Question

實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅【Cu₂（OH）₂CO₃】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HNO₃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0.4mol/L的NaOH溶液調節(jié)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．
步驟三：堿式碳酸銅的組成測定堿式碳酸銅可表示為：xCuCO₃?yCu（OH）₂?zH₂O，可采用氫氣還原法來確定，其反應原理為：xCuCO₃?yCu（OH）₂?zH₂O+H₂→Cu+CO₂+H₂O（未配平）
完成下列填空：
（1）步驟一中，反應開始時，瓶內的現(xiàn)象是

 

，用該裝置制取硝酸銅，好處是

 

．
（2）步驟二中，水浴加熱所需儀器有

 

、

 

（加熱、夾持儀器、石棉網除外）；洗滌的目的是

 

．
（3）步驟三中，①以字x、y、z母為系數(shù)，配平氫氣還原法的化學方程式：

 

xCuCO₃?yCu（OH）₂?zH₂O+

 

H₂→

 

Cu+

 

CO₂+

 

H₂O
②稱取24.0g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.8g殘留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水．該樣品中結晶水質量為

 

g，化學式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,化學方程式的有關計算,氧化還原反應方程式的配平

專題：實驗設計題

分析：（1）在實驗步驟一中，反應開始時，會看到在Cu 溶解，錐形瓶中溶液變藍色，氣體變?yōu)榧t棕色．由于該實驗裝置是密閉的，產生的大氣污染物NO₂、NO會被NaOH溶液吸收，減少氮氧化合物對環(huán)境的污染；
（2）水浴加熱所需儀器有燒杯、溫度計；洗滌的目的是除去產品表面吸附的雜質硝酸鈉；
（3）①根據(jù)元素守恒、電子守恒可得方程式為xCuCO₃?yCu （OH）₂?zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+x CO₂↑+（x+2y+z）H₂O；
②n（Cu）=12.8g÷64g/mol=0.2mol；n（CO₂）=0.1mol；n（H₂O）=7.2g÷18g/mol=0.4mol．則含有CuCO₃：0.1mol；含有Cu （OH）₂：0.1mol；所以該樣品中結晶水質量為24.0g-0.1mol×124g/mol-0.1mol×98g/mol=1.8g；所以含有的結晶水為1.8g÷18g/mol=0.1mol； CuCO₃：Cu （OH）₂：H₂O=0.1：0.1：0.1=1：1：1．因此該堿式碳酸銅的化學式為CuCO₃?Cu （OH）₂?H₂O．

解答： 解：（1）在實驗步驟一中，反應開始時，會看到在Cu 溶解，錐形瓶中溶液變藍色，氣體變?yōu)榧t棕色；由于該實驗裝置是密閉的，產生的大氣污染物NO₂、NO會被NaOH溶液吸收，減少氮氧化合物對環(huán)境的污染；
故答案為：氣體變?yōu)榧t棕色，錐形瓶中溶液變藍色，減少氮氧化合物對環(huán)境的污染；
（2）在操作步驟二中，水浴加熱所需儀器有燒杯、溫度計；洗滌的目的是除去產品表面吸附的雜質硝酸鈉；
故答案為：燒杯、溫度計； 除去產品表面吸附的硝酸鈉；
（3）①根據(jù)元素守恒、電子守恒可得方程式為：xCuCO₃?yCu （OH）₂?zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+x CO₂↑+（x+2y+z）H₂O；
故答案為：1，（x+y），（x+y），x，（x+2y+z）；
②n（Cu）=12.8g÷64g/mol=0.2mol；n（CO₂）=0.1mol；n（H₂O）=7.2g÷18g/mol=0.4mol．則含有CuCO₃：0.1mol；含有Cu （OH）₂：0.1mol；所以該樣品中結晶水質量為24.0g-0.1mol×124g/mol-0.1mol×98g/mol=1.8g；所以含有的結晶水為1.8g÷18g/mol=0.1mol； CuCO₃：Cu （OH）₂：H₂O=0.1：0.1：0.1=1：1：1．因此該堿式碳酸銅的化學式為CuCO₃?Cu （OH）₂?H₂O；
故答案為：1.8，CuCO₃?Cu （OH）₂?H₂O；

點評：本題考查了物質制備方案設計，物質性質的理解應用，化學反應定量計算化學式的方法，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．