Question

（2005?揚(yáng)州）小霖、小磊、小嫻三位同學(xué)一起對(duì)堿式碳酸銅Cu₂（OH）₂CO₃受熱分解后的黑色固體產(chǎn)物的成分進(jìn)行探究．他們稱取5.0g堿式碳酸銅，在試管中加熱使之完全分解，冷卻至室溫，稱量黑色固體產(chǎn)物質(zhì)量為3.6g．
他們對(duì)黑色固體產(chǎn)物做出了以下猜想：①可能是氧化銅；②可能是炭粉；③可能是氧化銅和炭粉的混合物．
他們做出以上猜想的依據(jù)是

化學(xué)變化過(guò)程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．

．
（1）小霖設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：向盛有少量該物質(zhì)黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩．靜置后觀察現(xiàn)象，如果猜想①正確，現(xiàn)象應(yīng)是

試管中溶液變藍(lán)色，黑色固體消失

．
（2）小磊進(jìn)一步思考后，根據(jù)碳的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)為猜想③可以排除，他的理由是

炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應(yīng)生成銅與二氧化碳

．
（3）小嫻通過(guò)對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．排除了猜想②，她的理由是

5.0gCu₂（OH）₂CO₃含碳元素的質(zhì)量：

12

222

×5.0g=0.27，因?yàn)?.27g＜3.6g，故②錯(cuò)誤

．
（4）科學(xué)探究的方法和途徑有多種，若證明某黑色粉末確有氧化銅和炭粉組成．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成下表：

步      驟	現(xiàn)      象	結(jié)論（化學(xué)方程式）
取黑色粉末放于試管中加強(qiáng)熱，并將生成氣體通入澄清石灰水中	粉末由黑色變成紅色，石灰水變渾濁	2CuO+C  高溫  .   2Cu+CO2↑，Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

Answer 1

分析：探究性題目的做法是大膽推測(cè)，但要有合理的依據(jù)，不能憑空猜想；根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；根據(jù)題目信息（黑色粉末）可知，黑色物質(zhì)可以是題目所說(shuō)的三種情況．
（1）根據(jù)氧化銅、碳和硫酸的性質(zhì)及其產(chǎn)物的顏色即可．
（2）碳和氧化銅在高溫情況下會(huì)發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行分析判斷．
（3）依據(jù)反應(yīng)前后元素的守恒定律分析判斷；
（4）依據(jù)碳和氧化銅在高溫情況下會(huì)發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可．

解答：解：根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后元素的種類不變；堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；結(jié)合題目信息（黑色粉末）可知，氧化銅和碳都是黑色固體；所以黑色物質(zhì)可以是題目所說(shuō)的三種情況；故答案為：化學(xué)變化過(guò)程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．
（1）氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，硫酸銅水溶液的顏色是藍(lán)色的，所以現(xiàn)象應(yīng)該是試管中溶液變成藍(lán)色，黑色固體消失（或沒有黑色固體剩余）．
（2）氧化銅和碳在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)生成銅和二氧化碳，所以在高溫條件下，氧化銅和碳不會(huì)同時(shí)存在，所以理由是在加熱的條件下，氧化銅和單質(zhì)碳能發(fā)生反應(yīng)．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后元素的種類、質(zhì)量均不發(fā)生改變；依據(jù)堿式碳酸銅的化學(xué)式是Cu₂（OH）₂CO₃，可知反應(yīng)前的碳的質(zhì)量是：5.0×（

12

222

×100%）═0.27g，但是黑色粉末的質(zhì)量是3.6g，因此排除②．
（4）假如是氧化銅和碳的混合物，它們?cè)诟邷貤l件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，二氧化碳的性質(zhì)非常特殊，那就是通入澄清石灰水會(huì)使石灰水變渾濁．以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)即可
故答案為：化學(xué)變化過(guò)程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．
（1）試管中溶液變藍(lán)色，黑色固體消失
（2）炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應(yīng)生成銅與二氧化碳
（3）5.0gCu₂（OH）₂CO₃含碳元素的質(zhì)量：

12

222

×5.0g=0.27，因?yàn)?.27g＜3.6g，故②錯(cuò)誤
（4）

步 驟	現(xiàn) 象	結(jié)論（化學(xué)方程式）
取黑色粉末放于試管中加強(qiáng)熱，并將生成氣體通入澄清石灰水中	粉末由黑色變成紅色，石灰水變渾濁	2CuO+C  高溫  .   2Cu+CO2↑，Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

點(diǎn)評(píng)：此題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，做這類題目要有充足的知識(shí)和大膽的推測(cè)，這就要求學(xué)生平時(shí)多記一些物質(zhì)的性質(zhì)和特點(diǎn)（顏色，狀態(tài)），以便在解題時(shí)能靈活應(yīng)用．