Question

（15分）实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜【Cu₂(OH)₂CO₃】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HNO₃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。 
步骤三：碱式碳酸铜的组成测定
碱式碳酸铜可表示为：xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O，可采用氢气还原法来确定，其反应原理为：
xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O +  H₂→ Cu +  CO₂  +  H₂O（未配平）
完成下列填空：
（1）步骤一中，反应开始时，瓶内的现象是                                       ，
用该装置制取硝酸铜，好处是                                                  。
（2）步骤二中，水浴加热所需仪器有                、                  (加热、夹持仪器、石棉网除外)；洗涤的目的是                                         。
（3） 步骤三中，①以字x、y、z母为系数，配平氢气还原法的化学方程式：
      xCuCO₃ ·yCu (OH)₂ ·zH₂O+       H₂→     Cu+      CO₂+      H₂O
②称取24.0g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.8 g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。该样品中结晶水质量为        g，化学式为                  。

Answer 1

（1）气体变为红棕色，锥形瓶中溶液变蓝色； 减少氮氧化合物对环境的污染；
（2）烧杯、温度计；除去产品表面吸附的硝酸钠；
（3）①1，（x+y），（x+y），x，（x+2y+z）；②1.8 ；CuCO₃ ·Cu (OH)₂ ·H₂O。

试题分析：（1）在实验步骤一中，反应开始时，会看到在Cu 溶解，锥形瓶中溶液变蓝色，气体变为红棕色。由于该实验装置是密闭的，产生的大气污染物NO₂、NO会被NaOH溶液吸收，减少氮氧化合物对环境的污染；（2）在操作步骤二中，水浴加热所需仪器有烧杯、温度计；洗涤的目的是除去产品表面吸附的杂质硝酸钠；（3） ①根据元素守恒、电子守恒可得方程式为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。则含有CuCO₃：0.1mol;含有Cu (OH)₂：0.1mol;所以该样品中结晶水质量为24.0g－0.1mol×124g/mol－0.1mol×98g/mol=1.8g。所以含有的结晶水为1.8g÷18g/mol="0.1mol." CuCO₃：Cu (OH)₂：H₂O=0.1:0.1:0.1=1:1:1。因此该碱式碳酸铜的化学式为CuCO₃ ·Cu (OH)₂ ·H₂O。