Question

碱式碳酸铜（Cu₂(OH)₂CO₃）是名贵的矿物宝石孔雀石的主要成分，应用广泛，如在无机工业中用于制造各种铜化合物，有机工业中用作有机合成催化剂等等，某化学小组为了探究碱式碳酸铜生成条件对其产率的影响，设计了如下实验：

设计原理：取一定体积的碳酸钠溶液（0.5mol/L)于100mL烧杯中，进行加热，恒温后将硫酸铜溶液（5.00mL. 0.5mol/L)在不断搅拌下以一定速度逐滴加入到上述碳酸钠溶液中，反应达平衡后，静止，减压过滤，洗涤，烘干，即得到最终产品，同时有气体放出。

（1）反应原理为：________________。

（2）探究反应原料用量比对反应产物的影响。

该化学小组根据所提供试剂设汁两个实验来说明反应原料用量对产品的影响

提供试剂：0.5mol/LNa₂CO₃溶液、0.5mol/LCuSO₄溶液。

①请填写下表的空白处：

	①	②	③	④
硫酸铜溶液体积/mL	2.0	2.0	2.0	2.0
碳酸钠溶液体积/mL	1.6	2.0		2.8
Na2CO3/CuSO4mol/比)	0.8	1		1.4

②通过实验画图可知：当比值为______，碱式碳酸铜产量最好。

（3）反应温度对产率的影响

在三支试管中各加入2.0mL0.5 mol/LCuSO₄溶液另取四支试管各加入由上述实验得到的合适用量的0.5 mol /L Na₂CO₃溶液。从这两列试管中各取一支将它们分別置于室温、30℃、50℃、100℃的环境中数分钟后将CuSO₄溶液倒入Na₂CO₃溶液中振荡并观察现象，发现：沉淀颜色分别为蓝色沉淀，绿色沉淀、深绿色沉淀，绿色中带有黑色沉淀，实验结果也如上图所示，请思考，为什么温度过髙产率反而下降_______，该实验加热方式为____________。

（4）分析所制得的碱式碳酸铜的质量分数。

将已准确称量的0.5g试样样品放入300mL的锥形瓶中，加入5mL醋酸，适热使其溶解，再用l00mL水将其稀释。加入2.5gKI振荡混合，经过5分钟后，加入数滴淀粉溶液，用0.1mol/L的硫代硫酸钠溶液进行滴定。当_______时即达滴定的终点。

反应的原理：2Cu²⁺+4I^- =2CuI+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-

用0.lmol/L硫代硫酸钠40 mL，那么试样中铜的质量百分率为________。该溶液的滴定度为_______。（毎毫升标准溶液相当于被测物质的质量，单位是g/mL或mg/mL)(保留三位有效数字）。

Answer

2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2 2.4 1.2 温度过高，生成的碱式碳酸铜会加热分解 水浴加热 滴入最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液恰好由蓝色变为无色，且半分钟不恢复蓝色 51.2% 0.0111g/mL

【解析】本题考查探究实验方案的设计与评价，涉及反应原理、反应原料用量比对反应产物的影响、反应温度对产率的影响和利用氧化还原滴定法测定碱式碳酸铜的质量分数等，根据题给信息结合基础知识解答。

（1）根据题给信息，碳酸钠和硫酸铜溶液混合加热生成碱式碳酸铜，且有气体生成，该气体为CO2，则反应的化学方程式为2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2 。

（2）①根据表格提供的信息，碳酸钠溶液的体积依次递增4mL，所以表格中的空白处应该填2.4、1.2。

②根据题图可知，③处碱式碳酸铜的产量最高，即当比值为1.2时，碱式碳酸铜产量最好。

（3）根据上述实验现象可知，温度过高，生成的碱式碳酸铜会加热分解 ，所以温度过髙产率反而下降；该实验需要的温度为室温、30℃、50℃、100℃，则该实验加热方式为水浴加热。

（4）根据反应原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得关系式Cu—S2O32-，所以n(Cu)=n(Na2S2O3)=0.1mol/L×0.04L=0.004mol，试样中铜的质量百分率为0.004mol×64g/mol÷0.5g×100%=51.2%。该溶液的滴定度为0.002mol×222g/mol÷40=0.0111g/mL。