Question

【題目】堿式碳酸銅是一種用途廣泛的化工原料，實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：

步驟一：廢銅屑制硝酸銅

如圖，用膠頭滴管吸取濃硝酸緩慢加到錐形瓶內的廢銅屑中(廢銅屑過量)，充分反應后過濾，得到硝酸銅溶液。

步驟二：堿式碳酸銅的制備

向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液，水浴加熱至70 ℃左右，用0.4 mol·L－1的NaOH溶液調節pH至8.5，振蕩，靜置，過濾，用熱水洗滌，烘干，得到堿式碳酸銅產品。

完成下列填空：

(1)寫出濃硝酸與銅反應的離子方程式___________________________________________。

(2)上圖裝置中NaOH溶液的作用是_________________________。

(3)步驟二中，水浴加熱所需儀器有________、________(加熱、夾持儀器、石棉網除外)，水浴加熱的優點是_______________________。

(4) 已知：CuCO3、Cu(OH)2受熱均易分解，產物中都有CuO生成。堿式碳酸銅可表示為xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O（x、y、z取整數），測定堿式碳酸銅組成的方法有多種，現采用氫氣還原法，請回答如下問題：（已知M（Cu）＝63.5 g·mol－1）。

①寫出xCuCO3·yCu（OH）2·zH2O與氫氣反應的化學方程式：__________________；

②實驗裝置用上面所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：（ a ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ l ）_____

③稱取23.9 g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7 g殘留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水。該樣品的結晶水質量為______ g，化學式為____________。

④某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？__________（填“可行”或“不可行”）請說明理由________________________。

Answer 1

【答案】 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 吸收氮氧化物 燒杯 溫度計 受熱均勻，便于控制溫度 xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb） 1.8 CuCO3Cu(OH)2H2O 可行 根據反應xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成。

【解析】(1) 濃硝酸與銅反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，離子方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；正確答案：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

(2)由于反應產生的氮氧化物有毒，必須處理掉，用NaOH溶液吸收氮氧化物；正確答案：吸收氮氧化物。

(3)步驟二中，水浴加熱所需儀器有燒杯、溫度計；水浴加熱的優點是受熱均勻，便于控制溫度；正確答案：燒杯、溫度計；受熱均勻，便于控制溫度。

（4）①與氫氣反應生成單質銅、水、二氧化碳，反應式為：xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O；正確答案：xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O。

②實驗中要測定生成的水、二氧化碳的量，從a口出來氣體中含有水蒸氣和揮發出來的氯化氫氣體，會對實驗造成干擾，應先用用水吸收氯化氫氣體，再用濃硫酸吸收水蒸氣；之后，與堿式碳酸銅發生反應，產生的兩種氣體先用濃硫酸吸收水蒸氣，再用U型管中的堿石灰吸收二氧化碳，同時連上裝有堿石灰的球形干燥管，避免空氣中的水和二氧化碳進入U型管而產生誤差，因此裝置的連接順序為a→k,j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l；正確答案：kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）。

③根據題中所給數據可計算出單質銅、水、二氧化碳的物質的量為0.2mol、0.4mol、0.1mol，因此可知，則x、y、z分別為1、1、1，該樣品的化學式為，結晶水的質量為；正確答案：1.8 ； CuCO3Cu(OH)2H2O。

④ 根據反應xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成，該方案可行；正確答案：可行；根據反應xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成。