Question

【題目】某礦樣含有大量的 CuS 及少量其它不溶于水、不與酸反應(yīng)的雜質(zhì)。實驗室中 以該礦樣為原料制備CuSO4·5H2O晶體，并最終制取堿式碳酸銅。

I. 制備CuSO4·5H2O晶體

（1）礦樣中 CuS 在空氣中焙燒生成了 CuO，反應(yīng)方程式為___；

（2）在實驗室中，欲用 98％、密度1.84g/cm3的濃硫酸配制500 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的稀硫酸， 需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還有___。稀釋過程___（填“放熱”或“吸 熱”）。

（3）若在實驗室中完成系列操作 a，主要步驟為____→降溫結(jié)晶→____→洗滌→低溫干燥。（以上選填字母）

II. 制備堿式碳酸銅

（4）實驗室制備堿式碳酸銅的反應(yīng)原理為：（將短線上的物質(zhì)補(bǔ)充完整）

____↑+2Na2SO4。

（5）分別取 50mL一定濃度的CuSO4溶液與Na2CO3 溶液混合，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后燒杯底部出現(xiàn)大量藍(lán)綠色沉淀。查閱資料得知藍(lán)綠色沉淀中混有難溶于水的堿式硫酸銅[Cu2(OH)2SO4]。為確定該物質(zhì)，經(jīng)過濾、洗凈后取少量固體于試管中，加入足量稀鹽酸將固體完全溶解，再滴加幾滴____溶液出現(xiàn)白色沉淀，證明含有Cu2(OH)2SO4。

（6）按最佳配比進(jìn)行實驗制備堿式碳酸銅，反應(yīng)過程中測得數(shù)據(jù)如下：

溫度/℃	60	65	75	80	90
沉淀量/g	1.295	1.303	1.451	1.340	1.292

據(jù)此分析制備反應(yīng)控制的適宜溫度是____，推測 90°C固體較少的原因是____。

（7）查閱資料可知堿式碳酸銅的組成有多種，可用xCu(OH)2yCuCO3表示。某小組利用 以下裝置測定某堿式碳酸銅樣品的組成：（資料：堿式碳酸銅受熱分解成三種常見的氧化物；堿石灰是氧化鈣與氫氧化鈉的混合物）

①加熱時持續(xù)通入N2的目的是____，D 裝置的作用是____。

②稱取 32.0g 樣品，充分反應(yīng)后得到 24.0g 殘留物，B 增重 3.6g，C 增重 4.4g。該樣品的化學(xué)式為____。若對調(diào) B 和 C 裝置的位置，____（填“能”或“不能”）測算出該樣品的化學(xué)式。

Answer 1

【答案】 膠頭滴管 放熱 A D CO2 氯化鋇 75℃ 溫度高于75℃時，堿式碳酸銅分解 使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置 防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入U型干燥管 2Cu(OH)2CuCO3 能

【解析】

礦樣中 CuS 在空氣中焙燒生成了 CuO和二氧化硫，硫酸根離子和鋇離子生成硫酸鋇沉淀，持續(xù)通入氮氣，可使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置。

（1）由制備CuSO4·5H2O晶體的流程圖可知，礦樣中 CuS 在空氣中焙燒生成了 CuO和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（2）在實驗室中，欲用 98％、密度1.84g/cm3的濃硫酸配制 500 g 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 10%的稀硫酸， 需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，量取液體要用到膠頭滴管，故還有膠頭滴管。稀釋過程放熱。

（3）若在實驗室中完成系列操作 a，先要加熱濾液A，燃燒降溫結(jié)晶，過濾，洗滌，低溫干燥，故主要步驟為A→降溫結(jié)晶→D→洗滌→低溫干燥。

（4）由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目均不變，反應(yīng)前有2個銅原子，2個硫原子，4個鈉原子，15個氧原子，2個氫原子，2個碳原子，反應(yīng)后有2個銅原子，2個硫原子，4個鈉原子，2個氫原子，1個碳原子，13個氧原子，則短線上的物質(zhì)是二氧化碳，故CO2↑+2Na2SO4。

（5）堿式硫酸銅[Cu2(OH)2SO4]加入足量稀鹽酸將固體完全溶解，溶液中含有硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子生成硫酸鋇沉淀，故再滴加幾滴氯化鋇溶液出現(xiàn)白色沉淀，證明含有Cu2(OH)2SO4。

（6）由反應(yīng)過程中測得數(shù)據(jù)可知，溫度在75℃時，沉淀的質(zhì)量最大，故制備反應(yīng)控制的適宜溫度是75℃，90°C固體較少的原因是溫度高于75℃時，堿式碳酸銅分解。

（7）①持續(xù)通入氮氣，可使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置，故加熱時持續(xù)通入N2的目的是使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置，堿石灰可以吸收二氧化碳和水，故D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入U型干燥管。

②稱取 32.0g 樣品，充分反應(yīng)后得到 24.0g 殘留物，則生成的氧化銅的質(zhì)量為24.0g，B裝置吸收水，B 增重 3.6g，則生成的水的質(zhì)量為3.6g，氫元素的質(zhì)量為，C裝置吸收二氧化碳，C 增重 4.4g，則生成的二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，碳元素的質(zhì)量為，堿式碳酸銅中碳元素和氫元素的質(zhì)量比為，，故該樣品的化學(xué)式為2Cu(OH)2CuCO3。

若對調(diào)B和C裝置的位置，則堿石灰增重的質(zhì)量為二氧化碳和水的總質(zhì)量，即增重3.6g+4.4g=8.0g，則

x：y=2:1

可以確定堿式碳酸銅的化學(xué)式，故若對調(diào) B 和 C 裝置的位置，能測算出該樣品的化學(xué)式。