(2013?閔行區(qū)一模)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)計了如下實驗:
實驗1:將2.0mL 0.50mol/L Cu(NO32溶液、2.0mL 0.50mol/L NaOH溶液和0.25mol/L 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(yīng).
實驗記錄如下:
表一:
編號 V (Na2CO3)/mL 沉淀情況
1 2.8 多、藍色
2 2.4 多、藍色
3 2.0 較多、綠色
4 1.6 較少、綠色
表二:
編號 反應(yīng)溫度/℃ 沉淀情況
1 40 多、藍色
2 60 少、淺綠色
3 75 較多、綠色
4 80 較多、綠色(少量褐色)
(1)實驗室制取少許孔雀石,應(yīng)該采用的最佳反應(yīng)條件:①Cu(NO32溶液與Na2CO3溶液的體積比為
1:1
1:1
;②反應(yīng)溫度是
75℃
75℃

(2)80℃時,所制得的孔雀石有少量褐色物質(zhì)的原因是
Cu(OH)2受熱分解為CuO
Cu(OH)2受熱分解為CuO
.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,利用下圖所示的裝置(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K1、K2,關(guān)閉K3,鼓入空氣,一段時間后關(guān)閉活塞K1、K2,打開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中無氣泡產(chǎn)生.
步驟4:
打開K1,繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻
打開K1,繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻

步驟5:稱量相關(guān)裝置的質(zhì)量.
(3)裝置A的作用是
除去空氣中的CO2和H2O
除去空氣中的CO2和H2O
;若無裝置E,則實驗測定的x/y的比值將
偏小
偏小
(選填“偏大”、“偏小”或“無影響”).
(4)某同學(xué)在實驗過程中采集了如下數(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實驗后增重9.0g
d.裝置D實驗后增重8.8g
為測定x/y的比值,你認(rèn)為可以選用上述所采集數(shù)據(jù)中的
bc、bd、cd
bc、bd、cd
(寫出所有組合的字母代號)一組即可進行計算.
(5)根據(jù)你的計算結(jié)果,寫出該樣品組成的化學(xué)式
5Cu(OH)2?2CuCO3
5Cu(OH)2?2CuCO3
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;
(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;步驟4反應(yīng)完畢后,需要繼續(xù)通空氣,讓裝置冷卻;
(3)根據(jù)實驗?zāi)康暮蛪A石灰的作用分析;
(4)根據(jù)化學(xué)方程式找出與x、y有關(guān)的物質(zhì)質(zhì)量.
(5)根據(jù)計算結(jié)果寫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時生成的堿式碳酸銅最多,已知0.50mol/L Cu(NO32溶液為2.0mL,所以此時V[Cu(NO32]: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; 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:Cu(OH)2受熱分解為CuO;打開K1,繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻;
(3)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;
(4)堿式碳酸銅分解的化學(xué)方程xCu(OH)2?yCuCO3
  △  
.
 
(x+y)CuO+xH2O+yCO2↑要測定
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
  △  
.
 
(x+y)CuO+xH2O+yCO2
                  18x   44y
                              9g    8.8g
   
    
18x
9g
=
44x
8.8g
,所以
x
y
=
5
2

若測出反應(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
56g
=
44y
8.8g
,所以
x
y
=
5
2

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