Question

將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍(lán)色固體．某研究性學(xué)習(xí)小組對固體沉淀的成分進(jìn)行了如下探究．請完成下列各題：
（一）猜想與假設(shè)：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：

CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄

（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）．
猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈

堿

（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(jié)晶水合物受熱后易失去結(jié)晶水，如CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O↑；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)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(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．固體的獲�。�
（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)

過濾

、洗滌、室溫晾干得藍(lán)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

二氧化碳（CO₂）

（3）加入足量鐵屑發(fā)生反應(yīng)的方程式為

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

、

Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu

結(jié)論：猜想

二

不成立．
Ⅲ．固體組成定量測定：
設(shè)固體為aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O，為測定其組成，稱取24.0g藍(lán)色固體．繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
【實(shí)驗(yàn)步驟】

圖中注射器處為兩個單向閥：推注射器時a關(guān)閉，b處打開；拉注射器時，a打開進(jìn)空氣，b關(guān)閉．
實(shí)驗(yàn)步驟 ①組裝好裝置，檢查氣密性；②反復(fù)推拉注射器；③稱量B、C、D、E、F的質(zhì)量；④關(guān)閉彈簧夾，加熱B處試管直到反應(yīng)不再進(jìn)行；⑤打開彈簧夾，再次反復(fù)緩緩?fù)评�注射器；⑥再次稱量B、C、D、E、F的質(zhì)量．
問題探究：
（4）寫出Cu（OH）₂、CuCO₃分解的化學(xué)方程式

Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O↑

、

CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑

．
樣品分解的總反應(yīng)方程式

aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O

△   .

（a+b）CuO+（2a+2c）H₂O↑+bCO₂↑

．
說明裝置B中樣品沒有完全反應(yīng)的現(xiàn)象是

B中固體沒有完全變黑（或裝置C、裝置D的質(zhì)量還在變化）

（5）D中的藥品為

氫氧化鈉溶液（氫氧化鉀或氫氧化鋇等）

，作用是

吸收B中生成的二氧化碳

．
（6）進(jìn)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）

，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

．
數(shù)據(jù)處理：

	B	C	D	E	F
反應(yīng)前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反應(yīng)后	116.0g	253.6g	304.2g	350.2g	360.0g

（7）據(jù)下表數(shù)據(jù)，E裝置質(zhì)量增加的原因是

氣流帶出D中水蒸氣

；24.0g固體分解出水的質(zhì)量為

3.6g

 g，；
（8）求該固體的化學(xué)式中 a：b：c=

1：1：1

．

Answer 1

分析：（一）猜想與假設(shè)：根據(jù)方程式的書寫和碳酸鈉的堿性考慮；（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：Ⅰ：根據(jù)不溶于液體的固體和液體分離的方法考慮；Ⅱ．根據(jù)方程式的寫法和二氧化碳的性質(zhì)考慮；（4）根據(jù)方程式的書寫方法和生成物來判斷；（5）根據(jù)D中藥品是用來吸收二氧化碳的考慮；（6）根據(jù)步驟⑤的操作目的和推注射器目的考慮；（7）根據(jù)E中液體的性質(zhì)和方程式進(jìn)行計(jì)算考慮；（8）根據(jù)反應(yīng)前后原子種類和個數(shù)不變考慮．

解答：解：（一）猜想與假設(shè)：反應(yīng)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(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：（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(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，氫氣后面標(biāo)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(yīng)生成銅和硫酸亞鐵；因?yàn)榧尤肓蛩岷螽a(chǎn)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(jù)Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)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(yīng)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(biāo)上上升符號，反應(yīng)條件是加熱；根據(jù)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(biāo)上上升符號；
（5）因?yàn)镈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(yīng)，所以用氫氧化鈉溶液吸收即可；
（6）進(jìn)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)量的增加量就是生成水的質(zhì)量：253.6g-250g=3.6g；
（8）aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH2O=（a+b）CuO+（a+c）H₂O↑+bCO₂↑
根據(jù)方程式由B、C、D、E中的數(shù)據(jù)變化值，根據(jù)分解方程式算出 （a+c）/（a+b）=1、以及2b=a+c、2b=a+b 代入：2a+3b+c中，可算出a=b、a=c，即：a：b：c=1：1：1故答案為：（一）猜想與假設(shè)：
猜想一：CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄猜想二：堿性
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
（1）過濾（2）二氧化碳（CO₂）
（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu
結(jié)論：猜想 二 不成立．
Ⅲ．固體成分定量測定：
問題探究：
（4）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(zhì)量還在變化）
（5）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）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(shù)據(jù)處理：
（7）氣流帶出D中水蒸氣；3.6  g；
（8）a：b：c=1：1：1．

點(diǎn)評：解答本題關(guān)鍵是要知道方程式的書寫方法，氫氧化鈉和濃硫酸的作用，了解操作中推注射器時緩緩的目的．