Question

銅器長時間露置在潮濕的空氣里，表面都會有一層綠色的物質，俗稱銅綠，化學名稱：堿式碳酸銅[Cu₂（ OH ）₂ CO₃]．請完成下列問題．
（1）根據其化學式，得出銅生銹可能是銅與空氣中的氧氣、水和

 

共同反應的結果．
【問題探究】
研究小組欲探究一表面生銹的銅片中銅綠的質量分數，稱取該樣品10.0g放入D中進行如圖實驗：

【查閱資料】
1．銅綠不穩定，加熱時易分解成三種氧化物．
2．C、E、F中裝有堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），堿石灰可以用來吸收二氧化碳和水蒸氣；
3．B處為兩個單向閥：推注射器時A₁關閉，A₂處打開；拉注射器時，A₁打開進空氣，A₂關閉，推拉注射器的作用是鼓入空氣．
【實驗步驟】
①組裝好裝置  
②反復推拉注射器  
③稱量E的質量  
④關閉彈簧夾，加熱D處試管直到反應不再進行  
⑤打開彈簧夾，再次反復緩緩推拉注射器  
⑥再次稱量E的質量．
【實驗分析】
（2）寫出D裝置中發生的兩個化學方程式
①銅綠受熱分解的化學方程式

 

，綠色粉末逐漸變為

 

色．
②銅加熱

 

．
（3）在操作①中，同學們一致認為缺少了一個重要步驟，在實驗前應先

 

．
（4）C的作用是

 

，F的作用是

 

．
（5）步驟⑤的作用是

 

．若不進行步驟⑤的操作，則所測得的銅綠的質量分數

 

（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）．
【定量計算】
（6）反應結束后，測得E裝置的質量增加了0.62g，則銅綠在樣品中所占質量分數為

 

．
【實驗反思】
（7）小明同學提出可以通過測D裝置反應后的質量的減少即為反應生成的水和二氧化碳來計算，同學們經過思考否定了這種方案，理由是

 

．
【實驗再探究】
【查閱資料】
1．銅綠可與稀硫酸反應生成硫酸銅、水以及一種能使石灰水變渾濁的氣體．
2．含有硫酸根離子的化合物溶液與氯化鋇溶液反應會產生白色沉淀．
【實驗方案】
取10g表面生銹的銅樣品，加入稍過量的稀硫酸，充分反應后過濾，洗滌，干燥，稱得濾渣的質量即為銅的質量．
（8）寫出銅綠與硫酸反應的化學方程式

 

．
（9）證明所加稀硫酸過量的現象是

 

，濾液中含有的溶質有

 

和

 

．
（10）判斷濾渣銅已洗滌干凈的操作方法及現象是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據堿式碳酸銅化學式和質量守恒定律，推測；
（2）根據反應物、反應條件、生成物，可以書寫銅綠受熱分解和銅加熱的化學方程式；
（3）有氣體參與反應或需要氣體反應的裝置，都必須檢查裝置氣密性；
（4）利用堿石灰的作用回答；
（5）打開彈簧夾，再次反復緩緩推拉注射器，即讓生成的二氧化碳和水充分被E吸收；
（6）反應結束后，測得E裝置的質量增加了0.62g，則可知二氧化碳和水的質量，則可求銅綠在樣品中所占質量分數．
（7）知道：E裝置增加的質量即為反應生成的水和二氧化碳．
（8）根據資料“銅綠可與稀硫酸反應生成硫酸銅、水以及一種能使石灰水變渾濁的氣體”，則可知銅綠與硫酸反應的化學方程式．
（9）根據資料“含有硫酸根離子的化合物溶液與氯化鋇溶液反應會產生白色沉淀”，則可證明所加稀硫酸是否過量；
（10）利用稱量E裝置的質量是否增加，判斷濾渣銅已洗滌干凈．

解答：解：（1）根據堿式碳酸銅化學式[Cu₂（ OH ）₂ CO₃]和質量守恒定律，則得出銅生銹可能是銅與空氣中的氧氣、水和 二氧化碳共同反應的結果．
【實驗分析】
（2）①根據反應物、反應條件、生成物，可以書寫銅綠受熱分解的化學方程式 Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑，綠色粉末逐漸變為 黑色．
②根據反應物、反應條件、生成物，可以書寫銅加熱的化學方程式 2Cu+O₂

△   .

2CuO．
（3）在操作①中，實驗前應先 檢查裝置的氣密性．
（4）根據“堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），堿石灰可以用來吸收二氧化碳和水蒸氣”，則可推測C的作用是 吸收二氧化碳和水蒸氣，F的作用是 防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣等雜質氣體進入到E，影響二氧化碳和水分質量的測定．
（5）步驟⑤該操作中推注射器時緩緩的目的是使生成的二氧化碳、水蒸氣吸收充分．若不進行步驟⑤的操作，生成的二氧化碳和水不能被充分吸收，使得結果偏小．故填：偏小．
（6）反應結束后，測得E裝置的質量增加了0.62g，則二氧化碳和水的質量為0.62g，則堿式碳酸銅的質量為2.22g，故樣品中所占質量分數為

2.22g

10.0g

×100%=22.2%．
（7）小明同學提出可以通過測D裝置反應后的質量的減少即為反應生成的水和二氧化碳來計算，同學們經過思考否定了這種方案，理由是 E裝置增加的質量即為反應生成的水和二氧化碳．
（8）根據資料“銅綠可與稀硫酸反應生成硫酸銅、水以及一種能使石灰水變渾濁的氣體”，則可寫出銅綠與硫酸反應的化學方程式 Cu₂（OH）₂CO₃ +2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（9）根據資料“含有硫酸根離子的化合物溶液與氯化鋇溶液反應會產生白色沉淀”，則可證明所加稀硫酸過量的現象是 與氯化鋇溶液反應會產生白色沉淀，濾液中含有的溶質有 氯化氫和 硫酸銅．
（10）判斷濾渣銅已洗滌干凈的操作方法及現象是 稱量E裝置的質量不再增加．
故答案為：（1）二氧化碳；
（2）①Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑，黑．②2Cu+O₂

△   .

2CuO．
（3）檢查裝置的氣密性．
（4）吸收二氧化碳和水蒸氣，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣等雜質氣體進入到E，影響二氧化碳和水分質量的測定．
（5）使堿石灰充分吸收二氧化碳和水蒸氣．偏小
（6）22.2%．
（7）E裝置增加的質量即為反應生成的水和二氧化碳．
（8）Cu₂（OH）₂CO₃ +2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（9）與氯化鋇溶液反應會產生白色沉淀，氯化氫和 硫酸銅．
（10）稱量E裝置的質量不再增加

點評：解答本題的關鍵是要充分理解物質的性質和實驗目的，只有這樣才能對問題做出正確的判斷．