Question

【题目】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，最后低温烘干备用。

[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：__________________________________________________。

（3）D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。

C中盛装的试剂应是___________。加热D后观察到的现象是_______________________。

（4）经查阅文献知：Ksp[CaCO3]=2.8×10-9，Ksp[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

（5）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0.27g，F中产生沉淀1.97g。则该蓝绿色固体的化学式为_____________。[写成xCuCO3·yCu(OH)2的形式]

Answer 1

【答案】 抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊 8.0% NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O 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】A装置制备氮气排除装置中的空气，B作安全瓶，C干燥生成的氮气，装置D分解碱式碳酸铜[xCuCO3yCu(OH)2]，盛放无水硫酸铜的E装置吸收分解生成的水分，F吸收分解生成的二氧化碳，用G装置吸收空气中水蒸气和二氧化碳，防止干扰实验。

(1)铜离子水解，加酸抑制其水解；12.5g胆矾中含有硫酸铜的质量为12.5g×=8g，87.5mL蒸馏水的质量为87.5g，则溶液的质量为12.5g+87.5g=100g，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为×100%=8%；故答案为：抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊；8.0%；

(2)加热亚硝酸钠和氯化铵混合溶液生成N2和氯化钠，化学方程式为：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；故答案为：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O；

(3)通入N2的目的是排除装置中的空气，B装置中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，作安全瓶；C瓶装浓硫酸干燥氮气；加热D后生成黑色的氧化铜，水分使无水硫酸铜显蓝色，二氧化碳使澄清石灰石变浑浊，现象为：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；故答案为：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；

(4)Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，充分吸收CO2，BaCO3的摩尔质量大于CaCO3，测量误差小；氢氧化钙为强碱，CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大；故答案为：bd；

(5)待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO2溶液产生N2，其目的是让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；E中吸收的是水，水的物质的量为=0.015mol，F中吸收的是二氧化碳生成碳酸钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量为=0.01mol，氧化铜的物质的量=(2.71g-0.27g-0.01mol×44g/mol)÷80g/mol ═0.025mol，则铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子的物质的量之比=0.025mol：0.03mol：0.01mol=5：6：2，所以其化学式为Cu5(OH)6(CO3)2，写成xCuCO3·yCu(OH)2的形式为：2CuCO33Cu(OH)2；故答案为：让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；2CuCO33Cu(OH)2。