Question

8．堿式碳酸銅可表示為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O，測定堿式碳酸銅組成的方法有多種．
（1）現采用氫氣還原法，請回答如下問題：
①寫出xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應的化學方程式xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ （x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
②試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：
（a）→kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→（l）

③稱取23.9g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7g殘留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水．該樣品的結晶水質量為1.8 g，化學式為CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O；
（2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由．可行 根據反應xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

Answer 1

分析 （1）①根據CuCO₃受熱分解得到CuO和CO₂、Cu（OH）₂受熱分解得到CuO和H₂O，然后氫氣與CuO反應生成水，所以xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應的產物有：Cu、CO₂、H₂O，最后根據將堿式碳酸銅前面系數定為1，根據反應前后各原子種類和個數不變配平．
②本實驗的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應后固體的質量來確定物質的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進入U型干燥裝置，可在最后再連接一個盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；
③根據化學方程式生成物之間的質量關系求出x、y、z，根據生成的水和反應物中水的關系求解水的質量．
（2）根據反應xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

解答 解：（1）①xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O與氫氣反應的產物有：Cu、CO₂、H₂O，方程式為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O，
故答案為：xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂+（x+2y+z）H₂O；
②本實驗的原理，用干燥的氫氣與堿式碳酸銅反應，通過測定生成的二氧化碳和水以及反應后固體的質量來確定物質的組成，為防止空氣中CO₂和H₂O進入U型干燥裝置，可在最后再連接一個盛有堿石灰的干燥裝置來吸收空氣中的二氧化碳和水；氫氣流方向的連接順序是a→k，j→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）→l，
故答案為：kj→gf（hi）→de（ed）→hi（gf）→bc（cb）；
③xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O+（ x+y）H₂=（x+y）Cu+xCO₂↑+（x+2y+z）H₂O
                                 64（x+y）   44x     18（x+2y+z）
                                   12.7g    4.4g      7.2g
$\frac{64（x+y）}{12.7}$=$\frac{44}{4.4}$
解得：y=x
$\frac{44}{4.4}$=$\frac{18（x+2y+z）}{7.2}$，
解得：z=x
令x=1，則y=1，z=1，則化學式為CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O，化學方程式為CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O+2H₂=2Cu+CO₂↑+4H₂O，由化學方程式可以看出，堿式碳酸銅每1個水分子能生成4個水分子，即生成的水中堿式碳酸銅中水占了$\frac{1}{4}$，因此堿式碳酸銅中水的質量為：7.2g×$\frac{1}{4}$=1.8g，
故答案為：1.8g；CuCO₃•Cu（OH）₂•H₂O；
（2）根據反應xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成，
故答案為：可行；根據反應xCuCO₃•yCu（OH）₂•zH₂O=（x+y）CuO+xCO₂↑+（y+z）H₂O↑，依據堿式碳酸銅、CuO、CO₂和H₂O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成．

點評 本題難度較大，關鍵是配平化學方程式，要分析出實驗原理及其計算，能根據化學方程式進行計算．