Question

將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體。某研究性學習小組對固體沉淀的成分進行了如下探究。請完成下列各題：

（一）猜想與假設：

猜想一：固體為CuCO₃，理由：                （用化學反應方程式表示）。

猜想二：固體為Cu(OH)₂，理由：Na₂CO₃溶液呈      （填“酸”或“堿”）性。

猜想三：固體為Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。

（二）資料查閱：

①結晶水合物受熱后易失去結晶水，如CuSO₄•5H₂OCuSO₄ ＋ 5H₂O↑；

②Cu(OH)₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物。

③無水氯化鈣可做吸水劑；堿石灰的主要成分為氫氧化鈉固體和氧化鈣

（三）設計與實驗：

Ⅰ．固體的獲取：

（1）將反應后的固、液混合物經      、洗滌、室溫晾干得藍色固體。 

Ⅱ．用下圖所示方案，初步定性探究固體的成分。

（2）無色氣體為         

（3）加入足量鐵屑發生反應的方程式為                    、                   

結論：猜想     不成立。

Ⅲ．固體組成定量測定：

設固體為aCu(OH)₂•bCuCO₃•cH₂O，為測定其組成，稱取24.0 g藍色固體。繼續進行實驗：

【實驗步驟】

圖中注射器處為兩個單向閥：推注射器時a關閉，b處打開；拉注射器時，a打開進空氣，b關閉。

實驗步驟 ①組裝好裝置，檢查氣密性；②反復推拉注射器；③稱量B、C、D、E、F的質量；④關閉彈簧夾，加熱B處試管直到反應不再進行；⑤打開彈簧夾，再次反復緩緩推拉注射器；⑥再次稱量B、C、D、E、F的質量。

問題探究：

（4）寫出Cu(OH)₂、CuCO₃分解的化學方程式                   、                   。

樣品分解的總反應方程式                                     。

說明裝置B中樣品沒有完全反應的現象是                      

（5）D中的藥品為         ，作用是                            。

（6）進行步驟⑤的操作，是為了              ，該操作中推注射器時緩緩的目的是           。

數據處理：

	B	C	D	E	F
反應前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反應后	116.0g	253.6g	304.2g	350.2g	360.0g

（7）據下表數據，E裝置質量增加的原因是         ；24.0g固體分解出水的質量為      g,；

（8）求該固體的化學式中 a:b:c=                。（寫出計算過程，4分）

 

Answer 1

【答案】

（一）猜想與假設：

（2分）猜想一： CuSO4+2NaOH= Cu (OH)2↓＋Na2SO4 猜想二：堿性

（三）設計與實驗：

（1）（1分）過濾（2）（1分）二氧化碳（CO2）

（3）（2分）Fe＋H2 SO4==Fe SO4＋H2↑     Fe＋CuSO4==Fe SO4＋Cu

     （1分）結論：猜想 二 不成立。

Ⅲ．固體成分定量測定：

問題探究：

（4）（4分）Cu(OH)2 CuO＋H2O↑；CuCO3 CuO＋CO2↑；

aCu(OH)2•bCuCO3•cH2O (a＋b)CuO＋a H2O↑＋bCO2↑。B中固體沒有完全變黑（或裝置C、裝置D的質量還在變化）

（5）（2分）氫氧化鈉溶液（氫氧化鉀或氫氧化鋇等），吸收B中生成的二氧化碳。

（6）（2分）將B中生成氣體完全排出（使C、D充分吸收）；防止氣流過快，C、D不能充分吸收。

數據處理：

（7）（2分）氣流帶出D中水蒸氣；3.6  g,；

（8）（4分）a:b:c=1:1:1。（評分建議：①分步解答求出碳酸銅、氫氧化銅、結晶水質量各得1分，求出比值的1分；②依據總反應方程式計算或其他合理解法，均請分步給分）

【解析】（一）猜想與假設：反應物是硫酸銅和碳酸鈉，生成物是碳酸銅沉淀和硫酸鈉；碳酸鈉雖然屬于鹽但是顯堿性，俗稱為純堿；

（三）設計與實驗：（1）不溶于液體的固體和液體分離的方法是過濾；（2）由于二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以無色氣體是二氧化碳；

（3）由于加入的硫酸是過量的，所以加入鐵后，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，氫氣后面標上上升符號；由于前面加入硫酸后生成了硫酸銅，所以加入鐵后，鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵；因為加入硫酸后產生氣體，說明其中需要含有碳酸根離子，而猜想二中沒有碳酸根，所以不成立；

（4）根據Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物，所以氫氧化銅分解的生成物是氧化銅和水，反應條件是加熱；碳酸銅分解后生成氧化銅和二氧化碳，二氧化碳后面標上上升符號，反應條件是加熱；根據氫氧化銅和碳酸銅受熱分解的生成物，可知aCu（OH）₂•bCuCO₃•cH₂O分解的生成物是氧化銅、水、二氧化碳；用觀察法配平，二氧化碳后面標上上升符號；

（5）因為D中的藥品主要是用來吸收二氧化碳的，由于二氧化碳易與堿性溶液反應，所以用氫氧化鈉溶液吸收即可；

（6）進行步驟⑤的操作，是為了將B中生成氣體完全排出（使C、D充分吸收），防止產生誤差；該操作中推注射器時緩緩的目的是防止氣流過快，C、D不能充分吸收；

（7）由于濃硫酸具有吸水性，所以E裝置質量增加的原因是有水，氣流帶出D中水蒸氣造成的；無水氯化鈣可做吸水劑，所以無水氯化鈣質量的增加量就是生成水的質量：253.6g-250g=3.6g；

（8）根據氧的個數相等：2a+3b+c=a+b+2a+2c+2b解得a=c，再將其帶入方程式，推出a=b，所以a：b：c=1：1：1．