Question

18．CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，以下是某興趣小組對(duì)沉淀組成的探究．
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：沉淀為Cu （OH）₂
假設(shè)2：沉淀為CuCO₃
假設(shè)3：沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為nCuCO₃•mCu（OH）₂]
【查閱資料】無(wú)論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設(shè)均不含結(jié)晶水）．
【定性探究】
步驟1：將所得懸濁液過(guò)濾，用蒸餾水洗滌，再用無(wú)水乙醇洗滌，風(fēng)干；
步驟2：甲同學(xué)取一定量固體，用氣密性良好的如下裝置（夾持儀器未畫出）進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；

（1）若反應(yīng)后A中藍(lán)綠色固體變黑，C中無(wú)明顯現(xiàn)象，證明假設(shè)1成立．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗(yàn)證上述所有假設(shè)，該試劑是B（填代號(hào)）．
A．濃硫酸     B．無(wú)水CuSO₄    C．堿石灰    D．P₂O₅
（3）乙同學(xué)驗(yàn)證假設(shè)3成立的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是A中藍(lán)綠色固體變黑色，B中無(wú)水CuSO₄固體變藍(lán)，C中有白色沉淀產(chǎn)生．
【定量探究】
（4）乙同學(xué)進(jìn)一步探究假設(shè)3中固體的組成：
①乙同學(xué)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)（如表）后，將C中的澄清石灰水改為Ba（OH）₂溶液，其原因是AC（填代號(hào)）

溶解度（S）/g		溶度積（Ksp）		摩爾質(zhì)量（M）/g•mol-1
Ca（OH）2	Ba（OH）2	CaCO3	BaCO3	CaCO3	BaCO3
0.16	3.89	2.9×10-9	2.6×10-9	100	197

A．Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，能充分吸收CO₂
B．Ba（OH）₂為強(qiáng)堿，Ca（OH）₂為弱堿
C．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的質(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差小
D．相同條件下，CaCO₃的溶解度明顯大于BaCO₃
②若所取藍(lán)綠色固體質(zhì)量為54.2g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后裝置B的質(zhì)量增加5.4g，C中的產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為39.4g．則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂；A中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

Answer 1

分析 提出假設(shè)：氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀；
（1）加熱時(shí)，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(shí)生成水蒸氣和黑色氧化銅，水能使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)；
（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質(zhì)驗(yàn)證，加熱時(shí)，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時(shí)生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗(yàn)證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質(zhì)成分；
（3）依據(jù)（2）的分析表述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；
（4）①依據(jù)圖表中數(shù)據(jù)分析判斷溶質(zhì)溶解度和質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差大小分析；
②B中吸收的是水，C中吸收的是二氧化碳，根據(jù)質(zhì)量守恒定律測(cè)得氧化銅的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒確定其化學(xué)式；CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水．

解答 解：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，可能是反應(yīng)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，假設(shè)1中沉淀為Cu（OH）₂，假設(shè)2為CuCO₃，
故答案為：CuCO₃；
（1）加熱時(shí)，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(shí)生成水蒸氣和黑色氧化銅，若反應(yīng)后A中藍(lán)綠色固體變黑，C中無(wú)明顯現(xiàn)象證明一定不含有碳酸銅，現(xiàn)象的產(chǎn)生為氫氧化銅，假設(shè)1正確，
故答案為：1；
（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質(zhì)驗(yàn)證，加熱時(shí)，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時(shí)生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗(yàn)證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質(zhì)成分，裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無(wú)水硫酸銅驗(yàn)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，
故答案為：B；
（3）裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無(wú)水硫酸銅，是否變藍(lán)色驗(yàn)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(shè)是否正確的現(xiàn)象為：A中藍(lán)綠色固體變黑色，B中無(wú)水CuSO₄固體變藍(lán)，C中有白色沉淀產(chǎn)生，
故答案為：A中藍(lán)綠色固體變黑色，B中無(wú)水CuSO₄固體變藍(lán)，C中有白色沉淀產(chǎn)生；
（4）①Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩爾質(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差小；氫氧化鈣為強(qiáng)堿，CaCO₃的溶解度和BaCO₃溶解度相差不大，
故答案為：AC；
②B中吸收的是水，水的物質(zhì)的量=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒得二氧化碳的物質(zhì)的量=$\frac{39.4g}{197g/mol}$=0.2mol，氧化銅的物質(zhì)的量=$\frac{54.2g-5.4g-0.2mol×44g/mol}{80g/mol}$=0.5mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量之比=0.5mol：0.6mol：0.2mol=5：6：2，所以其化學(xué)式為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂；CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水，其反應(yīng)的方程為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑；
故答案為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂；2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)的組成和含量的測(cè)定，明確物質(zhì)的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，難點(diǎn)是化學(xué)式的確定，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．