Question

15．某化學興趣小組獲得一塊20g的固體．老師告訴他們該固體的組成可以表示為Cu_x（OH）_yCO₃且每種元素只有一種價態(tài)，取4.44g該固體加熱分解，可以收集到水蒸氣和二氧化碳，并且生成不溶于水的黑色固體 zg，經(jīng)測定黑色固體中只含有銅、氧兩種元素，另取2.22g固體投人250mL0.2mol•L^-1鹽酸中，得到標準狀況下氣體224mL，最后將所得溶液的體積稀釋至 400mL，測得c（Cu²⁺）=0.05mL•L^-1，請完成下列各題，寫出簡要的計算過程和必要的化學方程式．
（1）計算Cu_x（OH）_yCO₃中的x=2y=2
（2）計算將zg黑色固體用鹽酸溶解需要0.2mol•L^-1鹽酸的體積至少是多少毫升？
（3）計算將所得溶液的體積稀釋至400mL時，H⁺的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 （1）取2.22g固體投人250mL0.2mol•L^-1鹽酸中，得到標準狀況下氣體224mL，得到的氣體是二氧化碳，n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，c（Cu²⁺）=0.05mL•L^-1，該溶液中n（Cu²⁺）=0.05mol/L×0.4L=0.02mol，同一化學式中，各微粒之比等于其物質(zhì)的量之比，所以C、Cu原子個數(shù)之比=0.01mol：0.02mol=1：2，則x=2；
根據(jù)C原子守恒得n[Cu_x（OH）_yCO₃]=n（CO₂）=0.01mol，則M[Cu_x（OH）_yCO₃]=$\frac{2.22g}{0.01mol}$=22g/mol，y=$\frac{222-64×2-60}{17}$=2，所以y=2；
（2）根據(jù)（1）知，2.22g Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量是0.01mol，4.44g Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量是0.02mol，堿式碳酸銅受熱分解生成二氧化碳、水和黑色物質(zhì)，該反應(yīng)中沒有元素化合價變化，所以生成的黑色物質(zhì)是CuO，根據(jù)Cu原子守恒得n（CuO）=n[Cu₂（OH）₂CO₃]=0.02mol，根據(jù)CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O計算消耗鹽酸體積；
（3）根據(jù)Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+CO₂↑+3H₂O計算消耗鹽酸的物質(zhì)的量，從而確定剩余鹽酸物質(zhì)的量，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算稀釋后氫離子濃度．

解答 解：（1）取2.22g固體投人250mL0.2mol•L^-1鹽酸中，得到標準狀況下氣體224mL，得到的氣體是二氧化碳，n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，c（Cu²⁺）=0.05mL•L^-1，該溶液中n（Cu²⁺）=0.05mol/L×0.4L=0.02mol，同一化學式中，各微粒之比等于其物質(zhì)的量之比，所以C、Cu原子個數(shù)之比=0.01mol：0.02mol=1：2，則x=2；
根據(jù)C原子守恒得n[Cu_x（OH）_yCO₃]=n（CO₂）=0.01mol，則M[Cu_x（OH）_yCO₃]=$\frac{2.22g}{0.01mol}$=22g/mol，y=$\frac{222-64×2-60}{17}$=2，所以y=2，
故答案為：x=y=2；
（2）根據(jù)（1）知，2.22g Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量是0.01mol，4.44g Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量是0.02mol，堿式碳酸銅受熱分解生成二氧化碳、水和黑色物質(zhì)，該反應(yīng)中沒有元素化合價變化，所以生成的黑色物質(zhì)是CuO，根據(jù)Cu原子守恒得n（CuO）=n[Cu₂（OH）₂CO₃]=0.02mol，根據(jù)CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O得消耗鹽酸體積=$\frac{0.02mol×2}{0.2mol/L}$=0.2L=200mL，
答：消耗鹽酸體積為200mL；
（3）根據(jù)Cu₂（OH）₂CO₃+4HCl=2CuCl₂+CO₂↑+3H₂O得溶解0.01molCu₂（OH）₂CO₃消耗鹽酸0.04mol，n（HCl）（剩余）=0.2mol/L×0.25L-0.04mol=0.01mol，c（H⁺）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.01mol}{0.4L}$=0.025mol/L，
答：稀釋后溶液中氫離子濃度為0.025mol/L．

點評 本題考查化學方程式的有關(guān)計算，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析計算能力，明確各個物理量之間關(guān)系是解本題關(guān)鍵，利用原子守恒分析解答即可，難點是x、y值的確定．