Question

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀．為探究藍(lán)綠色沉淀的組成，某興趣小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)．
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：沉淀為Cu（OH）₂；
假設(shè)2：沉淀為

 

；
假設(shè)3：沉淀為mCuCO₃?nCu（OH）₂（堿式碳酸銅）．
【查閱資料】無(wú)論是哪一種沉淀，受熱分解得到的固體產(chǎn)物都是CuO．
【定性探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無(wú)水乙醇洗滌，通風(fēng)晾干；
步驟2：甲同學(xué)設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證假設(shè)1是否成立，請(qǐng)完成下表（所需儀器、藥品任選）：

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
取少量干燥的藍(lán)綠色固體于試管中，

（1）用無(wú)水乙醇洗滌，通風(fēng)晾干的目的是

 

．
（2）堿性條件下，新制的氫氧化銅懸濁液具有弱氧化性，在一定條件下可被還原為Cu₂O，寫出一個(gè)實(shí)現(xiàn)上述變化的化學(xué)方程式

 

．
【定量探究】
（3）乙同學(xué)進(jìn)一步探究假設(shè)3中固體的組成：
①取一定量干燥的藍(lán)綠色固體，用氣密性良好的如圖裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)：

②實(shí)驗(yàn)中停止加熱后通入N₂的目的是

 

；B裝置的作用是

 

．
③若所取藍(lán)綠色沉淀的質(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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：【提出假設(shè)】氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀；
【定性探究】根據(jù)氫氧化銅受熱分解產(chǎn)物是氧化銅和水、無(wú)水硫酸銅遇到水變藍(lán)色，碳酸銅受熱分解得到氧化銅和二氧化碳來回答，
（1）用無(wú)水乙醇洗滌懸濁液，可以洗去固體中殘留的水分，乙醇具有揮發(fā)性；
（2）堿性條件下，新制的氫氧化銅懸濁液具有弱氧化性，在一定條件下可被醛還原為Cu₂O；
（3）②CuCO₃、Cu（OH）₂受熱分解的產(chǎn)物有水、二氧化碳，用濃硫酸吸收水，用強(qiáng)堿溶液吸收二氧化碳，根據(jù)溶液質(zhì)量增加量可以得到原來物質(zhì)的組成；
③B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．

解答： 解：【提出假設(shè)】氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀，所以其猜想是：所得沉淀是CuCO₃，故答案為：CuCO₃；
【定性探究】氫氧化銅受熱分解產(chǎn)物是氧化銅和水、無(wú)水硫酸銅遇到水變藍(lán)，酸銅受熱分解得到氧化銅和二氧化碳，對(duì)固體加熱，如果無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，且澄清石灰水不變渾濁，則沉淀是氫氧化銅，故答案為：

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
取少量干燥的藍(lán)綠色固體于試管中，在管口輕輕塞一團(tuán)包有無(wú)水硫酸銅的棉花，加熱；再用導(dǎo)氣管把產(chǎn)生的氣體通入到澄清的石灰水中	若無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，且澄清石灰水不變渾濁，則假設(shè)1成立，否則假設(shè)1不成立

（1）所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無(wú)水乙醇洗滌，可以洗去固體中殘留的水分，通風(fēng)晾干可以讓乙醇完全揮發(fā)，故答案為：洗去固體中殘留的水分，并讓乙醇完全揮發(fā)；
（2）堿性條件下，新制的氫氧化銅懸濁液具有弱氧化性，在一定條件下可被還原為Cu₂O，還原劑可以是醛類，如：CH₃CHO+2Cu（OH）₂

△

CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O，故答案為：CH₃CHO+2Cu（OH）₂

△

CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O；
（3）②CuCO₃、Cu（OH）₂受熱分解的產(chǎn)物有水、二氧化碳，用濃硫酸吸收水，用強(qiáng)堿溶液吸收二氧化碳，根據(jù)溶液質(zhì)量增加量可以得到原來物質(zhì)的組成，要保證受熱分解得到的產(chǎn)物被洗液充分吸收，實(shí)驗(yàn)中停止加熱后通入N₂可以使A中固體分解產(chǎn)生的氣體全部通過B裝置和C裝置，其中B裝置盛放濃硫酸，它的作用是吸收水蒸氣，
故答案為：使A中固體分解產(chǎn)生的氣體全部通過B裝置和C裝置；吸收水蒸氣；
③B中吸收的是水，水的物質(zhì)的量=

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=

39.4g

197g/mol

=0.2mol，氧化銅的物質(zhì)的量=

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：Cu₅（OH）₆（CO₃）₂[或2CuCO₃?3Cu（OH）₂]，
故答案為：Cu₅（OH）₆（CO₃）₂[或2CuCO₃?3Cu（OH）₂]．

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，難度較大．