Question

【題目】堿式碳酸銅礦石又叫孔雀石。已知堿式碳酸銅粉末不溶于水和醇，用CuSO4溶液與Na2CO3溶液反應可以得到堿式碳酸銅，為了探究該反應得到的堿式碳酸銅的化學式，某班同學設計了如下實驗：

【堿式碳酸銅的制備】

稱取12.5g膽礬，研細，滴加4滴稀硫酸，溶于適量蒸餾水中，充分攪拌后得到CuSO4溶液。向其中加入適量Na2CO3溶液，充分振蕩，將所得藍綠色懸濁液靜置后過濾，依次用蒸餾水、無水乙醇洗滌所得藍綠色固體，最后低溫烘干備用。

(1)配制CuSO4溶液時，滴加稀硫酸的作用是__________________________________。

(2)用無水乙醇洗滌藍綠色固體的目的是_____________________________________。

【實驗探究】

同學們設計了如下裝置，用制得的藍綠色固體進行實驗。

請按要求答下列問題：

(3)檢查完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實驗開始前需通入一段時間氣體N2,然后關閉彈簧夾K,再點燃A處酒精燈加熱，控制C中導管均勻地產生氣泡。通入N2的作用是____________，N2的電子式為____________。

(4)點燃A處酒精燈后，能觀察到的現象是_________________________________。

(5)裝置C中所發生反應的離子方程式為_____________________________________。

(6)同學們查閱文獻得知：Ksp[CaCO3]=2.8×10-9,Ksp[BaCO3]=5.1×10-9，經討論認為用Ba(OH)2代替Ca(OH)2來定量測定藍綠色固體的化學式會更好，其原因是_________________(選填下列字母代號)。

a．Ba(OH)2的堿性比Ca(OH)2強

b．Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2,能充分吸收 CO2

c．相同條件下,CaCO3的溶解度明顯大于BaCO3

d．吸收等量CO2生成的BaCO3的質量大于CaCO3,測量誤差小

(7)若藍綠色固體的組成為xCuCO3·yCu(OH)2。取干燥后的藍綠色固體10.84g,煅燒至完全分解后得到8.00g固體及1.08gH2O。則該藍綠色固體的化學式為___________。

Answer 1

【答案】 抑制Cu2+水解，防止所配制的CuSO4溶液變渾濁 除去沉淀表面的水分，以利于晶體的干燥 排盡裝置中的空氣，避免對實驗造成干擾 硬質玻璃管中藍綠色固體逐漸變成黑色，B中白色固體變藍,C中溶液變渾濁 Ca2++2OH-+CO2=H2O+CaCO3↓ bd 2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2

【解析】（1）氫氧化銅屬于弱堿，所以Cu2+會發生水解，配制硫酸銅溶液的時候，加入硫酸是為了抑制Cu2+的水解。

（2）用無水乙醇洗滌藍綠色固體的目的是將固體表面的水換為乙醇，乙醇遠比水易揮發，而且沸點和汽化熱都要低，這樣在后續的干燥過程中，會比較容易在低溫下得到干燥的晶體。

（3）通入氮氣的作用是排除裝置內的空氣，因為該實驗是要定量測定生成的二氧化碳和水蒸氣的質量，原裝置內空氣中含有的二氧化碳和水蒸氣會對實驗結果產生干擾。氮氣的電子式為。

（4）點燃酒精燈后堿式碳酸銅受熱分解為氧化銅、二氧化碳和水蒸氣，所以觀察到的現象是：A中固體變為黑色，B中白色固體變藍，C中溶液變渾濁。

（5）裝置C中是二氧化碳氣體與氫氧化鈣溶液反應，離子方程式為：Ca2++2OH-+CO2=H2O+CaCO3↓。

（6）氫氧化鈣和氫氧化鋇都是強堿，不能說哪個的堿性更強，而且該溶液的主要作用是吸收二氧化碳，只要堿性足夠就可以，不需要太強，選項a錯誤。氫氧化鋇易溶于水，氫氧化鈣微溶于水，所以氫氧化鋇溶液的濃度遠大于氫氧化鈣，體積相同的前提下，氫氧化鋇能吸收的二氧化碳的量一定遠大于氫氧化鈣，選項b正確。根據Ksp的值，兩者的溶解度差異不大，選項c錯誤。吸收等量的二氧化碳氣體，應該得到等物質的量的碳酸鋇或碳酸鈣沉淀，因為碳酸鋇沉淀的質量一定大于碳酸鈣，這樣測定的誤差較小，選項d正確。所以答案為bd。

（7）8.00g固體為CuO，其物質的量為0.1mol，1.08g水的物質的量為0.06mol，得到氫氧根離子的物質的量為0.12mol，所以得到堿式碳酸銅中Cu2+：OH- = 5:6，即得到如下結果：Cu5(OH)6(CO3)a，最后根據化合價代數之和為0，計算出a=2，所以該化合物為Cu5(OH)6(CO3)2，或者改寫為2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3。