Question

【题目】碱式碳酸铜是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下：

步骤一：废铜屑制硝酸铜

如图，用胶头滴管吸取浓硝酸缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量)，充分反应后过滤，得到硝酸铜溶液。

步骤二：碱式碳酸铜的制备

向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至70 ℃左右，用0.4 mol·L－1的NaOH溶液调节pH至8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。

完成下列填空：

(1)写出浓硝酸与铜反应的离子方程式___________________________________________。

(2)上图装置中NaOH溶液的作用是_________________________。

(3)步骤二中，水浴加热所需仪器有________、________(加热、夹持仪器、石棉网除外)，水浴加热的优点是_______________________。

(4) 已知：CuCO3、Cu(OH)2受热均易分解，产物中都有CuO生成。碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O（x、y、z取整数），测定碱式碳酸铜组成的方法有多种，现采用氢气还原法，请回答如下问题：（已知M（Cu）＝63.5 g·mol－1）。

①写出xCuCO3·yCu（OH）2·zH2O与氢气反应的化学方程式：__________________；

②实验装置用上面所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：（ a ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ l ）_____

③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水。该样品的结晶水质量为______ g，化学式为____________。

④某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？__________（填“可行”或“不可行”）请说明理由________________________。

Answer 1

【答案】 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 吸收氮氧化物 烧杯 温度计 受热均匀，便于控制温度 xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb） 1.8 CuCO3Cu(OH)2H2O 可行 根据反应xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。

【解析】(1) 浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，离子方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；正确答案：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

(2)由于反应产生的氮氧化物有毒，必须处理掉，用NaOH溶液吸收氮氧化物；正确答案：吸收氮氧化物。

(3)步骤二中，水浴加热所需仪器有烧杯、温度计；水浴加热的优点是受热均匀，便于控制温度；正确答案：烧杯、温度计；受热均匀，便于控制温度。

（4）①与氢气反应生成单质铜、水、二氧化碳，反应式为：xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O；正确答案：xCuCO3yCu（OH）2zH2O+（x+y）H2=（x+y）Cu+xCO2+（x+2y+z）H2O。

②实验中要测定生成的水、二氧化碳的量，从a口出来气体中含有水蒸气和挥发出来的氯化氢气体，会对实验造成干扰，应先用用水吸收氯化氢气体，再用浓硫酸吸收水蒸气；之后，与碱式碳酸铜发生反应，产生的两种气体先用浓硫酸吸收水蒸气，再用U型管中的碱石灰吸收二氧化碳，同时连上装有碱石灰的球形干燥管，避免空气中的水和二氧化碳进入U型管而产生误差，因此装置的连接顺序为a→k,j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l；正确答案：kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）。

③根据题中所给数据可计算出单质铜、水、二氧化碳的物质的量为0.2mol、0.4mol、0.1mol，因此可知，则x、y、z分别为1、1、1，该样品的化学式为，结晶水的质量为；正确答案：1.8 ； CuCO3Cu(OH)2H2O。

④ 根据反应xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成，该方案可行；正确答案：可行；根据反应xCuCO3yCu（OH）2zH2O=（x+y）CuO+xCO2↑+（y+z）H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。