Question

碱式碳酸铜可用于有机催化剂、杀虫剂及饲料中铜的添加剂，还可用于烟火和颜料制造。CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液反应能否得到碱式碳酸铜？某班同学进行相关探究。

（沉淀制备）取一定量胆矾（CuSO₄·5H₂O）溶于水，再滴几滴稀硫酸，充分搅拌后得到一定体积的CuSO₄溶液。向其中加适量Na₂CO₃溶液，将所得蓝绿色悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤。

（1）滴加稀硫酸的作用是________。

（2）用无水乙醇洗涤的目的是________。

（实验探究）同学们设计了如下装置，用制得的蓝绿色固体进行实验：

（3）D装置加热前，需要首先打开活塞K，用A装置制取适量N₂，然后关闭K，点燃D处酒精灯。A中产生的N₂将装置中的空气排除，避免干扰。C中盛装的试剂应是________。

（4）装置A中发生反应的离子方程式为________。

（5）若蓝绿色固体的组成为xCuCO₃·yCu(OH)₂，实验能观察到的现象是________。

（6）同学们查阅文献知：K_sp(CaCO₃)＝2.8×10^－9，K_sp(BaCO₃)＝5.1×10^-9，经讨论认为需要用Ba(OH)₂代替Ca(OH)₂来定量测定蓝绿色固体的化学式，其原因是________。

a．Ba(OH)₂的碱性比Ca(OH)₂强

b．Ba(OH)₂溶解度大于Ca(OH)₂，能充分吸收CO₂

c．相同条件下，CaCO₃的溶解度明显大于BaCO₃

d．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的质量大于CaCO₃，测量误差小

待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO₂溶液产生N₂，其目的是________。若定量分析所取蓝绿色固体质量为27.1 g，装置F中使用Ba(OH)₂溶液，实验结束后，装置E的质量增加2.7 g，F中产生沉淀19.7 g。则该蓝绿色固体的化学式为________。

Answer

抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊 利用乙醇易挥发的性质带走沉淀上面的水 浓硫酸 NO２－＋NH４＋ N2↑＋2H2O 硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊 b d 让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差 2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2

【解析】

由题中信息可知，CuSO4溶液中加适量Na2CO3溶液，可以得到蓝绿色的沉淀。探究其组成的实验装置中，A用于制备氮气，B是安全瓶，C用于干燥氮气，D用于加热所制得的蓝绿色沉淀，E用于检验和吸收D中的水，F用于检验和吸收D中生成的二氧化碳，最后的干燥管是防止空气中的二氧化碳影响实验结果。

（1）铜离子水解，因此滴加稀硫酸的作用是抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊。
（2）乙醇和水互溶，易挥发，所以用无水乙醇洗涤的目的是利用乙醇易挥发的性质带走沉淀上面的水。

（3）装置内有残留的空气，所以A中产生N2的作用是排除装置中的空气，避免干扰；生成的氮气中含有水蒸气，会干扰后续实验，所以C中盛装的试剂应是浓硫酸，除去氮气中的水蒸气。

（4）NaNO2与NH4Cl加热生成氯化钠、氮气和水的离子方程式为NO２－＋NH４＋ N2↑＋2H2O。
（5）若蓝绿色固体的组成为xCuCO3•yCu(OH)2，因此受热分解生成氧化铜、CO2和水蒸气，则实验能观察到的现象是硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色，E中白色固体变蓝，F中溶液变浑浊。
（6）由于Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2，吸收等量CO2生成的BaCO3的质量大于CaCO3，测量误差小，所以需要用Ba(OH)2代替Ca(OH)2来定量测定蓝绿色固体的化学式，选bd。待D中反应完全后，打开活塞K，再次滴加NaNO2溶液产生N2，其目的是让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差。若定量分析所取蓝绿色固体质量为27.1 g，装置F中使用Ba(OH)2溶液，实验结束后，装置E的质量增加2.7 g，即水蒸气是2.7g，物质的量是0.15mol。F中产生沉淀19.7 g，即碳酸钡是19.7g，物质的量是0.1mol，根据元素守恒x：y＝2：3，则该蓝绿色固体的化学式为2CuCO3•3Cu(OH)2。