Question

(15分)堿式碳酸銅的成分有多種，其化學式一般可表示為xCu(OH)₂·yCuCO₃。
(1)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條件，設計了如下實驗：
實驗1：將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。
實驗記錄如下：
表Ⅰ                                      表Ⅱ

編號	V (Na2CO3)/mL	沉淀情況		編號	反應溫度/℃	沉淀情況
1	2.8	多、藍色		1	40	多、藍色
2	2.4	多、藍色		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實驗室制取少許孔雀石，應該采用的最佳條件是                               。
②80℃時，所制得的孔雀石有少量褐色物質的可能原因是                          。
(2)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K，鼓入空氣，一段時間后關閉，稱量相關裝置的質量。
步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無氣泡產生。
步驟4：                                          (請補充該步操作內容)。
步驟5：稱量相關裝置的質量。
①裝置A的作用是               ；若無裝置E，則實驗測定的x/y的值將        。(選填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。
②某同學在實驗過程中采集了如下數據：
A．反應前玻璃管與樣品的質量163.8g      B．反應后玻璃管中殘留固體質量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的值，你認為可以選用上述所采集數據中的           (寫出所有組合的字母代號)任一組即可進行計算，并根據你的計算結果，寫出該樣品組成的化學式                        。

Answer 1

(1) ①n[Cu(NO₃)₂]:n(NaOH) : n(Na₂CO₃)=2:2:1    75℃   ②有少量孔雀石受熱分解為CuO
(2)打開活塞K，繼續(xù)通一段時間空氣      ①除去空氣中的CO₂和H₂O     偏小
②BC、BD、CD(3分)       5Cu(OH)₂·2CuCO₃
(除倒數第二空3分外，其余每空2分，最佳條件缺一扣1分，答錯不給分。共15分)

試題分析：(1) ①由表中數據，0.25mol·L^–1的Na₂CO₃溶液2mL時生成的堿式碳酸銅最多，此時n[Cu(NO₃)₂]:n(Na₂CO₃)=2:1；當溫度在75℃，生成的堿式碳酸銅最佳。②溫度較高，少量孔雀石受熱分解生成CuO，孔雀石中含有的少量褐色物質是氧化銅。
(2)反應完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻。①裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止對裝置CD增重的數據造成影響，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裝置質量增重偏大，即生成的二氧化碳質量偏大，則x/y的值會偏小。
②堿式碳酸銅分解的化學方程xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
要測定的值，可以測定生成的水和二氧化碳的質量，即測定C裝置增重的質量和D裝置增重的質量；故可選CD。
xCu(OH)₂·yCuCO₃  (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
18x    44y
9g    8.8g

∴
若測出反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置C增重的質量，即已知生成的氧化銅和水的質量，可求出的值；故可選BC。
xCu(OH)₂·yCuCO₃(x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
(x+y)×80   18x
56g       9g

∴
同樣若已知反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置D增重的質量，即已知生成的氧化銅和二氧化碳的質量，可求出出的值；故可選BD。
xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
(x+y)×80         44y
56g             8.8g

∴