碱式碳酸铜可表示为:xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O,实验室用氢气还原法测定碱式碳酸铜组成,装置如下。
(1)写出xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O与氢气反应的化学方程式____________;
(2)实验装置用下列所有仪器连接而成,按氢气流方向的连接顺序是(填入仪器接口字母编号):__________________________________。
(3)称取19.1g某碱式碳酸铜样品,充分反应后得到9.6g残留物,生成4.4g二氧化碳和5.4g水。该样品的结晶水质量为________g,化学式为_________;
(4)某同学以氮气代替氢气,并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成,你认为是否可行?请说明理由。__________________________。
【答案】(1)xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O+(x+y)H2(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O
(2)a→k,j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l
(3)1.8g 2CuCO3·Cu(OH) 2·2H2O
(4)可以 根据反应xCuCO3·yCu(OH) 2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量(或其中任意三个量),即可计算出其组成。
【解析】(1)xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O与氢气反应的产物有:Cu、CO2、H2O,发生反应的化学方程式为:xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O+(x+y)H2(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O;
(2)本实验的原理是利用干燥的氢气与碱式碳酸铜反应,通过测定生成的二氧化碳和水以及反应后固体的质量来确定物质的组成,为防止空气中CO2和H2O进入U型干燥装置,可在最后再连接一个盛有碱石灰的干燥装置来吸收空气中的二氧化碳和水;氢气流方向的连接顺序是a→k,j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l;
(3)根据反应的方程式可知
xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O+(x+y)H2(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O
64(x+y)44x 18(x+2y+z)
9.6g 4.4g 5.4g
64(x+y):9.6g=44x:4.4
解得2y=x
44x:4.4=18(x+2y+z):5.4
解得z=x
因此化学式为2CuCO3·Cu(OH) 2·2H2O;
反应中生成水的物质的量是5.4g÷18g/mol=0.3mol
根据方程式2CuCO3•Cu(OH)2•2H2O+3H23Cu+2CO2+6H2O可知样品的物质的量是0.05mol,其中结晶水的物质的量是0.1mol,质量是1.8g。
(4)根据反应xCuCO3•yCu(OH)2•zH2O+(x+y)H2(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量(或其中任意三个量),即可计算出其组成。