qiáng)熱，測(cè)反應(yīng)前后固體的質(zhì)量。

①利用上述數(shù)據(jù)推算堿式碳酸銅的化學(xué)式_________________________。

②配平化學(xué)方程式：mCu(OH)2·nCuCO3＋________H2 ________Cu＋________CO2＋________H2O

 

Answer 1

(1)abe　(2)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ　(3)關(guān)閉活塞b，打開(kāi)活塞a，通入一段時(shí)間空氣　(4)除去產(chǎn)品表面雜質(zhì)　(5)取少量濾液于試管中，加入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，溶液變渾濁，說(shuō)明濾液中含有CO32—

(6)①Cu(OH)2·2CuCO3　②(m＋n)　(m＋n)　n　(2m＋n)

【解析】(1)灼燒固體需要的儀器有坩堝、三腳架、泥三角、玻璃棒、酒精燈；溶解固體需要的儀器有燒杯、玻璃棒。(2)B用作安全瓶，C用于吸收氮的氧化物，替代B和C的裝置必須具有吸收氮的氧化物和防倒吸雙重功能。Ⅰ、Ⅱ裝置能防倒吸，Ⅲ裝置燒杯中的下層液體為四氯化碳，氮的氧化物不溶于四氯化碳，不會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)的氣壓急劇減小，當(dāng)?shù)�的氧化物從四氯化碳層進(jìn)入燒堿溶液中，被氫氧化鈉溶液吸收，Ⅲ裝置既可以防倒吸，又能使氮的氧化物被吸收。(3)根據(jù)所給反應(yīng)方程式知，通入足量的空氣，使一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化氮能被完全吸收。(4)固體產(chǎn)品表面會(huì)吸附一些雜質(zhì)，洗滌可除去堿式碳酸銅表面的雜質(zhì)。(5)用鹽酸和CO32—反應(yīng)生成CO2，再用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳。(6)①濃硫酸吸收生成的水，堿石灰吸收生成的二氧化碳，則：n(CO2)＝8.8/44＝0.2 mol，n(H2O)＝1.8/18＝0.1 mol。灼燒堿式碳酸銅的反應(yīng)方程式為mCu(OH)2·nCuCO3(m＋n)CuO＋mH2O＋nCO2↑，故m/n＝0.1/0.2＝1/2。該堿式碳酸銅的化學(xué)式為Cu(OH)2·2CuCO3。

②根據(jù)題給方程式和氧原子守恒知，氧原子的計(jì)量數(shù)為(2m＋3n)－2n＝2m＋n，即水的計(jì)量數(shù)為2m＋n，由水的計(jì)量數(shù)推知?dú)浞肿拥挠?jì)量數(shù)： ＝m＋n，則化學(xué)方程式為mCu(OH)2·nCuCO3＋(m＋n)H2 (m＋n)Cu＋nCO2＋(2m＋n)H2O。