Question

【题目】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）称取 12.5 g 胆矾溶于 87.4 mL 蒸馏水中，滴 4 滴稀硫酸，充分搅拌后得到 CuSO4 溶液。向其中加入适 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______________________。所得硫酸铜溶液的溶质质量分数约 为______________________。

(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N2 的作用是______________________，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：Ksp[CaCO3]＝2.8×10-9，Ksp[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 1

【答案】抑制 Cu2+ 水解，防止溶液变浑浊 8.0% 或 0.08 利用乙醇易挥发的性质带走沉淀上面的水 排除装置中的空气，避免干扰 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 2CuCO33Cu(OH)2 或 3Cu(OH)22CuCO3 或 Cu5(OH)6(CO3)2

【解析】

根据水解原理及质量分数表达式分析解答；根据实验装置、目的及物质性质分析解答；根据氧化还原反应原理分析解答；根据Ksp及反应方程式进行相关计算，分析解答。

（1）铜离子水解，加酸抑制其水解；12.5g胆矾中含有硫酸铜的质量为，87.4mL蒸馏水的质量为87.4g，则溶液的质量为12.5g+87.4g=99.9g，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为；故答案为：抑制Cu2+水解，防止溶液变浑浊；8.0% 或 0.08；

（2）乙醇易挥发，可带走沉淀上面的水；故答案为：利用乙醇易挥发的性质带走沉淀上面的水；

（3）通入N2的目的是排除装置中的空气，C瓶装浓硫酸干燥氮气；故答案为：排除装置中的空气，避免干扰；浓硫酸；

（4）A中的反应为亚硝酸根与铵根离子价态归中生成氮气，发生的离子方程式为：

NO2-+NH4+= N2 ↑＋2H2O；故答案为：NO2-+NH4+= N2 ↑＋2H2O；

（5）若蓝绿色固体的组成为xCuCO3·yCu(OH)2，则分解生成黑色氧化铜、水、二氧化碳，则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；故答案为：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）Ba（OH）2溶解度大于Ca（OH）2，充分吸收CO2，BaCO3的摩尔质量大于CaCO3，测量误差小；氢氧化钙为强碱，CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大；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；E中吸收的是水，水的物质的量为 =0.15mol，F中吸收的是二氧化碳生成碳酸钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量为 =0.1mol，氧化铜的物质的量= ═0.25mol，则铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子的物质的量之比=0.25mol:0.3mol:0.1mol=5:6:2，所以其化学式为：2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2；

故答案为：b d；让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差；2CuCO33Cu(OH)2 或 3Cu(OH)22CuCO3 或 Cu5(OH)6(CO3)2。