Question

將過量的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)

小組對藍(lán)色固體的成分進(jìn)行了如下探究．請完成下列各題：

（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　　（填“酸”或“堿”）性．

猜想三：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．

（二）資料查閱：

①Cu（OH）₂和CuCO₃晶體均不帶結(jié)晶水；

②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．

（三）設(shè)計與實驗：

Ⅰ．固體的獲�。�

（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)　　、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體．

（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象　　．

Ⅱ．用下圖所示裝置，定性探究固體的成分．

（3）若用裝置A、B組合進(jìn)行實驗，B中無現(xiàn)象，則猜想　　正確；

（4）若用裝置A、C組合進(jìn)行實驗，C中無現(xiàn)象，則猜想　　正確；

（5）小組同學(xué)將裝置按A、　　、　　（填“B”、“C”）的順序組合進(jìn)行實驗，驗證出猜想三是正確的，實驗中：

B中的現(xiàn)象為　　，

C中的現(xiàn)象為　　．

結(jié)論：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．

Ⅲ．固體成分定量測定：

已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃．設(shè)固體的組成為aCu（OH）₂•bCuCO₃．小組同學(xué)用熱分析儀對固體進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成固體質(zhì)量變化與分解溫度的關(guān)系如圖，請根據(jù)圖示回答下列問題：

（6）寫出A B、C D段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

AB段：　　；

CD段：　　；

（7）通過計算可得：a：b=　　．

（8）若將24.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：　　．

Answer 1

分析：

（1）分離固液混合物的方法是過濾． （2）判斷固體洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是看還有沒有碳酸鈉． （3）（4）（5）Cu（OH）2、CuCO3受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成水和氧化銅，碳酸銅受熱分解生成二氧化碳和氧化銅，根據(jù)它們受熱分解的生成物來判斷哪種猜想正確． （6）Cu（OH）2的分解溫度為66℃～68℃，CuCO3的分解溫度為200℃～220℃，可知AB段為氫氧化銅在分解，CD段為碳酸銅在分解． （7）氫氧化銅受熱過程中固體減少的質(zhì)量是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量，碳酸銅在受熱過程中減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量． （8）剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會減少，根據(jù)氧化銅中所含的兩種元素可猜想可能是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計算會發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．

解答：

解：猜想一：Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4 猜想二：堿 Ⅰ．（1）分離固液混合物的方法是過濾．故答案為：過濾 （2）固體洗凈，固體中將沒有碳酸鈉，最后洗滌液中也沒有碳酸鈉，只需要證明最后洗滌液中沒有碳酸根離子就行了．故答案為：取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸（硝酸、硫酸），無氣泡產(chǎn)生；或滴加BaCl2[或Ba（OH）2、Ba（NO3）2]或CaCl2[或Ca（OH）2、Ca（NO3）2]溶液，無沉淀產(chǎn)生． Ⅱ．（3）Cu（OH）2、CuCO3受熱易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，碳酸銅受熱分解生成氧化銅和二氧化碳．石灰水不變渾濁，說明沒有二氧化碳生成，固體中就沒有碳酸銅，只有氫氧化銅．故答案為：二 （4）無水硫酸銅不變藍(lán)說明沒有水生成，固體中就沒有氫氧化銅，只有碳酸銅．故答案為：一 （5）要證明生成物中有水和二氧化碳，應(yīng)先證明水再證明二氧化碳，若先證明二氧化碳的話，即使原氣體中沒有水蒸汽，氣體通過石灰水后也會從石灰水中帶出水蒸汽． 故選CB；   澄清的石灰水變渾濁；   白色固體變藍(lán) （6）Cu（OH）2的分解溫度為66℃～68℃，CuCO3的分解溫度為200℃～220℃． 故答案為：Cu（OH）2CuO+H2O CuCO3CuO+CO2↑ （7）AB段減少的是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量． 設(shè)氫氧化銅的質(zhì)量為x Cu（OH）2CuO+H2O 98              18 x            32g﹣28.4g x=19.6g CD段減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量． 設(shè)碳酸銅的質(zhì)量為y CuCO3CuO+CO2↑ 124            44 y          28.4g﹣24g y=12.4g x：y=19.6g：12.4g=49：31 氫氧化銅的相對分子質(zhì)量為98，碳酸銅的相對分子質(zhì)量為124． a：b==2：1 故答案為：2：1 （8）氧化銅加熱后質(zhì)量又會減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=24g×=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣． 故答案為：4CuO2Cu2O+O2↑