Question

6．CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍綠色沉淀，以下是某興趣小組對沉淀組成的探究．
（1）【提出假設】假設1：沉淀為Cu （OH）₂
假設2：沉淀為CuCO₃
假設3：沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCuCO₃•mCu（OH）₂]
【查閱資料】無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設均不含結晶水）．
【定性探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干；
步驟2：甲同學取一定量固體，用氣密性良好的如下裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗；

（2）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象，證明假設1成立．
（3）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗證上述所有假設，該試劑是B（填代號）．
A．濃硫酸     B．無水CuSO₄    C．堿石灰    D．P₂O₅
（4）B裝置使用改進后的試劑，乙同學驗證假設3成立的實驗現(xiàn)象是A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產(chǎn)生．
【定量探究】
（5）乙同學進一步探究假設3中固體的組成：
①乙同學查得一些物質在20℃的數(shù)據(jù)（如下表）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）

溶解度（S）/g		溶度積（Ksp）		摩爾質量（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為強堿，Ca（OH）₂為弱堿
C．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的質量大于CaCO₃，測量誤差小
D．相同條件下，CaCO₃的溶解度明顯大于BaCO₃
②若所取藍綠色固體質量為54.2g，實驗結束后裝置B的質量增加5.4g，C中產(chǎn)生的沉淀的質量為39.4g，A中發(fā)生反應的化學方程式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂═5CuO+3H₂O+2CO₂．

Answer 1

分析 （1）提出假設：氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀；
（2）加熱時，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，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，水能使無水硫酸銅變藍；
（3）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質成分；
（4）依據(jù)（3）的分析表述實驗現(xiàn)象；
（5）①依據(jù)圖表中數(shù)據(jù)分析判斷溶質溶解度和質量對實驗產(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)質量守恒定律測得氧化銅的質量，根據(jù)原子守恒確定其化學式；CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水．

解答 解：（1）CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍綠色沉淀，可能是反應生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或是堿式碳酸銅，假設1中沉淀為Cu（OH）₂，假設2為CuCO₃，
故答案為：CuCO₃；
（2）加熱時，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，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(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1正確，
故答案為：1；
（3）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質成分，裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅驗證是否生成水，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；
（4）裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅，是否變藍色驗證是否生成水，裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以證明假設是否正確的現(xiàn)象為：A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產(chǎn)生，
故答案為：藍綠色固體變黑色；無水CuSO₄固體變藍；有白色沉淀產(chǎn)生；
（5）①Ba（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�。粴溲趸�鈣為強堿，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的量=$\frac{39.4g}{197g/mol}$=0.2mol，氧化銅的物質的量=$\frac{54.2g-5.4g-0.2mol×44g/mol}{80g/mol}$=0.5mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.5mol：0.6mol：0.2mol=5：6：2，所以其化學式為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂；CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水，其反應的方程為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑；
故答案為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

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，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力、計算能力和對基礎知識的綜合應用能力．