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與氫氣反應的化學方程式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．該樣品的結晶水質量為1.8 g，化學式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O；
（4）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由可行，根據(jù)反應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反應生成水，所以xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應的產物有：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，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應后固體的質量來確定物質的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進入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)化學方程式生成物之間的質量關系求出x、y、z，根據(jù)生成的水和反應物中水的關系求解水的質量．
（4）根據(jù)反應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與氫氣反應的產物有：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，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應后固體的質量來確定物質的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進入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，則化學式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O，化學方程式為2CuCO₃•Cu（OH）₂•2H₂O+3H₂=3Cu+2CO₂↑+6H₂O，由化學方程式可以看出，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 本題考查了物質組成的實驗探究，關鍵是配平化學方程式、分析出實驗原理及其計算、根據(jù)化學方程式進行計算，注意題干信息的理解應用，題目難度中等．