Question

（2005?揚州）小霖、小磊、小嫻三位同學一起對堿式碳酸銅Cu₂（OH）₂CO₃受熱分解后的黑色固體產物的成分進行探究．他們稱取5.0g堿式碳酸銅，在試管中加熱使之完全分解，冷卻至室溫，稱量黑色固體產物質量為3.6g．
他們對黑色固體產物做出了以下猜想：①可能是氧化銅；②可能是炭粉；③可能是氧化銅和炭粉的混合物．
他們做出以上猜想的依據是

化學變化過程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．

．
（1）小霖設計的實驗方案是：向盛有少量該物質黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩．靜置后觀察現象，如果猜想①正確，現象應是

試管中溶液變藍色，黑色固體消失

．
（2）小磊進一步思考后，根據碳的化學性質，認為猜想③可以排除，他的理由是

炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應生成銅與二氧化碳

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（3）小嫻通過對得到的實驗數據進行計算．排除了猜想②，她的理由是

5.0gCu₂（OH）₂CO₃含碳元素的質量：

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×5.0g=0.27，因為0.27g＜3.6g，故②錯誤

．
（4）科學探究的方法和途徑有多種，若證明某黑色粉末確有氧化銅和炭粉組成．請設計實驗，完成下表：

步      驟	現      象	結論（化學方程式）
取黑色粉末放于試管中加強熱，并將生成氣體通入澄清石灰水中	粉末由黑色變成紅色，石灰水變渾濁	2CuO+C  高溫  .   2Cu+CO2↑，Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

Answer 1

分析：探究性題目的做法是大膽推測，但要有合理的依據，不能憑空猜想；根據質量守恒定律可知，堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；根據題目信息（黑色粉末）可知，黑色物質可以是題目所說的三種情況．
（1）根據氧化銅、碳和硫酸的性質及其產物的顏色即可．
（2）碳和氧化銅在高溫情況下會發生反應進行分析判斷．
（3）依據反應前后元素的守恒定律分析判斷；
（4）依據碳和氧化銅在高溫情況下會發生反應的產物性質進行設計即可．

解答：解：根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類不變；堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；結合題目信息（黑色粉末）可知，氧化銅和碳都是黑色固體；所以黑色物質可以是題目所說的三種情況；故答案為：化學變化過程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．
（1）氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水，硫酸銅水溶液的顏色是藍色的，所以現象應該是試管中溶液變成藍色，黑色固體消失（或沒有黑色固體剩余）．
（2）氧化銅和碳在高溫條件下發生反應生成銅和二氧化碳，所以在高溫條件下，氧化銅和碳不會同時存在，所以理由是在加熱的條件下，氧化銅和單質碳能發生反應．
（3）根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類、質量均不發生改變；依據堿式碳酸銅的化學式是Cu₂（OH）₂CO₃，可知反應前的碳的質量是：5.0×（

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×100%）═0.27g，但是黑色粉末的質量是3.6g，因此排除②．
（4）假如是氧化銅和碳的混合物，它們在高溫條件下反應生成銅和二氧化碳，二氧化碳的性質非常特殊，那就是通入澄清石灰水會使石灰水變渾濁．以此設計實驗即可
故答案為：化學變化過程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．
（1）試管中溶液變藍色，黑色固體消失
（2）炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應生成銅與二氧化碳
（3）5.0gCu₂（OH）₂CO₃含碳元素的質量：

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×5.0g=0.27，因為0.27g＜3.6g，故②錯誤
（4）

步 驟	現 象	結論（化學方程式）
取黑色粉末放于試管中加強熱，并將生成氣體通入澄清石灰水中	粉末由黑色變成紅色，石灰水變渾濁	2CuO+C  高溫  .   2Cu+CO2↑，Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

點評：此題是一道實驗探究題，做這類題目要有充足的知識和大膽的推測，這就要求學生平時多記一些物質的性質和特點（顏色，狀態），以便在解題時能靈活應用．