Question

碱式碳酸铜的成分有多种，其化学式一般可表示为xCu(OH)₂·yCuCO₃。

(1)孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石，其主要成分是Cu(OH)₂·CuCO₃。某兴趣小组为探究制取孔雀石的最佳反应条件，设计了如下实验：

实验1：将2.0mL 0.50 mol·L^—1的Cu(NO₃)₂溶液、2.0mL 0.50 mol·L^—1的NaOH溶液和0.25 mol·L^—1的Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示体积混合。

实验2：将合适比例的混合物在表Ⅱ所示温度下反应。

实验记录如下：

表Ⅰ                                  表Ⅱ

编号	V (Na2CO3)/mL	沉淀情况		编号	反应温度/℃	沉淀情况
1	2.8	多、蓝色		1	40	多、蓝色
2	2.4	多、蓝色		2	60	少、浅绿色
3	2.0	较多、绿色		3	75	较多、绿色
4	1.6	较少、绿色		4	80	较多、绿色(少量褐色)

①实验室制取少许孔雀石，应该采用的最佳条件是                            。

②80℃时，所制得的孔雀石有少量褐色物质的可能原因是                      。

(2)实验小组为测定上述某条件下所制得的碱式碳酸铜样品组成，利用下图所示的装置(夹持仪器省略)进行实验：

步骤1：检查装置的气密性，将过滤、洗涤并干燥过的样品置于平直玻璃管中。

步骤2：打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭，称量相关装置的质量。

步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生。

步骤4：                       (请补充该步操作内容)。

步骤5：称量相关装置的质量。

①装置A的作用是                   ；若无装置E，则实验测定的x/y的值将           (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

②某同学在实验过程中采集了如下数据：

A．反应前玻璃管与样品的质量163.8g

B．反应后玻璃管中残留固体质量56.0g

C．装置C实验后增重9.0g

D．装置D实验后增重8.8g

为测定x/y的值，请你选用合适数据进行计算，并根据你的计算结果，写出该样品组成的化学式                 。

Answer

(1)①n[Cu(NO3)2]：n(Na2CO3)=2：1、75℃；

②Cu(OH)2受热分解为CuO；

(2)继续通一段时间空气至装置冷却；

①除去空气中的CO2和H2O；偏小；

②BC、BD、CD；5Cu(OH)2•2CuCO3。

【解析】

试题分析：(1)①由表中数据，0.25mol•L-1的碳酸钠溶液2mL时生成的孔雀石最多，杂质最少，此时n[Cu(NO3)2]：n(Na2CO3)=2：1；当温度在75℃，生成的孔雀石最多，杂质最少，故答案为：n[Cu(NO3)2]：n(Na2CO3)=2：1、75℃；②温度较高，氢氧化铜分解生成了氧化铜，所制得的孔雀石有少量褐色物质是氧化铜，故答案为：Cu(OH)2受热分解为CuO；

(2)步骤4反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却，故答案为：继续通一段时间空气至装置冷却；

①装置A碱石灰是干燥剂，可吸收空气中的水分，同时还能吸收空气中的二氧化碳，防止对装置CD增重的数据造成影响，装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置，D装置是吸收生成的二氧化碳的，C装置是吸收生成的水的，如果没有装置E，会使D装置质量增重偏大，即生成的二氧化碳质量偏大，则x/y的值会偏小，故答案为：除去空气中的CO2和H2O； 偏小；

②碱式碳酸铜分解的化学方程xCu(OH)2•yCuCO3(x+y)CuO+xH2O+yCO2↑要测定的值，可以测定生成的水和二氧化碳的质量，即测定C装置增重的质量和D装置增重的质量．故可选CD，

xCu(OH)2•yCuCO3(x+y)CuO+xH2O+yCO2↑

18x 44y

9g 8.8g

＝，=，若测出反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和水的质量关系，可求出的值；故可选BC

xCu(OH)2•yCuCO3(x+y)CuO+xH2O+yCO2↑

(x+y)×80 18x

56g 9g

＝，=，同样若已知反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和二氧化碳的质量关系，可求出的值，故可可选BD

xCu(OH)2•yCuCO3(x+y)CuO+xH2O+yCO2↑

(x+y)×80 44y

56g 8.8g

＝，=，故答案为：BC、BD、CD；5Cu(OH)2•2CuCO3。

考点：考查了制备实验方案的设计、依据化学方程式计算分析物质组成的相关知识。