Question

【題目】某實驗小組同學對影響 CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素進行了如下探究。

（查閱資料）

①Cu(OH)2(s) Cu2+ + 2OH- Ksp = 2.2×10-20； Cu2+ + 4NH3 K = 4.8×10-14

②Cu(NH3)4SO4·H2O 是一種易溶于水、難溶于乙醇的深藍色固體， 加熱分解有氨氣放出。Cu(NH3)4SO4·H2O 在乙醇-水混合溶劑中的溶解度如下圖所示。

（實驗 1）CuSO4 溶液和濃氨水的反應。

序號	實驗內容	實驗現象
1-1	向 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)中逐滴加入 2 mL 1 mol/L 氨水	立即出現淺藍色沉淀，溶液變無色； 隨后沉淀逐漸溶解，溶液變為藍色；最終得到澄清透明的深藍色溶液 A
1-2	向 2 mL 1 mol/L 氨水中逐滴加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	始終為澄清透明的深藍色溶液 B

(1)進一步實驗證明，深藍色溶液 A、B 中均含有，相應的實驗方案為______________________(寫出實驗操作及現象)。

（實驗 2）探究影響 CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素。

序號	實驗內容	實驗現象
2-1	向實驗 1-2 所得深藍色溶液 B 中繼續加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	有淺藍色沉淀生成，溶液顏色變淺
2-2	向實驗 1-2 所得深藍色溶液 B 中繼續加入 1 mol/L NaOH	有淺藍色沉淀生成，上層清液接近無色
2-3	向 2 mL 0.1 mol/L 氨水中逐滴加入2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	有淺藍色沉淀生成，上層清液接近無色

(2)依據實驗 2-1，甲同學認為 Cu2+濃度是影響 CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素之一。乙同學認為實驗 2-1 沒有排除硫酸銅溶液呈酸性的干擾，并設計了如下對比實驗：

序號	實驗內容	實驗現象
2-4	向實驗 1-2 所得深藍色溶液 B 中繼續加入 2 mL 試劑 a	無明顯現象

①用化學用語表示硫酸銅溶液呈酸性的原因：___________________________。

②試劑 a 為 ___________________________。

(3)利用平衡移動原理對實驗 2-2 的現象進行解釋：____________________________。

(4)實驗 2-3 的目的是__________________________。

(5)綜合上述實驗可以推測， 影響 CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素有________________________。

Answer 1

【答案】向深藍色溶液中加入大量乙醇，出現深藍色沉淀，過濾洗滌沉淀后，將沉淀置于試管中加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察到紅色的石蕊試紙變藍 Cu2+ +2H2OCu(OH)2+2H+ c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸鈉混合溶液 存在 Cu2+ + 4NH3，當加入氫氧化鈉溶液，氫氧根離子和銅離子結合成氫氧化銅淺藍色沉淀，使平衡向右移動，濃度降低，溶液變為無色 與實驗 1-2對比，探究其它條件相同的情況下，氨水濃度對反應產物的影響； 銅離子的濃度、溶液的堿性、氨水的濃度（或氨水的濃度、硫酸銅和氨水的相對用量）

【解析】

根據控制變量法分析影響 CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素。

（1）因為Cu(NH3)4SO4·H2O是一種易溶于水、難溶于乙醇的深藍色固體， 加熱分解有氨氣放出，所以檢驗溶液 A、B 中均含有，向溶液中加入大量乙醇，出現深藍色沉淀，過濾洗滌沉淀后，將沉淀置于試管中加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察到紅色的石蕊試紙變藍；

（2）①硫酸銅是強酸弱堿鹽，銅離子水解使溶液顯酸性，水解的離子方程式是Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+；

②跟據乙同學認為實驗 2-1 沒有排除硫酸銅溶液呈酸性的干擾，根據控制變量法，應設計一個對比實驗，對比在沒有Cu2+且c(SO42-)和pH相同的條件下對反應產物的影響，所以可以加入c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸鈉混合溶液，排除酸性溶液的干擾；

(3) Cu2++ 4NH3是可逆反應，當加入氫氧化鈉溶液時，銅離子與氫氧根離子反應生成氫氧化銅沉淀，使銅離子濃度減少，依據勒夏特列原理，平衡向向右移動，濃度降低，溶液變為無色；

（4）實驗 2-3是對比實驗，與實驗 1-2對比，探究其它條件相同的情況下，氨水濃度對反應產物的影響；

(5)有實驗2-1、2-2、2-3可以推測，影響CuSO4 溶液和濃氨水反應產物的因素有銅離子的濃度、溶液的堿性、氨水的濃度（或氨水的濃度、硫酸銅和氨水的相對用量）。