题目内容

【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: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

(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0.27g,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]

【答案】 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。

练习册系列答案
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(1)天然气和可燃冰(mCH4·nH2O)既是高效洁净的能源,也是重要的化工原料,

①甲烷分子的空间构型为__________,可燃冰(mCH4·nH2O)属于________晶体。

②已知25℃、101kPa时,1g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.65kJ热量,则该条件下反应

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的△H=______kJ·mol-1

(2)用甲烷-氧气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源,电解CuCl2溶液。反应装置如下图所示:

①b电极名称为___________,d电极的电极反应式为_________。

②假设CuCl2溶液足量,当某电极上析出3.2g金属Cu时,理论上燃料电池消耗氧气在标准状况下的体积是______ mL。

(3)在相同条件下,下面各组热化学方程式中,△H1<△H2的是________。(填字母)

A组:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H2

B组:S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1 S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2

C组:C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H1 C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2

D组:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2

(4)25℃,10lkPa条件下,14gN2和3gH2应生成NH3的能量变化如下图所示:

己知:①x=1127;

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(5)金属材料的腐蚀是人类面临的严重问题,金属的防腐对节约能源、保护环境起着十分重要的作用。下列三个装置中,铁被腐蚀速率由快到慢的顺序为_________(填字母)。

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