Question

碱式碳酸铜[xCuCO₃·yCu(OH)₂]，呈孔雀绿颜色.又称为孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。它与铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等物质反应产生的物质。CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液反应可以得到碱式碳酸铜，我们将对其组成进行相关探究。

[沉淀制备]

称取12. 5 g胆矾(CuSO₄• 5H₂O)溶于87. 5mL蒸馏水中，滴加少量稀硫酸(体积可以忽略不计)，充分搅拌后得到CuSO₄溶液。向其中加入Na₂CO₃溶液，将所得蓝绿色悬浊液过滤，并用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，最后低溫烘干备用。

[实验探究]我们设计了如下装置，用制得的蓝绿色固体进行实验。

根据以上实验回答下列问题

(1)配制硫酸铜溶液的过程中滴加稀硫酸的作用是___________，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为_________

(2)实验室通常使用加热亚硝酸钠和氯化铵混合溶液的方法制取N₂，该反应的化学方程为：__________。

⑶D装置加热前，需要首先打开活塞K，通入适量N₂，然后关闭K，再点燃D处酒精灯。通入N₂的作

用___________， B为安全瓶，其作用原理为_________，C中盛装的试剂应是__________。   

(4)加热D后观察到的现象是________________。       

(5)经查阅文献知：K_sp[CaCO₃]=2.8×10^-9，K_sp[BaCO₃]=5.1×10^-9，经讨论认为需要用Ba(OH)₂溶液代替澄清石灰水来定量测定蓝绿色固体的化学式，其原因是______________

a.Ba(OH)₂的碱性比Ca(OH)₂强

b.Ba(OH)₂溶解度大于Ca(OH)₂，能充分吸收CO₂

c.相同条件下，CaCO₃的溶解度明显大于BaCO₃

d.吸收等量CO₂生成的BaCO₃的质量大于CaCO₃，测量误差小

(6)待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO₂溶液产生N₂，其目的是______________。若装置F中使用Ba(OH)₂溶液，实验结束后经称量，装置E的质量增加0.27 g，F中产生沉淀1.97 g。则该蓝绿色固体的化学式为_____________。[写成xCuCO₃·yCu(OH)₂的形式]

Answer

抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊 8.0% NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O 排除装置中的空气 当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定 浓硫酸 硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊 bd 让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差 2CuCO3·3Cu(OH)2

【解析】本试题考查实验设计方案的评价，（1）CuSO4属于强酸弱碱盐，溶液中存在Cu2＋＋H2O Cu(OH)2＋H＋，滴加稀硫酸，H＋浓度增大，抑制Cu2＋的水解，因此滴加稀硫酸的作用是抑制Cu2＋水解，防止溶液变浑浊；溶质的质量m(CuSO4)=12.5×160/250g=8g，溶液的质量为(12.5＋87.5)g=100g，则质量分数为8/100×100%=8%；（2）NaNO2与NH4Cl发生氧化还原反应，NaNO2＋NH4Cl→NaCl＋N2↑＋H2O，NaNO2中N化合价由＋3价→0价，NH4Cl中N的化合价由－3价→0价，根据化合价的升降法进行配平，然后根据原子守恒配平其他，即反应方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；（3）加热前，通入N2的目的是排除装置中空气；装置B为安全瓶，其作用原理是当装置内压力过大时，B瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定；根据实验目的，需要验证蓝绿色固体受热的产物，因此N2中的水蒸气对后续实验产生干扰，必须除去，装置C的作用是除去N2中的水蒸气，即装置C盛放的试剂是浓硫酸；（4）产物是CuO、H2O、CO2，硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊；（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的相对原子质量大于Ca的相对原子质量，即BaCO3的摩尔质量大于CaCO3的摩尔质量，减少称量时产生的误差，故选项bd正确；（6）反应结束后，继续通入氮气作用是让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；装置E质量增加的是H2O的质量，即n(H2O)=0.27/18mol=0.015mol，F中沉淀是BaCO3，即n(CO2)=1.97/197mol=0.01mol，H元素来自于Cu(OH)2，则Cu(OH)2的物质的量为0.015mol，C来自于CuCO3，则CuCO3的物质的量为0.01mol，x:y=0.01：0.015=2：3，即2CuCO3·3Cu(OH)2。