Question

【題目】堿式碳酸銅可用于生產木材防腐劑等。工業上常在含有硫酸銅的廢水中加入碳酸鈉溶液，得到堿式碳酸銅沉淀。

（1）產品生產中加入Na2CO3溶液時，反應液pH對產品中SO42－的含量以及反應液中Cu2＋沉淀效率的影響如圖所示，沉淀時溶液pH最好控制在_________左右。

（2）實驗探究

Ⅰ.驗證堿式碳酸銅的分解產物，可選裝置如圖所示。

甲同學將裝置按BCA的順序組合進行實驗，裝置A中盛放的試劑的作用是___________，裝置C中的現象為___________。裝置C、A順序不能顛倒的原因是___________。

實驗結束，B裝置中粉末完全變黑。關于黑色物質的成分，有人認為可能有碳，請從物質的物理性質和元素守恒角度說明此猜想的依據是_____________。

乙同學為確認該黑色粉末是氧化銅而不是碳粉，設計如下實驗，請完成下表：

實驗步驟	觀察到的現象	獲得結論	反應的化學方程式
取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量的稀硫酸，振蕩	_______	黑色粉末均為氧化銅	_______

Ⅱ.丙同學探究CO還原CuO所得固體產物的成分，實驗裝置如下圖：

資料：CO還原CuO的實驗過程中，固體產物可能有Cu2O（紅色固體）、Cu。

反應前	反應后
玻璃管和內盛氧化銅 粉末的總質量為62.0 g	玻璃管和內盛紅色 粉末的總質量為61.7 g
玻璃管的質量為60.0 g

（1）打開K，緩緩通入CO氣體，一段時間后加熱。當黑色固體全部變紅后停止加熱，繼續通入CO氣體直至玻璃管冷卻。

①由實驗數據計算可知，CuO中銅元素的質量為_________g，紅色固體粉末成分為_________。

②下列有關該實驗的說法正確的是_____________。

A．先通入一會CO再加熱是為了排凈裝置中的空氣

B．實驗結束必須先將玻璃管與虛線框內的裝置分開，防止溶液倒吸

C．裝置圖中虛線框內的裝置既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳

D．排入到燒杯中的溶液可能顯堿性，也可能顯中性

Ⅲ.工業上所制得的堿式碳酸銅種類較多，其組成表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。為測定某種產品的組成，丁同學設計的實驗方案中有如下步驟：①稱取12.0 g的樣品；②高溫分解；③測出生成CO2的質量為2.2 g；④測出生成水蒸氣的質量為1.8 g。請根據實驗數據，計算確定該堿式碳酸銅的化學式。寫出計算過程。_______

Answer 1

【答案】 8.5 檢驗二氧化碳氣體 白色固體變為藍色 A中澄清石灰水中的水會對產物中水的檢驗有干擾 碳為黑色且反應物中有碳元素 現象：固體全部溶解，溶液變為藍色 方程式：略 1.6g Cu2O和Cu ABCD 反應后生成的CuO的質量為12.0g- 2.2g -1.8g=8.0g

（x+y）CuO ~ x CO2 ~ (y+z) H2O

80(x+y ) 44x 18(y+z)

8.0g 2.2g 1.8g

80(x+y)/8.0g = 44x/ 2.2g = 18(y+z)/ 1.8g

x = y = z

堿式碳酸銅的化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

【解析】根據所學知識和題中信息知，工業上常在含有硫酸銅的廢水中加入碳酸鈉溶液，得到堿式碳酸銅沉淀。（1）產品生產中加入Na2CO3溶液時，反應液pH對產品中SO42－的含量以及反應液中Cu2＋沉淀效率的影響如圖所示，沉淀時溶液pH最好控制在8.5 左右。（2）實驗探究∶Ⅰ.驗證堿式碳酸銅的分解產物。甲同學將裝置按BCA的順序組合進行實驗，裝置A中盛放的試劑的作用是檢驗二氧化碳氣體；裝置C中的現象為白色固體變為藍色。裝置C、A順序不能顛倒的原因是A中澄清石灰水中的水會對產物中水的檢驗有干擾。實驗結束，B裝置中粉末完全變黑。關于黑色物質的成分，有人認為可能有碳，請從物質的物理性質和元素守恒角度說明此猜想的依據是碳為黑色且反應物中有碳元素。乙同學為確認該黑色粉末是氧化銅而不是碳粉∶

實驗步驟	觀察到的現象	獲得結論	反應的化學方程式
取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量的稀硫酸，振蕩	固體全部溶解，溶液變為藍色。	黑色粉末均為氧化銅。	CuO＋H2SO4 ＝H2O＋CuSO4

Ⅱ.丙同學探究CO還原CuO所得固體產物的成分∶資料：CO還原CuO的實驗過程中，固體產物可能有Cu2O（紅色固體）、Cu。（1）打開K，緩緩通入CO氣體，一段時間后加熱。當黑色固體全部變紅后停止加熱，繼續通入CO氣體直至玻璃管冷卻。 ①由實驗數據計算可知，CuO中銅元素的質量為g，紅色固體粉末成分為∶ CuO ＝ ,x＝1.6g。紅色固體粉末成分為Cu2O和Cu 。②A．先通入一會CO再加熱是為了排凈裝置中的空氣。故A正確。B．實驗結束必須先將玻璃管與虛線框內的裝置分開，防止溶液倒吸。故B正確。C．裝置圖中虛線框內的裝置既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳。故C正確。D．排入到燒杯中的溶液可能顯堿性，也可能顯中性。故D正確。Ⅲ.工業上所制得的堿式碳酸銅種類較多，其組成表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。反應后生成的CuO的質量為12.0g- 2.2g -1.8g=8.0g。

（x+y）CuO → x CO2 →(y+z) H2O

80(x+y ) 44x 18(y+z)

8.0g 2.2g 1.8g

80(x+y)/8.0g = 44x/ 2.2g = 18(y+z)/ 1.8g

x = y = z

堿式碳酸銅的化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

點睛∶本題主要考查堿式碳酸銅的制備，分解產物以及探究CO還原CuO所得固體產物的成分。