Question

【題目】堿式碳酸銅[xCuCO3·yCu(OH)2]，呈孔雀綠顏色.又稱為孔雀石，是一種名貴的礦物寶石。它與銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣等物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)。CuSO4溶液與Na2CO3溶液反應(yīng)可以得到堿式碳酸銅，我們將對其組成進(jìn)行相關(guān)探究。

[沉淀制備]

稱取12. 5 g膽礬(CuSO4 5H2O)溶于87. 5mL蒸餾水中，滴加少量稀硫酸(體積可以忽略不計(jì))，充分?jǐn)嚢韬蟮玫紺uSO4溶液。向其中加入Na2CO3溶液，將所得藍(lán)綠色懸濁液過濾，并用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，最后低溫烘干備用。

[實(shí)驗(yàn)探究]我們設(shè)計(jì)了如下裝置，用制得的藍(lán)綠色固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)回答下列問題

(1)配制硫酸銅溶液的過程中滴加稀硫酸的作用是___________，所得硫酸銅溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________

(2)實(shí)驗(yàn)室通常使用加熱亞硝酸鈉和氯化銨混合溶液的方法制取N2，該反應(yīng)的化學(xué)方程為：__________。

⑶D裝置加熱前，需要首先打開活塞K，通入適量N2，然后關(guān)閉K，再點(diǎn)燃D處酒精燈。通入N2的作用___________， B為安全瓶，其作用原理為_________，C中盛裝的試劑應(yīng)是__________。

(4)加熱D后觀察到的現(xiàn)象是________________。

(5)經(jīng)查閱文獻(xiàn)知：Ksp[CaCO3]=2.8×10-9，Ksp[BaCO3]=5.1×10-9，經(jīng)討論認(rèn)為需要用Ba(OH)2溶液代替澄清石灰水來定量測定藍(lán)綠色固體的化學(xué)式，其原因是______________

a.Ba(OH)2的堿性比Ca(OH)2強(qiáng)

b.Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2

c.相同條件下，CaCO3的溶解度明顯大于BaCO3

d.吸收等量CO2生成的BaCO3的質(zhì)量大于CaCO3，測量誤差小

(6)待D中反應(yīng)完全后，打開活塞K，再次滴加NaNO2溶液產(chǎn)生N2，其目的是______________。若裝置F中使用Ba(OH)2溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后經(jīng)稱量，裝置E的質(zhì)量增加0.27 g，F(xiàn)中產(chǎn)生沉淀1.97 g。則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為_____________。[寫成xCuCO3·yCu(OH)2的形式]

Answer 1

【答案】⑴抑制Cu2+水解，防止溶液變渾濁 8.0%

⑵NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O

⑶排除裝置中的空氣 當(dāng)裝置內(nèi)壓力過大時(shí)，B瓶中間的安全管中液面上升，使壓力穩(wěn)定 濃硫酸

⑷硬質(zhì)玻璃管中藍(lán)綠色固體變黑色，E中白色固體變藍(lán)，F(xiàn)中溶液變渾濁

⑸bd

⑹讓停留在裝置中的氣體被充分吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差 2CuCO3·3Cu(OH)2

【解析】本試題考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評價(jià)，（1）CuSO4屬于強(qiáng)酸弱堿鹽，溶液中存在Cu2＋＋H2O Cu(OH)2＋H＋，滴加稀硫酸，H＋濃度增大，抑制Cu2＋的水解，因此滴加稀硫酸的作用是抑制Cu2＋水解，防止溶液變渾濁；溶質(zhì)的質(zhì)量m(CuSO4)=12.5×160/250g=8g，溶液的質(zhì)量為(12.5＋87.5)g=100g，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8/100×100%=8%；（2）NaNO2與NH4Cl發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaNO2＋NH4Cl→NaCl＋N2↑＋H2O，NaNO2中N化合價(jià)由＋3價(jià)→0價(jià)，NH4Cl中N的化合價(jià)由－3價(jià)→0價(jià)，根據(jù)化合價(jià)的升降法進(jìn)行配平，然后根據(jù)原子守恒配平其他，即反應(yīng)方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；（3）加熱前，通入N2的目的是排除裝置中空氣；裝置B為安全瓶，其作用原理是當(dāng)裝置內(nèi)壓力過大時(shí)，B瓶中間的安全管中液面上升，使壓力穩(wěn)定；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，需要�?yàn)證藍(lán)綠色固體受熱的產(chǎn)物，因此N2中的水蒸氣對后續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，必須除去，裝置C的作用是除去N2中的水蒸氣，即裝置C盛放的試劑是濃硫酸；（4）產(chǎn)物是CuO、H2O、CO2，硬質(zhì)玻璃管中藍(lán)綠色固體變黑色，E中白色固體變藍(lán)，F(xiàn)中溶液變渾濁；（5）用Ba(OH)2溶液代替Ca(OH)2，原因是：Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2溶解度，能充分吸收CO2，Ba的相對原子質(zhì)量大于Ca的相對原子質(zhì)量，即BaCO3的摩爾質(zhì)量大于CaCO3的摩爾質(zhì)量，減少稱量時(shí)產(chǎn)生的誤差，故選項(xiàng)bd正確；（6）反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入氮?dú)庾饔檬亲屚Ａ粼谘b置中的氣體被充分吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差；裝置E質(zhì)量增加的是H2O的質(zhì)量，即n(H2O)=0.27/18mol=0.015mol，F(xiàn)中沉淀是BaCO3，即n(CO2)=1.97/197mol=0.01mol，H元素來自于Cu(OH)2，則Cu(OH)2的物質(zhì)的量為0.015mol，C來自于CuCO3，則CuCO3的物質(zhì)的量為0.01mol，x:y=0.01：0.015=2：3，即2CuCO3·3Cu(OH)2。