Question

20．碱式碳酸铜是一种具有广泛用途的化工产品，主要用于固体荧光粉激活剂和铜盐的制造等．
I．制备
碱式碳酸铜因生成条件不同，其颜色和组成也不尽相同，即：碱式碳酸铜中Cu（OH）₂和CuCO₃的比例不同．某实验小组设计以下不同实验制备碱式碳酸铜．
（1）由Na₂CO₃•10H₂O与CuSO₄•5H₂O反应制备：称取14.0g CuSO₄•5H₂O、16.0g Na₂CO₃•10H₂O，用研钵分别研细后再混合研磨，立即发生反应，有“嗞嗞”声，而且混合物很快成为“黏胶状”．将混合物迅速投入200mL沸水中，快速搅拌并撤离热源，有蓝绿色沉淀生成，过滤，用水洗涤，至滤液中不含SO₄^2-为止，取出沉淀，风干，得到蓝绿色晶体．
①混合物发生反应时有“嗞嗞”声的原因是有CO₂气体生成．
②撤离热源的目的是防止碱式碳酸铜受热分解．
③检验滤液中是否含有SO₄^2-的方法是取最后一次洗涤液于试管中，先加入盐酸酸化，再加入BaCl₂溶液，若有BaSO₄白色沉淀产生，则证明有SO₄^2-，否则没有．
（2）由Na₂CO₃溶液与CuSO₄溶液反应制备：分别按一定比例取CuSO₄溶液和Na₂CO₃溶液，水浴加热到设定温度后，在充分振荡下采用将CuSO₄ 溶液加入Na₂CO₃溶液或将Na₂CO₃溶液加入CuSO₄ 溶液的加料顺序进行实验．影响产品组成和产率的因素可能有温度、反应物配比、加料顺序．（列1 点）
Ⅱ．组成测定
有同学查阅资料发现用Cu（OH）₂•CuCO₃ 表示碱式碳酸铜是不准确的，较为准确、科学的表达式是mCu（OH）₂•nCuCO₃，不同来源的碱式碳酸铜的m、n 值需要具体测定．
（3）热分解法测定碱式碳酸铜组成的实验装置如图所示．通过测定碱式碳酸铜在灼热后所产生的气体体积，推导出碱式碳酸铜中碳酸铜和氢氧化铜的含量，即可求出m 和n 的比值．
①仪器c 的名称是漏斗．
②检查装置气密性的方法是连接好装置，通过漏斗向装置中加水，至漏斗中水面比量气管中高，静置，水面不发生变化则装置不漏气，否则装置漏气．
③三次平行实验测定结果如下表，则该样品中m：n=3：2，若量气管中所盛液体为水，则该测定值比理论值偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

实验序号	样品质量/g	CO2体积/mL（已折算成标准状况下）
1	0.542	44.82
2	0.542	44.80
3	0.542	44.78

Answer 1

分析 （1）①用研钵分别研细后再混合研磨，发生水解反应，有CO₂气体生成，产生大量气泡，有“磁磁”的声音，而且混合物吸湿很厉害，很快成为“黏胶状”；
②碱式碳酸铜不稳定，受热容易分解；
③向用盐酸酸化，再用氯化钡溶液检验；
（2）由题目信息可知：产物的组成与反应物配比、加料顺序、温度等有关，从而使碱式碳酸铜中Cu（OH）₂和CuCO₃的比例不同；
（3）①由仪器结构特征可知，仪器c为漏斗；
②要进行其气密性检查，使试管不直接通过量气管与大气相通，需要用水（或液体）做液封，再利用液面高度差判断；
③先判断三次平行实验数据的有效性，然后求出平均值，然后根据方程式mCu（OH）₂•nCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）CuO+mH₂O+nCO₂↑求出$\frac{m}{n}$的值；若量气管中所盛液体为水，二氧化碳溶于水，n值偏小，则m值偏大．

解答 解：（1）①用研钵分别研细后再混合研磨，发生水解反应，有CO₂气体生成，产生大量气泡，所以会有“磁磁”的声音，
故答案为：有CO₂气体生成；
②由于碱式碳酸铜受热容易分解，故应迅速撤离热源，防止其分解，
故答案为：防止碱式碳酸铜受热分解；
③滤液中是否含有SO₄^2-的操作方法是：取最后一次洗涤液于试管中，先加入盐酸酸化，再加入BaCl₂溶液，若有BaSO₄白色沉淀产生，则证明有SO₄^2-，否则没有；
故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，先加入盐酸酸化，再加入BaCl₂溶液，若有BaSO₄白色沉淀产生，则证明有SO₄^2-，否则没有；
（2）产物的组成与反应物配比、加料顺序、温度等有关，从而使碱式碳酸铜中Cu（OH）₂和CuCO₃的比例不同，
故答案为：反应物配比、加料顺序；
（3）①仪器c的名称是漏斗；
故答案为：漏斗；
②检验装置的气密性具体方法：连接好装置，通过漏斗向装置中加水，至漏斗中水面比量气管中高，静置，水面不发生变化则装置不漏气，否则装置漏气；
故答案为：连接好装置，通过漏斗向装置中加水，至漏斗中水面比量气管中高，静置，水面不发生变化则装置不漏气，否则装置漏气；
③三次平行实验数据均有效，CO₂体积的平均值$\frac{44.82+44.78+44.80}{3}$mL=44.80mL，物质的量为$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，
mCu（OH）₂•nCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（m+n）CuO+mH₂O+nCO₂
（98m+124n）g                      nmol
0.542g                           0.002mol
所以（98m+124n）g：0.542g=nmol：0.002mol
整理可得：m：n=3：2；
若量气管中所盛液体为水，二氧化碳溶于水，n值偏小，则m值偏大，m与n的比值偏大，
故答案为：3：2；偏大．

点评 本题考查物质的制备与组成测定，侧重对实验现象的分析、问题讨论的考查，综合考查学生对知识的迁移应用，注意掌握气密性检验原理，难度中等．