Question

Na₂CO₃溶液顯堿性，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

 

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）．
【物質(zhì)成分探究】
步驟1：將所得懸濁液過(guò)濾，洗滌濾渣后晾干；
步驟2：甲同學(xué)取一定量上述藍(lán)綠色固體，用如圖裝置（氣密性良好）進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；
已知：nCuCO₃?mCu（OH）₂受熱易分解，生成CuO、CO₂、H₂O．
CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑     Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O

（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)

 

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，僅憑肉眼觀(guān)察到的現(xiàn)象便可驗(yàn)證上述所有假設(shè)，該試劑是

 

（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

 

．
【物質(zhì)含量探究】
（4）乙同學(xué)進(jìn)一步探究假設(shè)3中固體的組成，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：若所取藍(lán)綠色固體樣品質(zhì)量為54.2g置于A裝置中，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20g．則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,鹽的化學(xué)性質(zhì)

專(zhuān)題：科學(xué)探究

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）的分析確定所選試劑；
（4）B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：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，可逆是反應(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，依據(jù)題干分析判斷，假設(shè)2為碳酸銅，
（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)，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，
（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，
（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，
（4）B中吸收的是水，水的質(zhì)量=5.4g；C中的產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為20g，則C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鈣白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒得二氧化碳的質(zhì)量為8.8g；氧化銅的質(zhì)量=54.2g-5.4g-8.8g=40.0g，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或3Cu（OH）₂?2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，
【提出假設(shè)】
假設(shè)2：CuCO₃；（1）1；（2）B；（3）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）2CuCO₃?3Cu （OH）₂或3Cu（OH）₂?2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）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，難度中等．