Question

某矿样含有大量的 CuS 及少量其它不溶于水、不与酸反应的杂质。实验室中 以该矿样为原料制备CuSO₄·5H₂O晶体，并最终制取碱式碳酸铜。

I.  制备CuSO₄·5H₂O晶体

（1）矿样中 CuS 在空气中焙烧生成了 CuO，反应方程式为___；

（2）在实验室中，欲用 98％、密度1.84g/cm³的浓硫酸配制500 g质量分数10%的稀硫酸， 需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有___。稀释过程___（填“放热”或“吸 热”）。

（3）若在实验室中完成系列操作 a，主要步骤为____→降温结晶→____→洗涤→低温干燥。（以上选填字母）

II.  制备碱式碳酸铜

（4）实验室制备碱式碳酸铜的反应原理为：（将短线上的物质补充完整）

____↑+2Na₂SO₄。

（5）分别取 50mL一定浓度的CuSO₄溶液与Na₂CO₃ 溶液混合，发现反应后烧杯底部出现大量蓝绿色沉淀。查阅资料得知蓝绿色沉淀中混有难溶于水的碱式硫酸铜[Cu₂(OH)₂SO₄]。为确定该物质，经过滤、洗净后取少量固体于试管中，加入足量稀盐酸将固体完全溶解，再滴加几滴____溶液出现白色沉淀，证明含有Cu₂(OH)₂SO₄。

（6）按最佳配比进行实验制备碱式碳酸铜，反应过程中测得数据如下：

温度/℃	60	65	75	80	90
沉淀量/g	1.295	1.303	1.451	1.340	1.292

据此分析制备反应控制的适宜温度是____，推测 90°C固体较少的原因是____。

（7）查阅资料可知碱式碳酸铜的组成有多种，可用xCu(OH)₂•yCuCO₃表示。某小组利用 以下装置测定某碱式碳酸铜样品的组成：（资料：碱式碳酸铜受热分解成三种常见的氧化物；碱石灰是氧化钙与氢氧化钠的混合物）

①加热时持续通入N₂的目的是____，D 装置的作用是____。

②称取 32.0g 样品，充分反应后得到 24.0g 残留物，B 增重 3.6g，C 增重 4.4g。该样品的化学式为____。若对调 B 和 C 装置的位置，____（填“能”或“不能”）测算出该样品的化学式。

Answer

胶头滴管 放热 A D CO2 氯化钡 75℃ 温度高于75℃时，碱式碳酸铜分解 使反应产生的气体全部进入后续装置 防止空气中的二氧化碳和水进入U型干燥管 2Cu(OH)2•CuCO3 能

【解析】

矿样中 CuS 在空气中焙烧生成了 CuO和二氧化硫，硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡沉淀，持续通入氮气，可使反应产生的气体全部进入后续装置。

（1）由制备CuSO4·5H2O晶体的流程图可知，矿样中 CuS 在空气中焙烧生成了 CuO和二氧化硫，反应的化学方程式为。

（2）在实验室中，欲用 98％、密度1.84g/cm3的浓硫酸配制 500 g 质量分数 10%的稀硫酸， 需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，量取液体要用到胶头滴管，故还有胶头滴管。稀释过程放热。

（3）若在实验室中完成系列操作 a，先要加热滤液A，燃烧降温结晶，过滤，洗涤，低温干燥，故主要步骤为A→降温结晶→D→洗涤→低温干燥。

（4）由质量守恒定律可知，反应前后原子的种类和数目均不变，反应前有2个铜原子，2个硫原子，4个钠原子，15个氧原子，2个氢原子，2个碳原子，反应后有2个铜原子，2个硫原子，4个钠原子，2个氢原子，1个碳原子，13个氧原子，则短线上的物质是二氧化碳，故CO2↑+2Na2SO4。

（5）碱式硫酸铜[Cu2(OH)2SO4]加入足量稀盐酸将固体完全溶解，溶液中含有硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡沉淀，故再滴加几滴氯化钡溶液出现白色沉淀，证明含有Cu2(OH)2SO4。

（6）由反应过程中测得数据可知，温度在75℃时，沉淀的质量最大，故制备反应控制的适宜温度是75℃，90°C固体较少的原因是温度高于75℃时，碱式碳酸铜分解。

（7）①持续通入氮气，可使反应产生的气体全部进入后续装置，故加热时持续通入N2的目的是使反应产生的气体全部进入后续装置，碱石灰可以吸收二氧化碳和水，故D装置的作用是防止空气中的二氧化碳和水进入U型干燥管。

②称取 32.0g 样品，充分反应后得到 24.0g 残留物，则生成的氧化铜的质量为24.0g，B装置吸收水，B 增重 3.6g，则生成的水的质量为3.6g，氢元素的质量为，C装置吸收二氧化碳，C 增重 4.4g，则生成的二氧化碳的质量为4.4g，碳元素的质量为，碱式碳酸铜中碳元素和氢元素的质量比为，，故该样品的化学式为2Cu(OH)2•CuCO3。

若对调B和C装置的位置，则碱石灰增重的质量为二氧化碳和水的总质量，即增重3.6g+4.4g=8.0g，则

x：y=2:1

可以确定碱式碳酸铜的化学式，故若对调 B 和 C 装置的位置，能测算出该样品的化学式。