Question

铜器长时间露置在潮湿的空气里，表面都会有一层绿色的物质，俗称铜绿，化学名称：碱式碳酸铜[Cu₂（ OH ）₂ CO₃]．请完成下列问题．
（1）根据其化学式，得出铜生锈可能是铜与空气中的氧气、水和

 

共同反应的结果．
【问题探究】
研究小组欲探究一表面生锈的铜片中铜绿的质量分数，称取该样品10.0g放入D中进行如图实验：

【查阅资料】
1．铜绿不稳定，加热时易分解成三种氧化物．
2．C、E、F中装有碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），碱石灰可以用来吸收二氧化碳和水蒸气；
3．B处为两个单向阀：推注射器时A₁关闭，A₂处打开；拉注射器时，A₁打开进空气，A₂关闭，推拉注射器的作用是鼓入空气．
【实验步骤】
①组装好装置  
②反复推拉注射器  
③称量E的质量  
④关闭弹簧夹，加热D处试管直到反应不再进行  
⑤打开弹簧夹，再次反复缓缓推拉注射器  
⑥再次称量E的质量．
【实验分析】
（2）写出D装置中发生的两个化学方程式
①铜绿受热分解的化学方程式

 

，绿色粉末逐渐变为

 

色．
②铜加热

 

．
（3）在操作①中，同学们一致认为缺少了一个重要步骤，在实验前应先

 

．
（4）C的作用是

 

，F的作用是

 

．
（5）步骤⑤的作用是

 

．若不进行步骤⑤的操作，则所测得的铜绿的质量分数

 

（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
【定量计算】
（6）反应结束后，测得E装置的质量增加了0.62g，则铜绿在样品中所占质量分数为

 

．
【实验反思】
（7）小明同学提出可以通过测D装置反应后的质量的减少即为反应生成的水和二氧化碳来计算，同学们经过思考否定了这种方案，理由是

 

．
【实验再探究】
【查阅资料】
1．铜绿可与稀硫酸反应生成硫酸铜、水以及一种能使石灰水变浑浊的气体．
2．含有硫酸根离子的化合物溶液与氯化钡溶液反应会产生白色沉淀．
【实验方案】
取10g表面生锈的铜样品，加入稍过量的稀硫酸，充分反应后过滤，洗涤，干燥，称得滤渣的质量即为铜的质量．
（8）写出铜绿与硫酸反应的化学方程式

 

．
（9）证明所加稀硫酸过量的现象是

 

，滤液中含有的溶质有

 

和

 

．
（10）判断滤渣铜已洗涤干净的操作方法及现象是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据碱式碳酸铜化学式和质量守恒定律，推测；
（2）根据反应物、反应条件、生成物，可以书写铜绿受热分解和铜加热的化学方程式；
（3）有气体参与反应或需要气体反应的装置，都必须检查装置气密性；
（4）利用碱石灰的作用回答；
（5）打开弹簧夹，再次反复缓缓推拉注射器，即让生成的二氧化碳和水充分被E吸收；
（6）反应结束后，测得E装置的质量增加了0.62g，则可知二氧化碳和水的质量，则可求铜绿在样品中所占质量分数．
（7）知道：E装置增加的质量即为反应生成的水和二氧化碳．
（8）根据资料“铜绿可与稀硫酸反应生成硫酸铜、水以及一种能使石灰水变浑浊的气体”，则可知铜绿与硫酸反应的化学方程式．
（9）根据资料“含有硫酸根离子的化合物溶液与氯化钡溶液反应会产生白色沉淀”，则可证明所加稀硫酸是否过量；
（10）利用称量E装置的质量是否增加，判断滤渣铜已洗涤干净．

解答：解：（1）根据碱式碳酸铜化学式[Cu₂（ OH ）₂ CO₃]和质量守恒定律，则得出铜生锈可能是铜与空气中的氧气、水和 二氧化碳共同反应的结果．
【实验分析】
（2）①根据反应物、反应条件、生成物，可以书写铜绿受热分解的化学方程式 Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑，绿色粉末逐渐变为 黑色．
②根据反应物、反应条件、生成物，可以书写铜加热的化学方程式 2Cu+O₂

△   .

2CuO．
（3）在操作①中，实验前应先 检查装置的气密性．
（4）根据“碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），碱石灰可以用来吸收二氧化碳和水蒸气”，则可推测C的作用是 吸收二氧化碳和水蒸气，F的作用是 防止空气中的二氧化碳和水蒸气等杂质气体进入到E，影响二氧化碳和水分质量的测定．
（5）步骤⑤该操作中推注射器时缓缓的目的是使生成的二氧化碳、水蒸气吸收充分．若不进行步骤⑤的操作，生成的二氧化碳和水不能被充分吸收，使得结果偏小．故填：偏小．
（6）反应结束后，测得E装置的质量增加了0.62g，则二氧化碳和水的质量为0.62g，则碱式碳酸铜的质量为2.22g，故样品中所占质量分数为

2.22g

10.0g

×100%=22.2%．
（7）小明同学提出可以通过测D装置反应后的质量的减少即为反应生成的水和二氧化碳来计算，同学们经过思考否定了这种方案，理由是 E装置增加的质量即为反应生成的水和二氧化碳．
（8）根据资料“铜绿可与稀硫酸反应生成硫酸铜、水以及一种能使石灰水变浑浊的气体”，则可写出铜绿与硫酸反应的化学方程式 Cu₂（OH）₂CO₃ +2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（9）根据资料“含有硫酸根离子的化合物溶液与氯化钡溶液反应会产生白色沉淀”，则可证明所加稀硫酸过量的现象是 与氯化钡溶液反应会产生白色沉淀，滤液中含有的溶质有 氯化氢和 硫酸铜．
（10）判断滤渣铜已洗涤干净的操作方法及现象是 称量E装置的质量不再增加．
故答案为：（1）二氧化碳；
（2）①Cu₂（OH）₂CO₃

△   .

2CuO+H₂O+CO₂↑，黑．②2Cu+O₂

△   .

2CuO．
（3）检查装置的气密性．
（4）吸收二氧化碳和水蒸气，防止空气中的二氧化碳和水蒸气等杂质气体进入到E，影响二氧化碳和水分质量的测定．
（5）使碱石灰充分吸收二氧化碳和水蒸气．偏小
（6）22.2%．
（7）E装置增加的质量即为反应生成的水和二氧化碳．
（8）Cu₂（OH）₂CO₃ +2H₂SO₄=2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑．
（9）与氯化钡溶液反应会产生白色沉淀，氯化氢和 硫酸铜．
（10）称量E装置的质量不再增加

点评：解答本题的关键是要充分理解物质的性质和实验目的，只有这样才能对问题做出正确的判断．