Question

16．銅是與人類關系非常密切的常見金屬．
Ⅰ．已知常溫下，在溶液中Cu²⁺穩(wěn)定，Cu⁺易在酸性條件下發(fā)生反應：2Cu⁺═Cu²⁺+Cu．
（1）CuH中H元素化合價為-1．
（2）目前制備納米級Cu₂O的一種方法：在氫氧化銅懸濁液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，充分反應后即可得到Cu₂O，同時產生無色無味的氣體．上述制備過程中總反應的化學方程式為4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O=2Cu₂O+N₂↑+7H₂O．
（3）一定條件下，在CuSO₄中加入NH₄H反應生成氫化亞銅（CuH）．將CuH溶解在足量稀硫酸中，當產生6.72L H₂（標準狀況下）時，參加反應的硫酸的物質的量為0.15 mol．
Ⅱ．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，將研細的樣品置于硬質玻璃管中．
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：打開活塞K，繼續(xù)通入一段時間空氣．
步驟5：冷卻至室溫，稱量相關裝置的質量．
（1）請補充步驟4操作內容：打開活塞K，繼續(xù)通入一段時間空氣．
（2）若無裝置E，則實驗測定的x/y的值將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（3）某同學在實驗過程中采集了如下數(shù)據(jù)：
A．反應前硬質玻璃管與樣品的質量163.8g
B．反應后硬質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(shù)據(jù)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(jù)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 Ⅰ．（1）由題意可知，CuH是氫化亞銅，據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于0判斷；
（2）根據(jù)“在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，同時產生無色無味的氣體”判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
（3）據(jù)CuH與過量稀硫酸反應的離子方程式計算．
Ⅱ．（1）依據(jù)實驗步驟和目的分析，步驟4是反應完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻；
（2）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(jù)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(jù)計算結果寫出該樣品組成的化學式．

解答 解：Ⅰ．（1）CuH是氫化亞銅，據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于0可知，H為-1價，故答案為：-1；
（2）在新制Cu（OH）₂濁液中滴入N₂H₄•H₂O水溶液，產生無色無味的氣體，根據(jù)化合價變化，銅離子化合價降低被還原，能夠被氧化生成無色無味的氣體可能為N、O元素，由于氧氣具有氧化性，不可能生成氧化亞銅，所以該氣體只能是氮氣，根據(jù)化合價升降法配平，反應的化學方程式為：4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O═2Cu₂O+N₂↑+7H₂O，
故答案為：4Cu（OH）₂+N₂H₄•H₂O═2Cu₂O+N₂↑+7H₂O；
（3）CuH與過量稀硫酸反應的離子方程式為2CuH+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂↑，生成$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol氫氣時，參加反應的氫離子物質的量為0.3mol，所以硫酸的物質的量為0.15mol，
故答案為：0.15mol；
Ⅱ．（1）步驟4反應完畢后，需要繼續(xù)通空氣，讓裝置冷卻，所以步驟4為：打開K₁，繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻，
故答案為：打開K₁，繼續(xù)通一段時間空氣至裝置冷卻；
（2）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：偏小；
（3）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(jù)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 本題考查了化合價計算、離子方程式書寫以及據(jù)化學方程式的計算、物質組成的測量方法，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．