Question

8．碱式碳酸铜可表示为：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种．
（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：
①写出xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O与氢气反应的化学方程式xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ （x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：
（a）→kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→（l）

③称取23.9g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水．该样品的结晶水质量为1.8 g，化学式为CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O；
（2）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？请说明理由．可行 根据反应xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（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．

Answer 1

分析 （1）①根据CuCO₃受热分解得到CuO和CO₂、Cu（OH）₂受热分解得到CuO和H₂O，然后氢气与CuO反应生成水，所以xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O与氢气反应的产物有：Cu、CO₂、H₂O，最后根据将碱式碳酸铜前面系数定为1，根据反应前后各原子种类和个数不变配平．
②本实验的原理，用干燥的氢气与碱式碳酸铜反应，通过测定生成的二氧化碳和水以及反应后固体的质量来确定物质的组成，为防止空气中CO₂和H₂O进入U型干燥装置，可在最后再连接一个盛有碱石灰的干燥装置来吸收空气中的二氧化碳和水；
③根据化学方程式生成物之间的质量关系求出x、y、z，根据生成的水和反应物中水的关系求解水的质量．
（2）根据反应xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（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．

解答 解：（1）①xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O与氢气反应的产物有：Cu、CO₂、H₂O，方程式为：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O，
故答案为：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
②本实验的原理，用干燥的氢气与碱式碳酸铜反应，通过测定生成的二氧化碳和水以及反应后固体的质量来确定物质的组成，为防止空气中CO₂和H₂O进入U型干燥装置，可在最后再连接一个盛有碱石灰的干燥装置来吸收空气中的二氧化碳和水；氢气流方向的连接顺序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l，
故答案为：kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）；
③xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（ x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂↑+（x+2y+z）H₂O
                                 64（x+y）   44x     18（x+2y+z）
                                   12.7g    4.4g      7.2g
$\frac{64（x+y）}{12.7}$=$\frac{44}{4.4}$
解得：y=x
$\frac{44}{4.4}$=$\frac{18（x+2y+z）}{7.2}$，
解得：z=x
令x=1，则y=1，z=1，则化学式为CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O，化学方程式为CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O+2H₂=2Cu+CO₂↑+4H₂O，由化学方程式可以看出，碱式碳酸铜每1个水分子能生成4个水分子，即生成的水中碱式碳酸铜中水占了$\frac{1}{4}$，因此碱式碳酸铜中水的质量为：7.2g×$\frac{1}{4}$=1.8g，
故答案为：1.8g；CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O；
（2）根据反应xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（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，
故答案为：可行；根据反应xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（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．

点评 本题难度较大，关键是配平化学方程式，要分析出实验原理及其计算，能根据化学方程式进行计算．