Question

自然界存在的碳酸盐类铜矿(如孔雀石、青石等)的化学组成为a CuCO₃·bCu(OH)₂(a，b为正整数，且a≤2，b≤2)．

(1)将孔雀石、青石矿样分别加盐酸至完全溶解，耗用盐酸物质的量与产生CO₂物质的量之比：孔雀石为4∶1，青石为3∶1，则它们的化学组成为：孔雀石________，青石________．

(2)今存有一份碳酸盐类铜矿样品，将其等分为A，B两份，然后加盐酸使A样品完全溶解，产生CO₂ 3.36L(标准状况)；加热B样品使其完全分解，得到20g CuO．试计算并确定该矿石的化学组成．

(3)某碳酸盐类铜矿加盐酸完全溶解后，产生CO₂ 6.72L(标准状况)，这份样品中CuO含量不低于________g．

(4)设某碳酸盐类铜矿样的质量为A g，所含CuO质量为G g．加酸完全溶解后，产生的CO₂体积(标准状况)为V L，则铜矿样的A，V，G之间的关系式为：A＝________．

Answer 1

答案：
解析：

【解答】见巧解导析． 　　【巧解导析】本题考查碳酸盐、Cu(OH)2的性质以及物质的量等概念的综合应用．同时考查了分析、推理、综合、正向思维和逆向思维能力． 　　因为CuCO3＋2HCl＝CuCl2＋H2O＋CO2↑ 　　Cu(OH)2＋2HCl＝CuCl2＋2H2O 　　aCuCO3·bCu(OH)2＋2(a＋b)HCl＝(a＋b)CuCl2＋aCO2↑＋(2b＋a)H2O，所以 　　(1)孔雀石中：＝得＝． 　　青石中：＝得＝． 　　又因为a≤2，b≤2则 　　孔雀石的化学式为：CuCO3·Cu(OH)2， 　　青石的化学式为：2CuCO3·Cu(OH)2． 　　(2)CuCO3CuO＋CO2↑ 　　Cu(OH)2CuO＋H2O 　　n(CO2)＝＝0.15mol， 　　所以n(CuCO3)＝0.15mol， 　　n(CuO)＝＝0.25mol． 　　因为n(CuO)＞n(CO2)，所以碳酸盐类矿石中含有CuCO3和Cu(OH)2，且n[Cu(OH)2]＝0.25mol－0.15mol＝0.10mol． 　　则a∶b＝n(CuCO3)∶n[Cu(OH)2]＝0.15∶0.10＝3∶2． 　　因为a≤2，b≤2，所以该矿样为混合物，即化学组成为 　　CuCO3·Cu(OH)2和2CuCO3·Cu(OH)2的混合物． 　　(3)在a CuCO3·bCu(OH)2矿样中，＝；的值最低时应是a＝2，b＝1，即矿样组成为2CuCO3·Cu(OH)2． 　　已知n(CO2)＝＝0.3mol， 　　则n(CuO)＝n(CO2)＝×0.3mol＝0.45mol， 　　则m(CuO)＝0.45mol×80g·mol－1＝36g． 　　(4)因为铜矿样组成为：aCuCO3·bCu(OH)2， 　　n(CuCO3)＝n(CO2)，n[Cu(OH)2]＝n(CuO)－n(CO2)． 　　铜矿样质量等于CuCO3的质量与Cu(OH)2的质量之和． 　　A＝m(CuCO3)＋m[Cu(OH)2] 　　＝124×＋98(－) 　　或A＝＋．

提示：

【巧解点悟】解答本题时，应从“物质的量之比”入手，要从CuCO3与CO2，Cu(OH)2与CuO的关系去考虑． 　　CuCO3与Cu(OH)2分别与盐酸反应时，只有CuCO3产生CO2．当加热二者的混合物时，CuCO3与Cu(OH)2都会产生CuO． 　　碳酸盐类矿石组成成分的确定：一是可采用实验现象判断法，二是可采用实验数据确定法．本题需要采用实验数据确定法，当矿石中只有CuCO3时，n(CuO)＝n(CO2)，当矿石中含有CuCO3与Cu(OH)2时，n(CuO)＞n(CO2)．　　应用极限思维．矿样[aCuCO3·bCu(OH)2]中，a的最大值只能为2，b的最小值只能为1；在CuCO3中，m(CuO)∶m(CuCO3)＝80∶124，在Cu(OH)2中，m(CuO)∶m[Cu(OH)2]＝80∶98．因此矿中CuCO3含量越高，CuO的含量越低．所以CuO为最小值时，矿石组成应取CuCO3含量的最高值a＝2，Cu(OH)2的最小值b＝1．