Question

14．孔雀石呈綠色，是一種名貴的寶石．其主要成分是xCu（OH）₂•yCuCO₃．某興趣小組為探究孔雀石
組成，利用如圖所示的裝置（夾持儀器省略）進行實驗：
步驟1：檢查裝置的氣密性，將過濾、洗滌并干燥過的樣品置于硬直玻璃管中．
步驟2：稱量相關裝置的質量，打開活塞K，鼓入空氣，一段時間后關閉．
步驟3：加熱裝置B直至裝置C中無氣泡產生．
步驟4：打開K₁，繼續通一段時間空氣至裝置冷卻 （請補充該步操作內容）．

步驟5：冷卻至室溫，稱量相關裝置的質量．
（1）孔雀石熱分解的化學方程式xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑．
（2）裝置A的作用是除去空氣中的CO₂和H₂O；若無裝置E，則實驗測定的x/y的值將偏小．（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（3）某同學在實驗過程中采集了如下數據：
A．反應前玻璃管與樣品的質量163.8g
B．反應后玻璃管中殘留固體質量20g
C．裝置C實驗后增重2.25g
D．裝置D實驗后增重5.5g
為測定x/y的值，你認為可以選用上述所采集數據中的BC、BD、CD（寫出所有組合的字母代號）任一組即可進行計算，并根據你的計算結果，寫出孔雀石組成的化學式Cu（OH）₂•CuCO₃．

Answer 1

分析 依據實驗步驟和目的分析，步驟4是反應完畢后，需要繼續通空氣，讓裝置冷卻；
（1）xCu（OH）₂•yCuCO₃加熱分解生成氧化銅、二氧化碳氣體和水，根據質量守恒定律寫出該反應方程式；
（2）根據實驗目的和堿石灰的作用分析，裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水分，同時還能吸收空氣中的二氧化碳，防止對裝置CD增重的數據造成影響，裝置E的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置；
（3）根據化學方程式找出與x、y有關的物質質量，對比分析，堿式碳酸銅分解的化學方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要測定x/y，可以測定生成的水和二氧化碳的質量，即測定C裝置增重的質量和D裝置增重的質量或BC、BD裝置質量計算判斷；根據計算結果寫出該樣品組成的化學式．

解答 解：步驟4反應完畢后，需要繼續通空氣，讓裝置冷卻，所以步驟4為：打開K₁，繼續通一段時間空氣至裝置冷卻，
故答案為：打開K₁，繼續通一段時間空氣至裝置冷卻；
（1）xCu（OH）₂•yCuCO₃加熱分解的化學方程式為：xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑，
故答案為：xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑；
（2）裝置A堿石灰是干燥劑，可吸收空氣中的水分，同時還能吸收空氣中的二氧化碳，防止對裝置CD增重的數據造成影響，裝置E的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置，D裝置是吸收生成的二氧化碳的，C裝置是吸收生成的水的，如果沒有裝置E，會使D裝置質量增重偏大，即生成的二氧化碳質量偏大，則$\frac{x}{y}$的值會偏小
故答案為：除去空氣中的CO₂和H₂O；偏小；
（5）堿式碳酸銅分解的化學方程xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑要測定x/y的值，可以測定生成的水和二氧化碳的質量，即測定C裝置增重的質量和D裝置增重的質量，故可選CD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　　　　　　 　 18x   44y
                             2.25g   5.5g
則：$\frac{18x}{2.25g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
若測出反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置C增重的質量，即已知方程式中氧化銅和水的質量關系，可求出$\frac{x}{y}$的值，故可選BC，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
　　　　　　　　　　（x+y）×80  18x
                      20g     2.25g
則：$\frac{（x+y）×80}{20g}$=$\frac{18x}{2.25g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；  
同樣若已知反應后玻璃管中樣品的質量以及裝置C增重的質量，即已知方程式中氧化銅和二氧化碳的質量關系，可求出$\frac{x}{y}$的值．故可可選BD，
xCu（OH）₂•yCuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）CuO+xH₂O+yCO₂↑
                 （x+y）×80         44y
                     20g            5.5g
則：$\frac{（x+y）×80}{20g}$=$\frac{44y}{5.5g}$，解得：$\frac{x}{y}$=1：1；
根據以上計算結果可知該樣品組成的化學式為：Cu（OH）₂•CuCO₃，
故答案為：BC、BD、CD；Cu（OH）₂•CuCO₃．

點評 本題考查探究物質組成測量物質含量的方法，題目難度中等，明確濃硫酸增重的質量是生成的水的質量、堿石灰增重的質量是生成的二氧化碳的質量為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學計算、化學實驗能力．