Question

（15分）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0.4 mol/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，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12.8 g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

（1）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）燒杯、溫度計；除去產品表面吸附的硝酸鈉；

（3）①1，（x+y），（x+y），x，（x+2y+z）；②1.8 ；CuCO3 ·Cu (OH)2 ·H2O。

【解析】

試題分析：（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）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；（3） ①根據元素守恒、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)= 12.8 g÷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。

考點：考查化學實驗現象的描述、儀器的使用、實驗操作的目的、方程式的配平、物質化學式的確定。