Question

14．孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石．其主要成分是xCu（OH）₂•yCuCO₃．某兴趣小组为探究孔雀石
组成，利用如图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验：
步骤1：检查装置的气密性，将过滤、洗涤并干燥过的样品置于硬直玻璃管中．
步骤2：称量相关装置的质量，打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭．
步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生．
步骤4：打开K₁，继续通一段时间空气至装置冷却 （请补充该步操作内容）．

步骤5：冷却至室温，称量相关装置的质量．
（1）孔雀石热分解的化学方程式xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑．
（2）装置A的作用是除去空气中的CO₂和H₂O；若无装置E，则实验测定的x/y的值将偏小．（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（3）某同学在实验过程中采集了如下数据：
A．反应前玻璃管与样品的质量163.8g
B．反应后玻璃管中残留固体质量20g
C．装置C实验后增重2.25g
D．装置D实验后增重5.5g
为测定x/y的值，你认为可以选用上述所采集数据中的BC、BD、CD（写出所有组合的字母代号）任一组即可进行计算，并根据你的计算结果，写出孔雀石组成的化学式Cu（OH）₂•CuCO₃．

Answer 1

分析 依据实验步骤和目的分析，步骤4是反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却；
（1）xCu（OH）₂•yCuCO₃加热分解生成氧化铜、二氧化碳气体和水，根据质量守恒定律写出该反应方程式；
（2）根据实验目的和碱石灰的作用分析，装置A碱石灰是干燥剂，可吸收空气中的水分，同时还能吸收空气中的二氧化碳，防止对装置CD增重的数据造成影响，装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置；
（3）根据化学方程式找出与x、y有关的物质质量，对比分析，碱式碳酸铜分解的化学方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要测定x/y，可以测定生成的水和二氧化碳的质量，即测定C装置增重的质量和D装置增重的质量或BC、BD装置质量计算判断；根据计算结果写出该样品组成的化学式．

解答 解：步骤4反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却，所以步骤4为：打开K₁，继续通一段时间空气至装置冷却，
故答案为：打开K₁，继续通一段时间空气至装置冷却；
（1）xCu（OH）₂•yCuCO₃加热分解的化学方程式为：xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑，
故答案为：xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑；
（2）装置A碱石灰是干燥剂，可吸收空气中的水分，同时还能吸收空气中的二氧化碳，防止对装置CD增重的数据造成影响，装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置，D装置是吸收生成的二氧化碳的，C装置是吸收生成的水的，如果没有装置E，会使D装置质量增重偏大，即生成的二氧化碳质量偏大，则$\frac{x}{y}$的值会偏小
故答案为：除去空气中的CO₂和H₂O；偏小；
（5）碱式碳酸铜分解的化学方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要测定x/y的值，可以测定生成的水和二氧化碳的质量，即测定C装置增重的质量和D装置增重的质量，故可选CD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　　　　　　 　 18x   44y
                             2.25g   5.5g
则：$\frac{18x}{2.25g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
若测出反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和水的质量关系，可求出$\frac{x}{y}$的值，故可选BC，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　（x+y）×80  18x
                      20g     2.25g
则：$\frac{（x+y）×80}{20g}$=$\frac{18x}{2.25g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；  
同样若已知反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和二氧化碳的质量关系，可求出$\frac{x}{y}$的值．故可可选BD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
                 （x+y）×80         44y
                     20g            5.5g
则：$\frac{（x+y）×80}{20g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
根据以上计算结果可知该样品组成的化学式为：Cu（OH）₂•CuCO₃，
故答案为：BC、BD、CD；Cu（OH）₂•CuCO₃．

点评 本题考查探究物质组成测量物质含量的方法，题目难度中等，明确浓硫酸增重的质量是生成的水的质量、碱石灰增重的质量是生成的二氧化碳的质量为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算、化学实验能力．