3.某校甲、乙兩興趣小組進(jìn)行硫酸銅溶液與與氫氧化鈉溶液的實(shí)驗(yàn).
甲組實(shí)驗(yàn):先往試管中各加入2mL 10%的CuSO4溶液,再往試管中加入5mL 10%的NaOH溶液,觀察到試管中有藍(lán)色沉淀生成.
乙組實(shí)驗(yàn):先往試管中各加入2mL 10%的CuSO4溶液,再往試管中加入2滴10%的NaOH溶液,觀察到試管中有淺綠色沉淀生成(與甲組的沉淀顏色差別較大).
【實(shí)驗(yàn)討論】甲組實(shí)驗(yàn)中的藍(lán)色沉淀是氫氧化銅,寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式:CuSO4+2NaOH═Cu(OH)2↓+Na2SO4
那么乙組實(shí)驗(yàn)中淺綠色沉淀是什么呢?
【查閱資料】
(1)NaOH溶液和CuSO4溶液反應(yīng)可生成多種組成的堿式硫酸銅,它們都是淺綠色固體.如Cu2(OH)2SO4、Cu3(OH)4SO4或Cu4(OH)6SO4,它們的相對(duì)分子質(zhì)量分別為258、356、454.
(2)各種組成的堿式硫酸銅,受熱均會(huì)分解.
(3)SO2氣體能使酸性高錳酸鉀稀溶液褪色.
(4)白色的無(wú)水CuSO4固體吸收水蒸氣后變成變藍(lán)色固體.
【實(shí)驗(yàn)探究】該小組對(duì)堿式硫酸銅產(chǎn)生了興趣,想探究堿式硫酸銅受熱分解的產(chǎn)物.
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】取少量堿式硫酸銅加入試管中并按以下流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,試管中殘留有黑色固體,滴入稀硫酸黑色固體溶解,溶液呈藍(lán)色,證明黑色固體是CuO;B中無(wú)水CuSO4變藍(lán)色,證明有水(或H2O)生成;C中現(xiàn)象為酸性高錳酸鉀溶液褪色,證明生成SO2;D中氣體能使帶火星木條復(fù)燃,證明生成O2
【實(shí)驗(yàn)反思】
(1)當(dāng)NaOH溶液和CuSO4溶液反應(yīng)時(shí),只要控制CuSO4溶液的量一定,NaOH溶液
不足(填“過(guò)量”或“不足”)時(shí)就能生成淺綠色沉淀.
(2)若堿式硫酸銅Cu3(OH)4SO4可表示為:2Cu(OH)2•CuSO4,則Cu4(OH)6SO4還可表示為:3Cu(OH)2•CuSO4
【拓展延伸】
(1)當(dāng)反應(yīng)物相同,而反應(yīng)物的量不同,產(chǎn)物可能不同.試另舉一個(gè)例子:碳充分燃燒生成二氧化碳,不充分燃燒生成一氧化碳.
(2)當(dāng)反應(yīng)物相同,而反應(yīng)條件不同時(shí),產(chǎn)物也可能不同.如常溫下二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸;在光照作用下,二氧化碳和水在植物的葉子中發(fā)生光合作用生成氧氣.
(3)為了確定所得淺綠色沉淀的組成,再進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn),取8.9g堿式硫酸銅(假設(shè)化學(xué)式為:aCu(OH)2•bCuSO4)放入試管中加熱,充分反應(yīng)后生成了0.9g水,通過(guò)計(jì)算確定所得淺綠色沉淀的化學(xué)式為Cu3(OH)4SO4

分析 氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉;
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷物質(zhì)的組成,根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)可以判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;
碳完全燃燒生成二氧化碳,不完全燃燒生成一氧化碳;
根據(jù)物質(zhì)中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其提供的數(shù)據(jù)可以判斷物質(zhì)的組成.

解答 解:【實(shí)驗(yàn)討論】
得到的藍(lán)色沉淀一定是氫氧化銅,氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu(OH)2↓.
故填:2NaOH+CuSO4═Na2SO4+Cu(OH)2↓.
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】
B中無(wú)水CuSO4變藍(lán)色,證明有有水生成;由于SO2氣體能使酸性高錳酸鉀稀溶液褪色,所以C中酸性高錳酸鉀溶液褪色,證明生成SO2
【實(shí)驗(yàn)反思】
(1)5mL氫氧化鈉溶液的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于乙2滴氫氧化鈉溶液的體積,因此NaOH溶液不足時(shí)就能生成淺綠色沉淀,此實(shí)驗(yàn)利用的科學(xué)方法是控制變量法.
(2)因?yàn)閴A式硫酸銅可表示為aCu(OH)2•bCuSO4,則Cu4(OH)6SO4還可表示為:3Cu(OH)2•CuSO4
故填:3Cu(OH)2•CuSO4
【拓展延伸】
(1)當(dāng)反應(yīng)物的量不同,產(chǎn)物可能不同,例如碳燃燒時(shí),氧氣足量時(shí)生成二氧化碳,氧氣不足時(shí)生成一氧化碳.
故填:碳燃燒時(shí),氧氣足量時(shí)生成二氧化碳,氧氣不足時(shí)生成一氧化碳.
(2)根據(jù)常溫下二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸;在光照作用下,二氧化碳和水在植物的葉子中發(fā)生光合作用生成氧氣,可知當(dāng)反應(yīng)物相同,而反應(yīng)條件不同時(shí),產(chǎn)物也可能不同.
故填:反應(yīng)條件;
(3)0.9g水中氫元素的質(zhì)量為:0.9g×$\frac{2}{18}×$100%═0.1g,
則堿式硫酸銅中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{0.1g}{8.9g}$×100%=1.12%,
Cu2(OH)2SO4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{2}{258}$×100%=0.78%,
Cu3(OH)4SO4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{4}{356}$×100%=1.12%,
Cu4(OH)6SO4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{6}{454}$×100%=1.32%,
根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可知,所得淺綠色沉淀的化學(xué)式為Cu3(OH)4SO4
故填:Cu3(OH)4SO4
答案:
CuSO4+2NaOH═Cu(OH)2↓+Na2SO4
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】
水(或H2O);   酸性高錳酸鉀稀溶液的紫色褪色(或紫色變淺)
【實(shí)驗(yàn)反思】
(1)不足;
(2)3Cu(OH)2•CuSO4
【拓展延伸】
(1)碳充分燃燒生成二氧化碳,不充分燃燒生成一氧化碳(其他合理答案也可)
(2)反應(yīng)條件;
(3)2Cu(OH)2•CuSO4 (或Cu3(OH)4SO4

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn),是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提,因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn),為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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