Question

(15分)碱式碳酸铜的成分有多种，其化学式一般可表示为xCu(OH)₂·yCuCO₃。
(1)孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石，其主要成分是Cu(OH)₂·CuCO₃。某兴趣小组为探究制取孔雀石的最佳反应条件，设计了如下实验：
实验1：将2.0mL 0.50 mol·L^–1的Cu(NO₃)₂溶液、2.0mL 0.50 mol·L^–1的NaOH溶液和0.25 mol·L^–1的Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示体积混合。
实验2：将合适比例的混合物在表Ⅱ所示温度下反应。
实验记录如下：
表Ⅰ                                      表Ⅱ

编号	V (Na2CO3)/mL	沉淀情况		编号	反应温度/℃	沉淀情况
1	2.8	多、蓝色		1	40	多、蓝色
2	2.4	多、蓝色		2	60	少、浅绿色
3	2.0	较多、绿色		3	75	较多、绿色
4	1.6	较少、绿色		4	80	较多、绿色(少量褐色)

 
①实验室制取少许孔雀石，应该采用的最佳条件是                               。
②80℃时，所制得的孔雀石有少量褐色物质的可能原因是                          。
(2)实验小组为测定上述某条件下所制得的碱式碳酸铜样品组成，利用下图所示的装置(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平直玻璃管中。
步骤2：打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭，称量相关装置的质量。
步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生。
步骤4：                                          (请补充该步操作内容)。
步骤5：称量相关装置的质量。
①装置A的作用是               ；若无装置E，则实验测定的x/y的值将        。(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
②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56.0g
C．装置C实验后增重9.0g                D．装置D实验后增重8.8g
为测定x/y的值，你认为可以选用上述所采集数据中的           (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，写出该样品组成的化学式                        。

Answer 1

(1) ①n[Cu(NO₃)₂]:n(NaOH) : n(Na₂CO₃)=2:2:1    75℃   ②有少量孔雀石受热分解为CuO
(2)打开活塞K，继续通一段时间空气      ①除去空气中的CO₂和H₂O     偏小
②BC、BD、CD(3分)       5Cu(OH)₂·2CuCO₃
(除倒数第二空3分外，其余每空2分，最佳条件缺一扣1分，答错不给分。共15分)

解析试题分析：(1) ①由表中数据，0.25mol·L^–1的Na₂CO₃溶液2mL时生成的碱式碳酸铜最多，此时n[Cu(NO₃)₂]:n(Na₂CO₃)=2:1；当温度在75℃，生成的碱式碳酸铜最佳。②温度较高，少量孔雀石受热分解生成CuO，孔雀石中含有的少量褐色物质是氧化铜。
(2)反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却。①装置A碱石灰是干燥剂，可吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，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x/y的值会偏小。
②碱式碳酸铜分解的化学方程xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
要测定的值，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  (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
18x    44y
9g    8.8g

∴
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，即已知生成的氧化铜和水的质量，可求出的值；故可选BC。
xCu(OH)₂·yCuCO₃(x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
(x+y)×80   18x
56g       9g

∴
同样若已知反应后玻璃管中样品的质量以及装置D增重的质量，即已知生成的氧化铜和二氧化碳的质量，可求出出的值；故可选BD。
xCu(OH)₂·yCuCO₃ (x+y)CuO + xH₂O + yCO₂↑
(x+y)×80         44y
56g             8.8g

∴
考点：化学实验综合考查，包括实验原理、实验装置、误差分析、数据处理及根据化学方程式的计算。