Question

Na₂CO₃溶液顯堿性，CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生藍綠色沉淀，以下是某興趣小組對沉淀組成的探究．
【提出假設】
假設1：沉淀為Cu（OH）₂
假設2：沉淀為

 

假設3：沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCuCO₃?mCu（OH）₂]
【查閱資料】無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設均不含結晶水）．
【物質成分探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，洗滌濾渣后晾干；
步驟2：甲同學取一定量上述藍綠色固體，用如圖裝置（氣密性良好）進行定性實驗；
已知：nCuCO₃?mCu（OH）₂受熱易分解，生成CuO、CO₂、H₂O．
CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑     Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O

（1）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現象，證明假設

 

成立．
（2）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，僅憑肉眼觀察到的現象便可驗證上述所有假設，該試劑是

 

（填代號）．
A．濃硫酸     B．無水CuSO₄    C．堿石灰    D．P₂O₅
（3）乙同學驗證假設3成立的實驗現象是

 

．
【物質含量探究】
（4）乙同學進一步探究假設3中固體的組成，用上述裝置進行實驗：若所取藍綠色固體樣品質量為54.2g置于A裝置中，實驗結束后裝置B的質量增加5.4g，C中的產生沉淀的質量為20g．則該藍綠色固體的化學式為

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,鹽的化學性質

專題：科學探究

分析：提出假設：氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀；
（1）加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，水能使無水硫酸銅變藍；
（2）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產生的物質成分；
（3）依據（2）的分析確定所選試劑；
（4）B中吸收的是水，C中吸收的是二氧化碳，根據質量守恒定律測得氧化銅的質量，根據原子守恒確定其化學式．

解答：解：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生藍綠色沉淀，可逆是反應生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或是堿式碳酸銅，依據題干分析判斷，假設2為碳酸銅，
（1）加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，水能使無水硫酸銅變藍，若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現象證明一定不含有碳酸銅，現象的產生為氫氧化銅，假設1正確，
（2）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產生的物質成分，裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅驗證是否生成水，澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，
（3）裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅，是否變藍色驗證是否生成水，裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以證明假設是否正確的現象為：A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產生，
（4）B中吸收的是水，水的質量=5.4g；C中的產生沉淀的質量為20g，則C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鈣白色沉淀，根據碳原子守恒得二氧化碳的質量為8.8g；氧化銅的質量=54.2g-5.4g-8.8g=40.0g，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.5mol：0.6mol：0.2mol=5：6：2，所以其化學式為：2CuCO₃?3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂?2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，
【提出假設】
假設2：CuCO₃；（1）1；（2）B；（3）A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產生；
（4）2CuCO₃?3Cu （OH）₂或3Cu（OH）₂?2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，

點評：本題考查了探究物質的組成和含量的測定，明確物質的性質探究實驗的基礎，難點是化學式的確定，難度中等．