Question

16．铜是与人类关系非常密切的常见金属．
Ⅰ．已知常温下，在溶液中Cu²⁺稳定，Cu⁺易在酸性条件下发生反应：2Cu⁺═Cu²⁺+Cu．
（1）CuH中H元素化合价为-1．
（2）目前制备纳米级Cu₂O的一种方法：在氢氧化铜悬浊液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，充分反应后即可得到Cu₂O，同时产生无色无味的气体．上述制备过程中总反应的化学方程式为4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O=2Cu₂O+N₂↑+7H₂O．
（3）一定条件下，在CuSO₄中加入NH₄H反应生成氢化亚铜（CuH）．将CuH溶解在足量稀硫酸中，当产生6.72L H₂（标准状况下）时，参加反应的硫酸的物质的量为0.15 mol．
Ⅱ．孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石．其主要成分是xCu（OH）₂•yCuCO₃．某兴趣小组为探究孔雀石组成，利用如图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验：

步骤1：检查装置的气密性，将研细的样品置于硬质玻璃管中．
步骤2：称量相关装置的质量，打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭．
步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生．
步骤4：打开活塞K，继续通入一段时间空气．
步骤5：冷却至室温，称量相关装置的质量．
（1）请补充步骤4操作内容：打开活塞K，继续通入一段时间空气．
（2）若无装置E，则实验测定的x/y的值将偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（3）某同学在实验过程中采集了如下数据：
A．反应前硬质玻璃管与样品的质量163.8g
B．反应后硬质玻璃管中残留固体质量20g
C．装置C实验后增重2.25g
D．装置D实验后增重5.5g
为测定x/y的值，你认为可以选用上述所采集数据中的BC、BD、CD （写出所有组合的字母代号）任一组即可进行计算，并根据你的计算结果，写出孔雀石组成的化学式Cu（OH）₂?CuCO₃．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）由题意可知，CuH是氢化亚铜，据化合物中化合价代数和等于0判断；
（2）根据“在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，同时产生无色无味的气体”判断反应物、生成物，然后写出反应的化学方程式；
（3）据CuH与过量稀硫酸反应的离子方程式计算．
Ⅱ．（1）依据实验步骤和目的分析，步骤4是反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却；
（2）装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置；
（3）根据化学方程式找出与x、y有关的物质质量，对比分析，碱式碳酸铜分解的化学方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要测定x/y，可以测定生成的水和二氧化碳的质量，即测定C装置增重的质量和D装置增重的质量或BC、BD装置质量计算判断；根据计算结果写出该样品组成的化学式．

解答 解：Ⅰ．（1）CuH是氢化亚铜，据化合物中化合价代数和等于0可知，H为-1价，故答案为：-1；
（2）在新制Cu（OH）₂浊液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，产生无色无味的气体，根据化合价变化，铜离子化合价降低被还原，能够被氧化生成无色无味的气体可能为N、O元素，由于氧气具有氧化性，不可能生成氧化亚铜，所以该气体只能是氮气，根据化合价升降法配平，反应的化学方程式为：4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O═2Cu₂O+N₂↑+7H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O═2Cu₂O+N₂↑+7H₂O；
（3）CuH与过量稀硫酸反应的离子方程式为2CuH+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂↑，生成$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol氢气时，参加反应的氢离子物质的量为0.3mol，所以硫酸的物质的量为0.15mol，
故答案为：0.15mol；
Ⅱ．（1）步骤4反应完毕后，需要继续通空气，让装置冷却，所以步骤4为：打开K₁，继续通一段时间空气至装置冷却，
故答案为：打开K₁，继续通一段时间空气至装置冷却；
（2）装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置，D装置是吸收生成的二氧化碳的，C装置是吸收生成的水的，如果没有装置E，会使D装置质量增重偏大，即生成的二氧化碳质量偏大，则$\frac{x}{y}$的值会偏小
故答案为：偏小；
（3）碱式碳酸铜分解的化学方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要测定x/y的值，可以测定生成的水和二氧化碳的质量，即测定C装置增重的质量和D装置增重的质量，故可选CD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　　　　　　 18x     44y
                          2.25g      5.5g
则：$\frac{18x}{2.25g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
若测出反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和水的质量关系，可求出$\frac{x}{y}$的值，故可选BC，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　（x+y）×80   18x
                         20g    2.25g
则：$\frac{（x-y）×80}{20g}$=$\frac{18x}{2.25g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
同样若已知反应后玻璃管中样品的质量以及装置C增重的质量，即已知方程式中氧化铜和二氧化碳的质量关系，可求出$\frac{x}{y}$的值．故可选BD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
                   （x+y）×80        44y
                        20g            5.5g
则：$\frac{（x-y）×80}{20g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得$\frac{x}{y}$=1：1；
根据以上计算结果可知该样品组成的化学式为：Cu（OH）₂•CuCO₃，
故答案为：BC、BD、CD；Cu（OH）₂•CuCO₃．

点评 本题考查了化合价计算、离子方程式书写以及据化学方程式的计算、物质组成的测量方法，题目难度中等，明确浓硫酸增重的质量是生成的水的质量、碱石灰增重的质量是生成的二氧化碳的质量为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算、化学实验能力．