Question

【題目】堿式碳酸銅（Cu2(OH)2CO3）是名貴的礦物寶石孔雀石的主要成分，應(yīng)用廣泛，如在無(wú)機(jī)工業(yè)中用于制造各種銅化合物，有機(jī)工業(yè)中用作有機(jī)合成催化劑等等，某化學(xué)小組為了探究堿式碳酸銅生成條件對(duì)其產(chǎn)率的影響，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

設(shè)計(jì)原理：取一定體積的碳酸鈉溶液（0.5mol/L)于100mL燒杯中，進(jìn)行加熱，恒溫后將硫酸銅溶液（5.00mL. 0.5mol/L)在不斷攪拌下以一定速度逐滴加入到上述碳酸鈉溶液中，反應(yīng)達(dá)平衡后，靜止，減壓過(guò)濾，洗滌，烘干，即得到最終產(chǎn)品，同時(shí)有氣體放出。

（1）反應(yīng)原理為：________________。

（2）探究反應(yīng)原料用量比對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。

該化學(xué)小組根據(jù)所提供試劑設(shè)汁兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明反應(yīng)原料用量對(duì)產(chǎn)品的影響

提供試劑：0.5mol/LNa2CO3溶液、0.5mol/LCuSO4溶液。

①請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表的空白處：

	①	②	③	④
硫酸銅溶液體積/mL	2.0	2.0	2.0	2.0
碳酸鈉溶液體積/mL	1.6	2.0		2.8
Na2CO3/CuSO4mol/比)	0.8	1		1.4

②通過(guò)實(shí)驗(yàn)畫(huà)圖可知：當(dāng)比值為_(kāi)_____，堿式碳酸銅產(chǎn)量最好。

（3）反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響

在三支試管中各加入2.0mL0.5 mol/LCuSO4溶液另取四支試管各加入由上述實(shí)驗(yàn)得到的合適用量的0.5 mol /L Na2CO3溶液。從這兩列試管中各取一支將它們分別置于室溫、30℃、50℃、100℃的環(huán)境中數(shù)分鐘后將CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中振蕩并觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)：沉淀顏色分別為藍(lán)色沉淀，綠色沉淀、深綠色沉淀，綠色中帶有黑色沉淀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也如上圖所示，請(qǐng)思考，為什么溫度過(guò)髙產(chǎn)率反而下降_______，該實(shí)驗(yàn)加熱方式為_(kāi)___________。

（4）分析所制得的堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

將已準(zhǔn)確稱(chēng)量的0.5g試樣樣品放入300mL的錐形瓶中，加入5mL醋酸，適熱使其溶解，再用l00mL水將其稀釋。加入2.5gKI振蕩混合，經(jīng)過(guò)5分鐘后，加入數(shù)滴淀粉溶液，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行滴定。當(dāng)_______時(shí)即達(dá)滴定的終點(diǎn)。

反應(yīng)的原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2， I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

用0.lmol/L硫代硫酸鈉40 mL，那么試樣中銅的質(zhì)量百分率為_(kāi)_______。

該溶液的滴定度為_(kāi)______。（毎毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量，單位是g/mL或mg/mL)(保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】⑴2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2

⑵①2.4 ②1.2

⑶溫度過(guò)高，生成的堿式碳酸銅會(huì)加熱分解 水浴加熱

⑷ 滴入最后一滴硫代硫酸鈉溶液，溶液恰好由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘不恢復(fù)藍(lán)色 51.2% 0.0111g/mL

【解析】本題考查探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，涉及反應(yīng)原理、反應(yīng)原料用量比對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響、反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響和利用氧化還原滴定法測(cè)定堿式碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等，根據(jù)題給信息結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)解答。

（1）根據(jù)題給信息，碳酸鈉和硫酸銅溶液混合加熱生成堿式碳酸銅，且有氣體生成，該氣體為CO2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu(OH)2CO3+CO2 。

（2）①根據(jù)表格提供的信息，碳酸鈉溶液的體積依次遞增4mL，所以表格中的空白處應(yīng)該填2.4、1.2。

②根據(jù)題圖可知，③處堿式碳酸銅的產(chǎn)量最高，即當(dāng)比值為1.2時(shí)，堿式碳酸銅產(chǎn)量最好。

（3）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，溫度過(guò)高，生成的堿式碳酸銅會(huì)加熱分解 ，所以溫度過(guò)髙產(chǎn)率反而下降；該實(shí)驗(yàn)需要的溫度為室溫、30℃、50℃、100℃，則該實(shí)驗(yàn)加熱方式為水浴加熱。

（4）根據(jù)反應(yīng)原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得關(guān)系式Cu—S2O32-，所以n(Cu)=n(Na2S2O3)=0.1mol/L×0.04L=0.004mol，試樣中銅的質(zhì)量百分率為0.004mol×64g/mol÷0.5g×100%=51.2%。該溶液的滴定度為0.002mol×222g/mol÷40=0.0111g/mL。