Question

【題目】堿式碳酸銅（Cu2(OH)2CO3）是名貴的礦物寶石孔雀石的主要成分，應用廣泛，如在無機工業中用于制造各種銅化合物，有機工業中用作有機合成催化劑等等，某化學小組為了探究堿式碳酸銅生成條件對其產率的影響，設計了如下實驗：

設計原理：取一定體積的碳酸鈉溶液（0.5mol/L）于100mL燒杯中，進行加熱，恒溫后將硫酸銅溶液（5.00mL，0.5mol/L）在不斷攪拌下以一定速度逐滴加入到上述碳酸鈉溶液中，反應達平衡后，靜止，減壓過濾，洗滌，烘干，即得到最終產品，同時有氣體放出。

（1）反應原理為：________________________________ 。

（2）探究反應原料用量比對反應產物的影響。

該化學小組根據所提供試劑設計兩個實驗，來說明反應原料用量對產品的影響。

提供試劑：0.5mol/LNa2CO3溶液、0.5mol/L CuSO4溶液

①填寫下表的空白處：_____________、_____________。

②通過實驗畫圖可知：當比值為_____________ ，堿式碳酸銅產量最好。

（3）反應溫度對產率的影響

在三支試管中各加入2.0 mL 0.5 mol·L-1CuSO4溶液，另取四支試管各加入由上述實驗得到的合適用量的0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液。從這兩列試管中各取一支將它們分別置于室溫、30℃、50℃、100℃的環境中，數分鐘后將CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中振蕩并觀察現象，發現：沉淀顏色分別為藍色沉淀，綠色沉淀，深綠色沉淀，綠色中帶有黑色沉淀，實驗結果也如上圖所示，請思考，為什么溫度過高產率反而下降________________，該實驗加熱方式為_______________________。

（4）分析所制得的堿式碳酸銅的質量分數。

將已準確稱量的0.5g試樣放入300mL的錐形瓶中，加入5mL醋酸加熱使其溶解，再用100mL水將其稀釋。加入2.5gKI振蕩混合，經過5分鐘后，加入數滴淀粉溶液，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進行滴定。當_____________________ 時即達滴定的終點。

（5）反應的原理：2Cu2+ + 4I— == 2CuI + I2 ，I2+2 S2O32— == 2 I—+ S2O6 2—。 若消耗0.1mol/L硫代硫酸鈉40 mL，則試樣中銅的質量百分率為________________ 。

該溶液的滴定度為______________。（每毫升標準溶液相當于被測物質的質量，單位是g/mL或mg/mL）（保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】 2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O===Cu2(OH)2CO3 + CO2 2.4 1.2 1.2 溫度過高，生成的堿式碳酸銅會加熱分解 水浴加熱 滴入最后一滴硫代硫酸鈉溶液，溶液恰好由藍色變為無色，且半分鐘內不褪色 51.2% 0.0125g/mL

【解析】本題考查探究實驗方案的設計與評價，涉及反應原理、反應原料用量比對反應產物的影響、反應溫度對產率的影響和利用氧化還原滴定法測定堿式碳酸銅的質量分數等，根據題給信息結合基礎知識解答。

（1）根據題給信息，碳酸鈉和硫酸銅溶液混合加熱生成堿式碳酸銅，且有氣體生成，該氣體為CO2，則反應的化學方程式為2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2 。

（2）①根據表格提供的信息，碳酸鈉溶液的體積依次遞增4mL，所以表格中的空白處應該填2.4、1.2。

②根據題圖可知，③處堿式碳酸銅的產量最高，即當比值為1.2時，堿式碳酸銅產量最好。

（3）根據上述實驗現象可知，溫度過高，生成的堿式碳酸銅會加熱分解 ，所以溫度過髙產率反而下降；該實驗需要的溫度為室溫、30℃、50℃、100℃，則該實驗加熱方式為水浴加熱。

（4）根據反應原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得關系式Cu—S2O32-，所以n(Cu)=n(Na2S2O3)=0.1mol/L×0.04L=0.004mol，試樣中銅的質量百分率為0.004mol×64g/mol÷0.5g×100%=51.2%。該溶液的滴定度為0.002mol×222g/mol÷40=0.0111g/mL。