Question

(15分)碱式碳酸铜的成分有多种，其化学式一般可表示为xCu(OH)₂·yCuCO₃。

⑴孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石，其主要成分是Cu(OH)₂·CuCO₃。某兴趣小组为探究制取孔雀石的最佳反应条件，设计了如下实验：

实验1：将2.0mL 0.50 mol·L^—1的Cu(NO₃)₂溶液、2.0mL 0.50 mol·L^—1的NaOH溶液和0.25 mol·L^—1的Na₂CO₃溶液按表Ⅰ所示体积混合。

实验2：将合适比例的混合物在表Ⅱ所示温度下反应。

实验记录如下：

编号	V (Na2CO3)/ mL	沉淀情况		编号	反应温度/℃	沉淀情况
1	2.8	多、蓝色		1	40	多、蓝色
2	2.4	多、蓝色		2	60	少、浅绿色
3	2.0	较多、绿色		3	75	较多、绿色
4	1.6	较少、绿色		4	80	较多、绿色(少量褐色)

表Ⅰ                                   表Ⅱ

①实验室制取少许孔雀石，应该采用的条件是      。

②80℃时，所制得的孔雀石有少量褐色物质的原因是      。

⑵实验小组为测定上述某条件下所制得的碱式碳酸铜样品组成，利用下图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验：

步骤1：检查装置的气密性，将过滤、洗涤并干燥过的样品置于平直玻璃管中。

步骤2：打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭，称量相关装置的质量。

步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生。

步骤4：      。

步骤5：称量相关装置的质量。

①装置A的作用是      ；若无装置E，则实验测定的x/y的值将      （选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

②某同学在实验过程中采集了如下数据：

A．反应前玻璃管与样品的质量163.8g

B．反应后玻璃管中残留固体质量56.0g

C．装置C实验后增重9.0g

D．装置D实验后增重8.8g

为测定x/y的值，你认为可以选用上述所采集数据中的      （写出所有组合的字母代号）一组即可进行计算，并根据你的计算结果，写出该样品组成的化学式      。

Answer

⑴①n[Cu(NO3)2]︰n(Na2CO3)=2︰1、75℃    ②Cu(OH)2受热分解为CuO

⑵继续通一段时间空气至装置冷却    ①除去空气中的CO2和H2O   偏小

②BC、BD、CD   5Cu(OH)2·2CuCO3

【解析】（1）①根据表2可知，温度为75℃时，生成的孔雀石，因此温度应该控制再75℃。根据表1控制，当碳酸钠溶液的体积是2.0ml时，生成的孔雀石多，此时n[Cu(NO3)2]︰n(Na2CO3)=0.5︰0.25＝2︰1.

②孔雀石受热易分解，所以温度过高时，Cu(OH)2受热分解为CuO。

（2）微粒把反应中产生的CO2和水蒸气全部被吸收，再冷却时，应该继续通一段时间空气至装置冷却 。

①由于空气中含有水蒸气和CO2所以利用碱石灰来除去空气中的CO2和H2O。若无装置E，则D装置质量会偏大，导致CO2的质量偏多，所以x/y的值将偏小。

②要计算x/y的值，则需要知道生成物水和CO2的质量。由于反应后玻璃管中残留固体质量是氧化铜，所以正确的组合是BC、BD、CD 。装置C实验后增重9.0g，则水是0.5mol。装置D实验后增重8.8g，则CO2是0.2mol，所以x/y的值2.5，因此化学式5Cu(OH)2·2CuCO3。