题目内容

17．碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的流程如图1：

（1）步骤①在图2装置中进行．浓硝酸与铜反应的离子方程式Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O．
（2）已知：NO+NO2+2NaOH     2NaNO2+H2O；2NO2+2NaOH    NaNO3+NaNO2+H2O，NO不能单独与NaOH溶液反应，实验结束时，如何操作才能使该装置中的有毒气体被NaOH溶液充分吸收？关闭活塞b，打开活塞a，通入一段时间空气．
（3）步骤②中，水浴加热所需仪器有烧杯、温度计（加热、夹持仪器、石棉网除外）；洗涤的目的是洗去碱式碳酸铜表面吸附的Na+和NO3-．
（4）步骤②的滤液中可能含有CO32-，检验CO32-存在的方法取滤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸，振荡，将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则滤液中含有CO32-．
（5）若实验得到2.42g样品（只含CuO杂质），取此样品加热至分解完全后，得到1.80g固体，此样品中碱式碳酸铜的质量分数是91.7%．

分析 （1）浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、二氧化氮气体和水，离子方程式中浓硝酸写成离子形式；
（2）关闭活塞b，打开活塞a，通入一段时间空气，将装置中的有毒气体导入氢氧化钠溶液中，让氢氧化钠溶液充分吸收；
（3）水浴加热所需仪器有烧杯、温度计，洗涤可除去碱式碳酸铜表面的吸附的硝酸钠；
（4）利用碳酸根与酸反应生成气体，将生成的气体通过澄清的石灰水进行检验；
（5）碱式碳酸铜完全分解得到CuO，令样品中碱式碳酸铜的质量分数为x，则碱式碳酸铜的质量为2.42x g，根据碱式碳酸铜分解方程式，利用差量法列方程计算．

解答 解：（1）浓硝酸与铜反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O，
故答案为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；
（2）通过关闭活塞b，打开活塞a，通入一段时间空气操作，可以将装置中的有毒气体导入氢氧化钠溶液中，让氢氧化钠溶液充分吸收，
故答案为：关闭活塞b，打开活塞a，通入一段时间空气；
（3）水浴加热所需仪器有烧杯、温度计，通过洗涤可除去碱式碳酸铜表面的吸附的硝酸钠，
故答案为：烧杯、温度计；洗去碱式碳酸铜表面吸附的Na+和NO3-；
（4）检验碳酸根的方法为：取滤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸，振荡，将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则滤液中含有CO32-，
故答案为：取滤液少许于试管中，向其中滴加稀盐酸，振荡，将产生的无色无味的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则滤液中含有CO32-；
（5）令样品中碱式碳酸铜的质量分数为x，碱式碳酸铜的质量为2.42x g，则：
Cu2（OH）2CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H2O+CO2↑ 质量减少
222                          62
2.42x g                2.42g-1.8g=0.62g
所以，222：62=2.42x g：0.62g
解得x=91.7%
故答案为：91.7%．

点评 本题借助制取碱式碳酸铜制法考查了离子方程式书写、质量分数计算等知识，充分考查了学生的分析、理解、计算能力，是一道不错的题目，本题难度中等．

练习册系列答案
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20．如图为工业上氯碱工业的电解槽示意图，据图回答：
（1）图中a、b物质分别是：a饱和食盐水、b氢氧化钠溶液（填“名称”），c离子是Na+（填“符号”）．
（2）若没有阳离子交换膜，则电解一段时间后在电解槽的溶液中可能发生的化学反应方程式为Cl2+2NaOH═NaCl+NaClO+H2O．
（3）写出工业上电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑．
1．求25℃时，
（1）0.005mol/L的H2SO4溶液的pH=2．
（2）10-5mol/L的NaOH溶液的pH=9．
（3）某浓度的HAC溶液中，由水电离的c（H+）=1×10-12mol/L，求该溶液的pH=2．
（4）某浓度的NH3•H2O溶液中由水电离的c（H+）=1×10-12mol/L，求该溶液的pH=12．
（5）pH=2的HCl溶液稀释为原体积的1000倍，所得溶液的PH=5．
（6）pH=8的NaOH溶液稀释为原体积的100倍，所得溶液的PH=7．
5．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．
其生产工艺如下：回答下列问题：

（1）该生产工艺应在温度较低（填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行，在溶液I中加入KOH固体的目的是与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供碱性环境．
（2）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O_．
（3）高铁酸钾作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：
FeO42-+H2O=Fe（OH）3（胶体）+O2↑+OH-
（4）目前，人们针对K2FeO4的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展．下列物质中有可能提高化合物K2FeO4水溶液稳定性的是（填代号）b．
a．亚硫酸钠    b．KOH    c．醋酸    d．Fe（NO3）3．
12．正丁醚常用作有机反应的溶剂．实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下：
2CH3CH2CH2CH2OH$?_{135℃}^{浓硫酸}$（CH3CH2CH2CH2）2O+H2O
反应物和产物的相关数据如下 
相对分子质量沸点/℃密度/（g•cm-3）水中溶解性
正丁醇74117.20.8109微溶
正丁醚130142.00.7704几乎不溶
合成反应：
①将6mL浓硫酸和37g正丁醇，按一定顺序添加到A中，并加几粒沸石．
②加热A中反应液，迅速升温至135℃，维持反应一段时间．
分离提纯：
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中，振荡后静置，分液得粗产物．
④粗产物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗涤，分液后加入约3g无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏，收集馏分，得纯净正丁醚11g．
请回答：
（1）步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先加入正丁醇，再加入浓硫酸．
（2）加热A前，需先从b（填“a”或“b”）口向B中通入水．
（3）步骤③的目的是初步洗去浓硫酸，振荡后静置，粗产物应从分液漏斗的上（填“上”或“下”）口分离出．
（4）步骤④中最后一次水洗的目的为洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐．
（5）步骤⑤中，加热蒸馏时应收集d（填选项字母）左右的馏分．
a．100℃b． 117℃c． 135℃d．142℃
（6）反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质，且分为上下两层，随着反应的进行，分水器中液体逐渐增多至充满时，上层液体会从左侧支管自动流回A．分水器中上层液体的主要成分为正丁醇，下层液体的主要成分为水．
（7）本实验中，正丁醚的产率为34%．（保留两位有效数字）
2．关于阿伏加德罗常数（NA）的下列说法正确的是（　　）
A．0.1molNa2O2与水反应转移电子数为0.2 NA
B．标准状况下，11.2L CCl4中含有的分子数为0.5NA
C．1mol S在足量O2中燃烧，转移的电子数为4NA
D．0.2 mol Cl2溶于水中，转移电子数为0.2NA
9．已知①Cl2+2FeCl2═2FeCl3
②2FeCl3+2KI═2FeCl2+2KCl+I2，
③2KMnO4+16HCl═2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O
若某种溶液中含有Fe2+、I-、Cl-，要氧化除去I-而不影响Fe2+和Cl-，可加入的试剂是（　　）
A．Cl2B．KMnO4C．FeCl3D．HCl
7．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料．制备硫酸铜是无机化学实验教学中一个重要的实验．由于铜不能与稀硫酸直接反应，实验中将浓硝酸分次加入到铜粉与稀硫酸中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1、2所示）．

（1）图1中，烧瓶中发生的离子反应方程式为Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O．
（2）图2是图1的改进装置，改进的目的是可防止倒吸，NO、NO2有毒气体能被完全吸收．
（3）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：空气为氧化剂法
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在仪器B中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加FeSO4或Fe2（SO4）3，反应完全后，向其中加物质甲调节pH到3～4，产生Fe（OH）3沉淀，过滤、蒸发、结晶，滤渣作催化剂循环使用．（已知Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀时的pH分别为3.7、6.4．）
请回答下列问题：
①方案1中的B仪器名称是坩埚．
②方案2中甲物质是b（填字母序号）．
a、CaO            b、CuCO3          c、CaCO3
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将3.2g铜丝放到45mL 1.5mol/L的稀硫酸中，控温在50℃．加入18mL 10%的H2O2，反应0.5h后，升温到60℃，持续反应1h后，过滤、蒸发结晶、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4•5H2O 10.6g．请回答下列问题：

③该反应的离子反应方程式为Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O．
④上述两种氧化法中，更符合绿色化学理念的是第二组（填“第一组”或“第二组”），理由是第一组中的方案1需要加热，消耗能源，方案2所得产品含有铁元素杂质．而第二组方案几乎不产生有害气体，且所得产品纯度较高．
8．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．过氧化钠与水的反应：O2-+H2O=2OH-
B．金属钠与水的反应：Na+H2O=Na++OH-+H2↑
C．金属钠与硫酸铜溶液的反应：2Na+Cu2+=Cu+2Na+
D．硫酸氢钠溶液与碳酸氢钠溶液的反应：H++HCO3-=H2O+CO2↑

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