Question

6．某興趣小組的同學發現，將CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合會產生藍綠色沉淀．他們對沉淀的組成很感興趣，決定采用實驗的方法進行探究．
猜想1：所得沉淀為Cu（OH）₂或CuCO₃；
猜想2：所得沉淀為CuCO₃或Cu（OH）₂；
猜想3：所得沉淀為堿式碳酸銅．查閱資料獲知，無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設均不含結晶水）．
步驟1：將所得懸濁液過濾，先用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干．
步驟2：取一定量所得固體，用如圖裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗．能證明猜想1成立的實驗現象是B中白色固體變藍，C中無明顯現象（若猜想1所得沉淀為CuCO₃，則實驗現象為B中無明顯現象，C中產生白色沉淀）．

（1）檢查上述虛線框內裝置氣密性的實驗操作是：關閉K，用酒精燈微熱硬質玻璃管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時間后，C中導管內形成水柱，則證明裝置的氣密性良好
（2）若在上述裝置B中盛放無水CaCl₂，C中盛放Ba（OH）₂溶液，還可測定所得沉淀的組成．
①C中盛放Ba（OH）₂溶液，而不使用澄清石灰水的原因是Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩爾質量大于CaCO₃，測量誤差小
②若所取藍綠色固體質量為27.1g，實驗結束后，裝置B的質量增加2.7g，C中產生沉淀的質量為19.7g．則該藍綠色固體的化學式為Cu₅（OH）₆（CO₃）₂．

Answer 1

分析 猜想1、2：根據氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀分析藍綠色沉淀成分；
步驟2能證明猜想1成立的實驗現象是：加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，解熱氫氧化銅時生成水蒸氣，水能使無水硫酸銅變藍；
[問題討論]
（1）關閉K，用酒精燈微熱硬質玻璃管，根據C中是否有氣泡冒出判斷該裝置的氣密性；
（2）①根據溶質的溶解性和其測量誤差分析；
②B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：氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀，所以其猜想是：所得沉淀是Cu（OH）₂或CuCO₃，故答案為：Cu（OH）₂、CuCO₃；
步驟2能證明猜想1成立的實驗現象是：加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，解熱氫氧化銅時生成水蒸氣，水能使無水硫酸銅變藍，如果B中白色固體變藍，C中無明顯現象（若猜想1所得沉淀為CuCO₃，則實驗現象為B中無明顯現象，C中產生白色沉淀）則證明猜想1成立，故答案為：B中白色固體變藍，C中無明顯現象（若猜想1所得沉淀為CuCO₃，則實驗現象為B中無明顯現象，C中產生白色沉淀）；
（1）利用氣體熱脹冷縮的性質檢驗裝置的氣密性，其操作方法是：關閉K，用酒精燈微熱硬質玻璃管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時間后，C中導管內形成水柱，則證明裝置的氣密性良好，故答案為：用酒精燈微熱硬質玻璃管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時間后，C中導管內形成水柱，則證明裝置的氣密性良好；
（2）①氫氧化鋇的溶解性大于氫氧化鈣，能充分吸收二氧化碳，且碳酸鋇的摩爾質量大于碳酸鈣，測量誤差比碳酸鈣小，所以用氫氧化鋇較好，故答案為：Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩爾質量大于CaCO₃，測量誤差小；
②B中吸收的是水，水的物質的量=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據碳原子守恒得二氧化碳的物質的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，氧化銅的物質的量=$\frac{27.1g-2.7g-0.1mol×44g/mol}{80g/mol}$=0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學式為：Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，故答案為：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