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(yīng)用廣泛，如在無機工業(yè)中用于制造各種銅化合物，有機工業(yè)中用作有機合成催化劑等等，某化學(xué)小組為了探究堿式碳酸銅生成條件對其產(chǎn)率的影響，設(shè)計了如下實驗：

設(shè)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(yīng)達平衡后，靜止，減壓過濾，洗滌，烘干，即得到最終產(chǎn)品，同時有氣體放出。

（1）反應(yīng)原理為：________________________________ 。

（2）探究反應(yīng)原料用量比對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。

該化學(xué)小組根據(jù)所提供試劑設(shè)計兩個實驗，來說明反應(yīng)原料用量對產(chǎn)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(dāng)比值為_____________ ，堿式碳酸銅產(chǎn)量最好。

（3）反應(yīng)溫度對產(chǎn)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(huán)境中，數(shù)分鐘后將CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中振蕩并觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)：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(jié)果也如上圖所示，請思考，為什么溫度過高產(chǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)。

將已準(zhǔn)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(jīng)過5分鐘后，加入數(shù)滴淀粉溶液，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進行滴定。當(dāng)_____________________ 時即達滴定的終點。

（5）反應(yīng)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(zhì)量百分率為________________ 。

該溶液的滴定度為______________。（每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測物質(zhì)的質(zhì)量，單位是g/mL或mg/mL）（保留三位有效數(shù)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?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不褪色 51.2% 0.0125g/mL

【解析】本題考查探究實驗方案的設(shè)計與評價，涉及反應(yīng)原理、反應(yīng)原料用量比對反應(yīng)產(chǎn)物的影響、反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響和利用氧化還原滴定法測定堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等，根據(jù)題給信息結(jié)合基礎(chǔ)知識解答。

（1）根據(jù)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(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2 。

（2）①根據(jù)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(yīng)該填2.4、1.2。

②根據(jù)題圖可知，③處堿式碳酸銅的產(chǎn)量最高，即當(dāng)比值為1.2時，堿式碳酸銅產(chǎn)量最好。

（3）根據(jù)上述實驗現(xiàn)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(chǎn)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(jù)反應(yīng)原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得關(guān)系式Cu—S2O32-，所以n(Cu)=n(Na2S2O3)=0.1mol/L×0.04L=0.004mol，試樣中銅的質(zhì)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。