Question

將過(guò)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(duì)固體沉淀的成分進(jìn)行了如下探究．請(qǐng)完成下列各題：
（一）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溶液呈堿性．
猜想三：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（二）資料查閱：
①結(jié)晶水合物受熱后易失去結(jié)晶水，如CuSO₄?5H₂OCuSO₄+5H₂O↑；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物．
③無(wú)水氯化鈣可做吸水劑；堿石灰的主要成分為氫氧化鈉固體和氧化鈣
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．固體的獲�。簩⒎磻�(yīng)后的固、液混合物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、室溫晾干得藍(lán)色固體．
Ⅱ．定性探究固體的成分：
用圖1所示方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并得到下列現(xiàn)象：
（1）上圖中無(wú)色氣體為    ，所以猜想二不成立．
（2）向藍(lán)色溶液中加入足量的鐵屑，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為    ．
發(fā)生反應(yīng)的方程式為    、    ．
Ⅲ．定量測(cè)定固體的組成：
設(shè)固體為aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O，為測(cè)定其組成，稱取24.0g藍(lán)色固體．繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

圖2中注射器處為兩個(gè)單向閥：推注射器時(shí)x關(guān)閉，y處打開(kāi)；拉注射器時(shí)，x打開(kāi)進(jìn)空氣，y關(guān)閉．
實(shí)驗(yàn)步驟：①組裝好裝置，檢查氣密性；②反復(fù)推拉注射器；③稱量B、C、D、E、F的質(zhì)量；④關(guān)閉彈簧夾，加熱B處玻璃管直到反應(yīng)不再進(jìn)行；⑤打開(kāi)彈簧夾，再次反復(fù)緩緩?fù)评�注射器；⑥再次稱量B、C、D、E、F的質(zhì)量．
問(wèn)題探究：
（3）進(jìn)行步驟⑤的操作中，注射器活塞要緩緩?fù)苿?dòng)的主要目的是    ．
數(shù)據(jù)處理：
（4）某興趣小組利用上述方法，測(cè)得以下數(shù)據(jù)：（假定每步反應(yīng)都完全）

	B	C	D	E	F
反應(yīng)前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反應(yīng)后	116.0g	253.6g	304.3g	350.1g	360.0g

E裝置質(zhì)量增加的原因是    ；求該固體的化學(xué)式中 a：b：c=    ．

Answer 1

【答案】分析：（一）猜想一：根據(jù)碳酸鈉和硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀進(jìn)行分析
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：（1）根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)考慮；（2）根據(jù)方程式的書寫方法和生成物來(lái)判斷；（3）根據(jù)步驟⑤的操作目的和推注射器目的考慮；（4）根據(jù)E中液體的性質(zhì)和方程式進(jìn)行計(jì)算考慮；根據(jù)反應(yīng)前后原子種類和個(gè)數(shù)不變考慮．
解答：解：（一）猜想與假設(shè)：反應(yīng)物是硫酸銅和碳酸鈉，生成物是碳酸銅沉淀和硫酸鈉；化學(xué)方程式為Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄；
（三）（1）由于二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以無(wú)色氣體是二氧化碳；
（2）由于加入的硫酸是過(guò)量的，所以加入鐵后，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；由于前面加入硫酸后生成了硫酸銅，所以加入鐵后，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵；故實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：鐵片表面有氣泡生成、鐵片表面有紅色物質(zhì)生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（3）進(jìn)行步驟⑤的操作，是為了將B中生成氣體完全排出（使C、D充分吸收），防止產(chǎn)生誤差；該操作中推注射器時(shí)緩緩的目的是防止氣流過(guò)快，C、D不能充分吸收；
（4）由于濃硫酸具有吸水性，所以E裝置質(zhì)量增加的原因是有水，氣流帶出D中水蒸氣造成的；無(wú)水氯化鈣可做吸水劑，所以無(wú)水氯化鈣質(zhì)量的增加量就是生成水的質(zhì)量：253.6g-250g=3.6g；根據(jù)氧的個(gè)數(shù)相等：2a+3b+c=a+b+2a+2c+2b解得a=c，再將其帶入方程式，推出a=b，所以a：b：c=1：1：1．
故答案為：（一）猜想一：CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄
（三）（1）二氧化碳（CO₂）  （2）鐵片表面有氣泡生成、鐵片表面有紅色物質(zhì)生成（只答出一點(diǎn)就給分）  Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
Ⅲ．（3）防止氣流過(guò)快，C、D中氣體不能被溶液充分吸收．
（4）氣流帶出D中水蒸氣   a：b：c=1：1：1
點(diǎn)評(píng)：解答本題關(guān)鍵是要知道方程式的書寫方法，氫氧化鈉和濃硫酸的作用，了解操作中推注射器時(shí)緩緩的目的．