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)
小組對藍(lán)色固體的成分進(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：

 

（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

 

（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：
①Cu（OH）₂和CuCO₃晶體均不帶結(jié)晶水；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．固體的獲取：
（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)

 

、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體．
（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象

 

．
Ⅱ．用下圖所示裝置，定性探究固體的成分．

（3）若用裝置A、B組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B中無現(xiàn)象，則猜想

 

正確；
（4）若用裝置A、C組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C中無現(xiàn)象，則猜想

 

正確；
（5）小組同學(xué)將裝置按A、

 

、

 

（填“B”、“C”）的順序組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證出猜想三是正確的，實(shí)驗(yàn)中：
B中的現(xiàn)象為

 

，
C中的現(xiàn)象為

 

．
結(jié)論：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
Ⅲ．固體成分定量測定：
已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃．設(shè)固體的組成為aCu（OH）₂?bCuCO₃．小組同學(xué)用熱分析儀對固體進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成固體質(zhì)量變化與分解溫度的關(guān)系如圖，請根據(jù)圖示回答下列問題：

（6）寫出A B、C D段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：
AB段：

 

；
CD段：

 

；
（7）通過計(jì)算可得：a：b=

 

．
（8）若將24.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）分離固液混合物的方法是過濾．
（2）判斷固體洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是看還有沒有碳酸鈉．
（3）（4）（5）Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成水和氧化銅，碳酸銅受熱分解生成二氧化碳和氧化銅，根據(jù)它們受熱分解的生成物來判斷哪種猜想正確．
（6）Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃，可知AB段為氫氧化銅在分解，CD段為碳酸銅在分解．
（7）氫氧化銅受熱過程中固體減少的質(zhì)量是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量，碳酸銅在受熱過程中減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量．
（8）剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會減少，根據(jù)氧化銅中所含的兩種元素可猜想可能是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計(jì)算會發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．

解答：解：猜想一：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄

猜想二：堿
Ⅰ．（1）分離固液混合物的方法是過濾．故答案為：過濾

（2）固體洗凈，固體中將沒有碳酸鈉，最后洗滌液中也沒有碳酸鈉，只需要證明最后洗滌液中沒有碳酸根離子就行了．故答案為：取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸（硝酸、硫酸），無氣泡產(chǎn)生；或滴加BaCl₂[或Ba（OH）₂、Ba（NO₃）₂]或CaCl₂[或Ca（OH）₂、Ca（NO₃）₂]溶液，無沉淀產(chǎn)生．

Ⅱ．（3）Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，碳酸銅受熱分解生成氧化銅和二氧化碳．石灰水不變渾濁，說明沒有二氧化碳生成，固體中就沒有碳酸銅，只有氫氧化銅．故答案為：二

（4）無水硫酸銅不變藍(lán)說明沒有水生成，固體中就沒有氫氧化銅，只有碳酸銅．故答案為：一

（5）要證明生成物中有水和二氧化碳，應(yīng)先證明水再證明二氧化碳，若先證明二氧化碳的話，即使原氣體中沒有水蒸汽，氣體通過石灰水后也會從石灰水中帶出水蒸汽．
故選CB；   澄清的石灰水變渾濁；   白色固體變藍(lán)

（6）Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃．
故答案為：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑

（7）AB段減少的是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量．
設(shè)氫氧化銅的質(zhì)量為x
Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
98              18
x            32g-28.4g

98

18

=

x

32g-28.4g

x=19.6g
CD段減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量．
設(shè)碳酸銅的質(zhì)量為y
CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑
124            44
y          28.4g-24g

124

44

=

y

28.4g-24g

y=12.4g
x：y=19.6g：12.4g=49：31
氫氧化銅的相對分子質(zhì)量為98，碳酸銅的相對分子質(zhì)量為124．
a：b=

49

98

：

31

124

=2：1
故答案為：2：1

（8）氧化銅加熱后質(zhì)量又會減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=24g×

16

80

=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．
故答案為：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑

點(diǎn)評：檢驗(yàn)混合物中的水蒸汽和二氧化碳時(shí)，應(yīng)先檢驗(yàn)水蒸汽，再檢驗(yàn)二氧化碳，因?yàn)槿粝葯z驗(yàn)二氧化碳的話，即使原混合物中沒有水蒸汽也會從石灰水中帶出水蒸汽．除去混合物中的水蒸汽和二氧化碳時(shí)，應(yīng)先除二氧化碳，再除水蒸汽，因?yàn)槿粝瘸�水蒸汽的話，通過石灰水或氫氧化鈉溶液除二氧化碳時(shí)又會讓氣體中混入水蒸汽．