Question

堿式碳酸銅是一種化工原料，化學式用mCu(OH)2·nCuCO3表示。實驗室以廢銅屑為原料制取堿式碳酸銅的步驟如下：

Ⅰ.廢銅屑制硝酸銅

方案1：將銅屑在空氣中充分灼燒，殘留固體溶于稀硝酸；

方案2：如圖1(夾持儀器已省略)。將濃硝酸緩慢加到廢銅屑中(廢銅屑過量)，充分反應后過濾，得到硝酸銅溶液。

方案3：將方案2中濃硝酸換成稀硝酸，其他不變。

Ⅱ.堿式碳酸銅的制備

①向大試管中加入碳酸鈉溶液和硝酸銅溶液

②水浴加熱至70 ℃左右

③用0.4 mol·L－1的NaOH溶液調節pH至8.5，振蕩、靜置、過濾

④用熱水洗滌、烘干，得到堿式碳酸銅產品

請回答下列問題：

(1)按方案1實驗，必須選擇的下列儀器有________(填序號)。

 

(2)圖2中能分別替代圖1中B和C裝置的是________(填裝置序號)。

(3)已知：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO不能單獨與NaOH溶液反應，實驗結束時，如何操作才能使裝置中的有毒氣體被NaOH溶液完全吸收？__________________________。

(4)步驟④中洗滌的目的是______________________________________。

(5)步驟③過濾后的濾液中含有CO32—，檢驗CO32—的方法是_________________________________________________________。

(6)測定堿式碳酸銅組成的方法主要有兩種：

方法1　灼燒法：取34.6 g純凈物mCu(OH)2·nCuCO3，在硬質試管里灼燒，將氣體產物依次通入足量的濃硫酸、足量的堿石灰中，完全吸收后濃硫酸凈增1.8 g，堿石灰凈增8.8 g。

方法2　還原法：在氫氣中加強熱，測反應前后固體的質量。

①利用上述數據推算堿式碳酸銅的化學式_____________________。

②配平化學方程式：mCu(OH)2·nCuCO3＋________H2________Cu＋________CO2↑＋________H2O

 

Answer 1

　(1)abe　(2)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ　(3)關閉活塞b，打開活塞a，通入一段時間空氣　(4)除去產品表面雜質　(5)取少量濾液于試管中，加入稀鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水中，溶液變渾濁，說明濾液中含有CO32—

(6)①Cu(OH)2·2CuCO3　②(m＋n)　(m＋n)

n　(2m＋n)

【解析】　(1)灼燒固體需要的儀器有坩堝、三腳架、泥三角、玻璃棒、酒精燈；溶解固體需要的儀器有燒杯、玻璃棒。(2)B用作安全瓶，C用于吸收氮的氧化物，替代B和C的裝置必須具有吸收氮的氧化物和防倒吸雙重功能。Ⅰ、Ⅱ裝置能防倒吸，Ⅲ裝置燒杯中的下層液體為四氯化碳，氮的氧化物不溶于四氯化碳，不會導致裝置內的氣壓急劇減小，當氮的氧化物從四氯化碳層進入燒堿溶液中，被氫氧化鈉溶液吸收，Ⅲ裝置既可以防倒吸，又能使氮的氧化物被吸收。(3)根據所給反應方程式知，通入足量的空氣，使一氧化氮轉化成二氧化氮能被完全吸收。(4)固體產品表面會吸附一些雜質，洗滌可除去堿式碳酸銅表面的雜質。(5)用鹽酸和CO32—反應生成CO2，再用澄清石灰水檢驗二氧化碳。(6)①濃硫酸吸收生成的水，堿石灰吸收生成的二氧化碳，則：n(CO2)＝8.8/44＝0.2 mol，n(H2O)＝1.8/18＝0.1 mol。灼燒堿式碳酸銅的反應方程式為mCu(OH)2·nCuCO3(m＋n)CuO＋mH2O＋nCO2↑，故m/n＝0.1/0.2＝1/2。該堿式碳酸銅的化學式為Cu(OH)2·2CuCO3。

②根據題給方程式和氧原子守恒知，氧原子的計量數為(2m＋3n)－2n＝2m＋n，即水的計量數為2m＋n，由水的計量數推知氫分子的計量數：＝m＋n，則化學方程式為mCu(OH)2·nCuCO3＋(m＋n)H2(m＋n)Cu＋nCO2↑＋(2m＋n)H2O。