Question

19．某科研小组采集到两种铜矿标本，经地理老师辨认为孔雀石和石青，老师说其化学组成均可表示为xCuCO₃•yCu（OH）₂，属于天然碳酸盐类铜矿．
（1）为了准确测定两种矿石的化学组成，该小组同学将两种矿石分别与足量盐酸反应，孔雀石耗用的盐酸的物质的量与生成的CO₂的物质的量之比为4：1；石青则为3：1．
请确定它们的化学组成，孔雀石：CuCO₃•Cu（OH）₂；石青：2CuCO₃•Cu（OH）₂．
（2）现取两份等质量的两种矿石的混合物样品，一份加入过量盐酸，生成CO₂ 6.6g；对另一份样品加热使其完全分解，得到CuO 20g，则混合物中孔雀石和石青的物质的量之比为1：1．

Answer 1

分析 （1）用孔雀石耗用的盐酸与生成的CO₂的物质的量比为4：1，计算出化学组成可表示为xCuCO₃•yCu（OH）₂中x、y的比，再根据x、y为正整数且x≤2，y≤2的限制条件，推断出两物质的化学组成；发生反应：xCuCO₃•yCu（OH）₂+（2x+2y）HCl═（x+y）CuCl₂+xCO₂↑+（x+2y）H₂O，计算出化学组成可表示为xCuCO₃•yCu（OH）₂中x、y关系，再根据x、y为正整数且x≤2，y≤2的限制条件解答；
（2）设孔雀石和石青的物质的量分别为amol、bmol，根据方程式表示出生成的二氧化碳、CuO，列方程计算解答．

解答 解：（1）根据孔雀石耗用的盐酸与生成的CO₂的物质的量比为4：1，
和化学方程式xCuCO₃•yCu（OH）₂+2（x+y）HCl→（x+y）CuCl₂+xCO₂↑+（x+2y）H₂O
可知：2（x+y）：x=4：1，可得x：y=1：1，
∵x、y为正整数且x≤2，y≤2，
∴孔雀石的化学式可表示为CuCO₃•Cu（OH）₂；
而石青发生反应：xCuCO₃•yCu（OH）₂+（2x+2y）HCl═（x+y）CuCl₂+xCO₂↑+（x+2y）H₂O，石青耗用的盐酸与生成的CO₂的物质的量比为3：1，则（2x+2y）：x=3：1，解得x=2y，
∵x、y为正整数且x≤2，y≤2，故x=2、y=1，
∴石青的化学式可表示为2CuCO₃•Cu（OH）₂，
故答案为：CuCO₃•Cu（OH）₂；2CuCO₃•Cu（OH）₂；
（2）设孔雀石和石青的物质的量分别为amol、bmol，则：
CuCO₃•Cu（OH）₂+4HCl═2CuCl₂+CO₂↑+3H₂O
1                           1
amol                       amol
2CuCO₃•Cu（OH）₂+6HCl═3CuCl₂+2CO₂↑+4H₂O
1                            2
bmol                        2bmol
CuCO₃•Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO₂↑+H₂O
1mol              160g
amol              160ag
2CuCO₃•Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3CuO+2CO₂↑+H₂O
1mol               240
bmol              240bg
则a+2b=$\frac{6.6g}{44g/mol}$，160ag+240bg=20g，
解之得a=0.05，b=0.05
该混合物中孔雀石和石青的物质的量之比=0.05mol：0.05mol=1：1，
答：孔雀石和石青的物质的量之比为1：1．

点评 本题考查化学式的推断、化学反应方程式的计算，注意根据方程式进行计算解答，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．