Question

某校興趣小組中的甲、乙兩位同學進行了制取氫氧化銅的實驗．

[實驗現象]甲同學得到了藍色沉淀，乙同學得到了淺綠色沉淀．
[實驗討論]甲同學得到的藍色沉淀一定是氫氧化銅，請寫出反應的化學方程式為_______．那么乙同學得到的淺綠色沉淀是什么呢？
[查閱資料]氫氧化鈉與硫酸銅反應可能會生成堿式硫酸銅，它是淺綠色、受熱會分解、不溶于水但能溶于酸的物質，在酸性溶液中可發生反應生成Cu²⁺、S0₄^2-和水．
[拓展探究]甲、乙兩位同學對堿式硫酸銅產生了興趣，分別進行了下列實驗．
[實驗設計]甲同學：證明該淺綠色沉淀中含有硫酸根
（1）將淺綠色的濁液過濾，并把得到的淺綠色沉淀用蒸餾水多次洗滌；
（2）取最后一次洗滌液，加入______溶液，沒有白色沉淀產生，說明沉淀已洗凈；
（3）把綠色沉淀轉移到試管中，加入足量的______溶液使沉淀完全溶解，再加入氯化鋇溶液，有大量白色沉淀生成，表示淺綠色沉淀中有S0₄^2-．
乙同學：探究堿式硫酸銅受熱分解的產物--取適量堿式硫酸銅加入試管中充分進行加熱，并把生成的氣體依次通過B、C、D裝置．

現象與結論：A中殘留有黑色固體，取樣加入足量的稀硫酸中，溶液變成______色且無其它明顯現象，說明該黑色固體是CuO；
B中無水硫酸銅變成藍色，說明生成了______；
C中KMnO₄稀溶液褪色，說明生成了______；
等D中集氣瓶內氣體收滿后，正放在桌上，乙同學用______證明生成了O₂．
[深入探究]確定此次得到的淺綠色沉淀的組成
[查閱資料]（1）堿式硫酸銅其有多種可能的組成，如：Cu₂（OH）₂SO₄、Cu₃（OH）₄SO₄或Cu₄（OH）₆SO₄等．
（2）堿式硫酸銅可表示為：aCu（OH）₂?bCuSO₄．已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃∽68℃，生成對應的兩種氧化物；而CuSO₄的分解溫度為600℃以上．
[實驗討論]同學們用熱分析儀對該淺綠色沉淀進行熱分解，獲得相關數據，繪成固體質量變化與分解溫度的關系如圖．

請根據圖示回答下列問題：
①0～t₁段內固體質量不變的原因是______．
②A B、C D段固體質量減輕，請寫出導致固體質量減輕的生成物的化學式：
AB段：______；
CD段：______；
③通過計算可得：該堿式硫酸銅的化學式是______；
[實驗結論]（1）乙同學實驗中NaOH溶液與CuSO₄溶液反應生成上述堿式硫酸銅的化學方程式為______．
（2）當NaOH溶液與CuSO₄溶液反應時，只有控制CuSO₄的量一定，NaOH______（填“過量”或“不足”）時才能生成藍色沉淀．
（3）當反應物的量不同，產物可能不同，試另舉一例：______．

Answer 1

解：【實驗討論】氫氧化鈉與硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，化學方程式為：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
[實驗設計]（2）要檢驗沉淀是否洗凈，只需證明洗滌液中不含硫酸根離子即可，因此可向洗滌液中加入氯化鋇或硝酸鋇溶液，看是否產生白色沉淀，沒有白色沉淀，說明沉淀已洗干凈．
（3）由題中信息可知，綠色沉淀能溶于酸性溶液，因此可將綠色沉淀轉移到試管中，加入足量的稀鹽酸，使沉淀完全溶解，再加入氯化鋇溶液，有大量白色沉淀生成，表示淺綠色沉淀中有硫酸根離子．
乙同學：探究堿式硫酸銅受熱分解的產物：A中殘留有黑色固體，為氧化銅，加入足量的稀硫酸中，與稀硫酸反應生成硫酸銅和水，因此溶液變成藍色，水遇無水硫酸銅變藍，二氧化硫能使高錳酸鉀溶液顏色退去，氧氣能使帶火星的木條復燃．
【實驗討論】請根據圖示回答下列問題：
①0～t₁段沒有達到反應所需的溫度，因此固體質量不變．
②A B、氫氧化銅分解生成氧化銅和水，C D段硫酸銅分解生成氧化銅、氧氣和二氧化硫，使固體質量減輕，
③設氫氧化銅的物質的量為a
Cu（OH）₂CuO+H₂O
1 1
a

a=0.3mol
設硫酸銅的物質的量為b
2CuSO₄ 2CuO+2SO₂↑+O₂↑
2 2
b


b=0.1mol
所以該物質中氫氧化銅與硫酸銅的微粒個數比為0.3：0.1=3：1
因此該物質的化學式為3Cu（OH）₂?CuSO₄
該堿式硫酸銅的化學式是Cu₄（OH）₆SO₄；
[實驗結論]（1）乙同學實驗中NaOH溶液與CuSO₄溶液反應生成上述堿式硫酸銅的化學方程式為．6NaOH+4CuSO₄=Cu₄（OH）₆SO₄↓+3Na₂SO₄
（2）當NaOH溶液與CuSO₄溶液反應時，CuSO₄的量一定，氫氧化鈉過量時才能生成藍色沉淀．
（3）木炭燃燒，氧氣不足時生成CO，氧氣充足時生成CO₂，反應物的量不同，產物可能不同．
故答案為：【實驗討論】2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
【實驗設計】（2）BaCl₂等（3）稀鹽酸
乙同學：現象與結論：藍色 水 SO₂ 帶火星的木條
【實驗討論】請根據圖示回答下列問題：
①沒有達到反應所需的溫度．
②AB段：H₂O； CD段：O₂、SO₂；
③Cu₄（OH）₆SO₄；
【實驗結論】（1）6NaOH+4CuSO₄=Cu₄（OH）₆SO₄↓+3Na₂SO₄．
（2）過量．
（3）木炭燃燒，氧氣不足時生成CO，氧氣充足時生成CO₂．
分析：【實驗討論】根據氫氧化鈉與硫酸銅反應的生成物及書寫方程式原則解答．
【實驗設計】根據硫酸根離子的檢驗方法解答；根據題中信息該物質與鹽酸反應生成硫酸根離子，因此可加入鹽酸，然后再加入氯化鋇等可溶性鋇鹽溶液檢驗硫酸根離子．
乙同學：根據裝置圖中每個裝置的作用及現象分析生成物．
【實驗討論】請根據圖示及信息，氫氧化銅和硫酸銅分解的溫度不同，確定每段反應及生成物．根據固體減少量及化學方程式分別求出氫氧化銅和硫酸銅的質量，進而求出微粒個數比，然后寫出化學式
【實驗結論】（1）根據反應物及生成物寫出方程式，根據實驗現象推知氫氧化鈉過量時產生藍色沉淀，根據學過的化學反應找出反應物的量不同生成物不同的例子．
點評：本題是一道較難的綜合實驗探究題，難點在于物質化學式的確定，生成物的確定，要求學生有良好的分析能力及實驗探究能力．