Question

碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]是一种用途广泛的化工原料,实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下:

步骤一:废铜屑制硝酸铜

如图,用胶头滴管吸取浓硝酸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^-1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。

完成下列填空:

(1)写出浓硝酸与铜反应的离子方程式_________________________________。

(2)上图装置中NaOH溶液的作用是____________________________________。

(3)步骤二中,水浴加热所需仪器有____________、____________(加热、夹持仪器、石棉网除外),水浴加热的优点是_________________________________。

(4)若实验得到2.42 g样品(只含CuO杂质),取此样品加热至分解完全后,得到1.80 g固体,此样品中碱式碳酸铜的质量分数是____。

Answer

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O 吸收氮氧化物 烧杯 温度计 受热均匀,温度易于控制 92%

【解析】

广口瓶内铜与浓硝酸反应生成大气污染气体NOx，NaOH溶液可用来吸收NOx，利用NO2+NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O可知，反应结束后，广口瓶的溶液中，除了剩余的NaOH外，还含有新生成的NaNO2与NaNO3；因反应器为大试管，故水浴加热中用来盛放水的仪器可以选用烧杯、温度计(测定水温)；洗涤可除去碱式碳酸铜表面的吸附的硝酸钠．碱式碳酸铜完全分解得到CuO，设样品中碱式碳酸铜的质量分数为x，依据碱式碳酸铜的方程式，利用“差量法”计算即可。

(1)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水，反应离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；

(2)反应生成的氮的氧化物是大气污染气体，被氢氧化钠溶液吸收，防止污染，所以装置中NaOH的作用是吸收氮氧化物；

(3)步骤二中，水浴加热所需仪器有烧杯、温度计，利用水浴加热可受热均匀，且温度易于控制；

(4)碱式碳酸铜完全分解得到CuO，设样品中碱式碳酸铜的质量分数为x，依据碱式碳酸铜的方程式，Cu2(OH)2CO3=2CuO+CO2↑+H2O；利用“差量法”计算可得：=，解得x=0.92=92%。