Question

堿式碳酸銅的成分有多種，其化學(xué)式一般可表示為xCu（OH）₂?yCuCO₃．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(yīng)條件，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)1：將2.0mL 0.50mol/LCu（NO₃）₂溶液、2.0mL 0.50mol/LNaOH溶液和0.25mol/L
Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示體積混合．
實(shí)驗(yàn)2：將合適比例的混合物在表Ⅱ所示溫度下反應(yīng)．
實(shí)驗(yàn)記錄如下：
                     表Ⅰ表Ⅱ

編號(hào)	V （Na2CO3）/mL	沉淀情況		編號(hào)	反應(yīng)溫度/℃	沉淀情況
1	2.8	多、藍(lán)色		1	40	多、藍(lán)色
2	2.4	多、藍(lán)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）

（1）實(shí)驗(yàn)室制取少許孔雀石，應(yīng)該采用的最佳反應(yīng)條件：①Cu（NO₃）₂溶液與Na₂CO₃溶液的體積比為

 

；②反應(yīng)溫度是

 

．
（2）80℃時(shí)，所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)的原因是

 

．
實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)定上述某條件下所制得的堿式碳酸銅樣品組成，利用下圖所示的裝置（夾持儀器省略）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

步驟1：檢查裝置的氣密性，將過(guò)濾、洗滌并干燥過(guò)的樣品置于平直玻璃管中．
步驟2：打開(kāi)活塞K₁、K₂，關(guān)閉K₃，鼓入空氣，一段時(shí)間后關(guān)閉活塞K₁、K₂，打開(kāi)K₃，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(wú)氣泡產(chǎn)生．
（3）步驟4：

 

．
步驟5：稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量．
（4）裝置A的作用是

 

；若無(wú)裝置E，則實(shí)驗(yàn)測(cè)定的x/y的比值將

 

（選填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．
（5）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集了如下數(shù)據(jù)：
a．反應(yīng)前玻璃管與樣品的質(zhì)量163.8g
b．反應(yīng)后玻璃管中殘留固體質(zhì)量56.0g
c．裝置C實(shí)驗(yàn)后增重9.0g
d．裝置D實(shí)驗(yàn)后增重8.8g
為測(cè)定

x

y

的比值，你認(rèn)為可以選用上述所采集數(shù)據(jù)中的

 

（寫(xiě)出所有組合的字母代號(hào)）一組即可進(jìn)行計(jì)算．
（6）根據(jù)你的計(jì)算結(jié)果，寫(xiě)出該樣品組成的化學(xué)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)表中碳酸鈉溶液的體積與硝酸銅溶液的體積關(guān)系及最佳生成堿式碳酸銅溫度完成，由表中數(shù)據(jù)，0.25mol?L^-1的碳酸鈉溶液2mL時(shí)生成的堿式碳酸銅最多，已知0.50mol/L Cu（NO₃）₂溶液為2.0mL，所以此時(shí)V[Cu（NO₃）₂]：V（Na₂CO₃）=1：1；
（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；
（3）依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和目的分析，步驟4是反應(yīng)完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛪A石灰的作用分析，裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水分，同時(shí)還能吸收空氣中的二氧化碳，防止對(duì)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(jìn)入D裝置；
（5）根據(jù)化學(xué)方程式找出與x、y有關(guān)的物質(zhì)質(zhì)量，對(duì)比分析，堿式碳酸銅分解的化學(xué)方程xCu（OH）₂?yCuCO₃

△   .

（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要測(cè)定

x

y

的值，可以測(cè)定生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即測(cè)定C裝置增重的質(zhì)量和D裝置增重的質(zhì)量或bc、bd裝置質(zhì)量計(jì)算判斷．
（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果寫(xiě)出該樣品組成的化學(xué)式．

解答： 解：（1）由表中數(shù)據(jù)，0.25mol?L^-1的碳酸鈉溶液2mL時(shí)生成的堿式碳酸銅最多，已知0.50mol/L Cu（NO₃）₂溶液為2.0mL，所以此時(shí)V[Cu（NO₃）₂]：V（Na₂CO₃）=1：1；當(dāng)溫度在75℃，生成的堿式碳酸銅最佳，
故答案為：1：1；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；
（3）步驟4反應(yīng)完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻，
故答案為：打開(kāi)K₁，繼續(xù)通一段時(shí)間空氣至裝置冷卻；
（4）裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水分，同時(shí)還能吸收空氣中的二氧化碳，防止對(duì)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(jìn)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(méi)有裝置E，會(huì)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(huì)偏小
故答案為：除去空氣中的CO₂和H₂O；  偏��；
（5）堿式碳酸銅分解的化學(xué)方程xCu（OH）₂?yCuCO₃

△   .

（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要測(cè)定

x

y

的值，可以測(cè)定生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即測(cè)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

△   .

（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　　　　　　 　 18x   44y
                               9g    8.8g
   
    

18x

9g

=

44x

8.8g

，所以

x

y

=

5

2

，
若測(cè)出反應(yīng)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

x

y

的值；故可選bc
xCu（OH）₂?yCuCO₃

△   .

（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　�。▁+y）×80  18x
                      56g       9g

  

(x+y)×80

56

=

18x

9

，所以

x

y

=

5

2

  
同樣若已知反應(yīng)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

x

y

的值．故可可選bd；
xCu（OH）₂?yCuCO₃

△   .

（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
（x+y）×80                         44y
  56g                              8.8

  

(x+y)×80

56

=

44y

8.8g

，所以

x

y

=

5

2

；
故答案為：bc、bd、cd；  
（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果寫(xiě)出該樣品組成的化學(xué)式：5Cu（OH）₂?2CuCO₃；
故答案為：5Cu（OH）₂?2CuCO₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考?jí)A式碳酸銅樣品組成，涉及了根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)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．