Question

【題目】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：

Ⅰ.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。

Ⅱ.資料查閱：

①Cu(OH)2和CuCO3晶體均不帶結(jié)晶水；無水硫酸銅是白色固體，遇水會變成藍(lán)色的硫酸銅晶體。

②Cu(OH)2、CuCO3受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物。

Ⅲ.設(shè)計與實驗：

（一）固體的獲取：

（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體。

（2）固體的洗滌是為了除去固體表面的可溶性雜質(zhì)，判斷固體已洗凈的方法之一是取最后一次洗滌液，加入__________溶液，若無沉淀生成則證明已經(jīng)洗干凈。

（二）用下圖所示裝置，定性探究固體的成分。

（1）組同學(xué)將裝置按 A、_______（填“BC”或“CB”）的順序組合進(jìn)行實驗，驗證出猜想三是正確的，實驗中：A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。

（三）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)2bCuCO3。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：

（1）出AB、CD段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：AB段：__________；CD段：____________；

（2）通過計算可得：a:b＝________。（請寫出計算過程）

Answer 1

【答案】Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4 堿 BaCl2 CB 藍(lán)色固體變成黑色 白色固體變成藍(lán)色固體 Cu（OH）2CuO+H2O CuCO3CuO+CO2↑ 2：1

【解析】

Ⅰ.猜想與假設(shè)：

猜想一：固體為CuCO3，理由是碳酸鈉能和硫酸銅反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4。
故填：Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4。
猜想二：固體為Cu（OH）2，理由：Na2CO3溶液呈堿性，溶液中含有氫氧根離子，能和銅離子結(jié)合生成氫氧化銅。
故填：堿。

Ⅲ.設(shè)計與實驗：

（一）（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象：取最后洗滌液少量，滴加BaCl2溶液，無沉淀產(chǎn)生，則證明已經(jīng)洗干凈，因為如果沒有洗滌干凈，固體中含有的碳酸鈉會與氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀。

故填：BaCl2。

（二）（1）小組同學(xué)應(yīng)該將裝置按A、C、B的順序組合進(jìn)行實驗，這是因為如果按照A、B、C順序驗證，則通過B后會帶出水蒸氣，影響對氫氧化銅的檢驗；如果驗證出猜想三是正確的，實驗中：A中氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，碳酸銅分解生成氧化銅和二氧化碳，現(xiàn)象為藍(lán)色固體變成黑色，C中無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色。
故填：CB；藍(lán)色固體變成黑色；白色固體變成藍(lán)色固體；

（三）（1）AB段的溫度大于66℃但是沒有超過200℃，發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu（OH）2CuO+H2O；CD段溫度大于200℃，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸銅受熱分解生成氧化銅和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuCO3CuO+CO2↑。

故填：Cu（OH）2CuO+H2O；CuCO3CuO+CO2↑。

（2）AB段是氫氧化銅在分解，固體質(zhì)量減少3.6克，CD段是碳酸銅在分解，固體質(zhì)量減少4.4克，由Cu（OH）2CuO+H2O，CuCO3CuO+CO2↑，從方程式可以看出一個氫氧化銅分解會生成一個水分子，一個碳酸銅分解會產(chǎn)生一個二氧化碳分子，而AB段的氫氧化銅減少了3.6克水，即減少了=0.2個的水分子，需要0.2個氫氧化銅，CD段的碳酸銅分解減少了4.4克二氧化碳，相當(dāng)于減少了=0.1個二氧化碳分子，需要0.1個碳酸銅，所以a：b=0.2：0.1=2:1。

故填：a：b=2：1。