Question

13．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)將CuSO₄溶液逐滴加入含少量NaOH的Na₂CO₃溶液中，觀察到有藍(lán)綠色沉淀生成．他們對(duì)藍(lán)綠色沉淀進(jìn)行了如下探究．
I．定性探究
【提出問(wèn)題】藍(lán)綠色沉淀是什么？
【猜想】猜想1：藍(lán)綠色沉淀為Cu（OH）₂，作出此猜想的理由是2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄（用化學(xué)方程式表示）；
猜想2：藍(lán)綠色沉淀為CuCO₃，作出此猜想的理由是CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄（用化學(xué)方程式表示）；
猜想3：藍(lán)綠色沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為Cu_x （OH）_y（CO₃）_z]．
【查閱資料】①無(wú)水CuSO₄是白色粉末，遇水會(huì)變藍(lán)色．
②堿石灰的主要成分是生石灰和氫氧化鈉固體．
③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）．
【實(shí)驗(yàn)探究】步驟1：將所得懸濁液過(guò)濾，先用蒸餾水洗滌，再用無(wú)水乙醇洗滌，晾干．
步驟2：取一定量所得固體，用如下裝置（夾持儀器未畫(huà)出）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

【問(wèn)題與討論】
（1）檢查上述裝置氣密性的實(shí)驗(yàn)操作是：用酒精燈微熱試管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時(shí)間后，C中導(dǎo)管內(nèi)形成
水柱，則證明裝置的氣密性良好．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到B中白色固體變藍(lán)（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），C中產(chǎn)生白色沉淀（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），
證明猜想3正確．
Ⅱ．定量探究
【提出問(wèn)題】如何確定藍(lán)綠色沉淀的組成？
[實(shí)驗(yàn)探究】某同學(xué)準(zhǔn)確稱藍(lán)綠色固體32.0g，用如下裝置（夾持儀器未畫(huà)出）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
步驟1：打開(kāi)止水夾K₁、K₂，關(guān)閉K₃，通入空氣，一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾K₁、K₂，打開(kāi)K₃；
步驟2：點(diǎn)燃酒精燈，待C中硬質(zhì)玻璃管中固體完全變成黑色粉末，打開(kāi)止水夾K₁，繼續(xù)通入空氣至冷卻到室溫．
【問(wèn)題與討論】
（3）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳．
（4）硬質(zhì)玻璃管中固體完全變成黑色粉末后繼續(xù)通入空氣的目的是將裝置中分解產(chǎn)生的二氧化碳全部排入E裝置中．
【數(shù)據(jù)處理】
（5）若實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，C中硬質(zhì)玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為24.0g，E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為19.7g．則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為Cu₃（OH）₄CO₃（列出計(jì)算過(guò)程）．
【反思與提高】
（6）E中用Ba（OH）₂飽和溶液代替澄清石灰水的原因有：①BaCO₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于CaCO₃，生成沉淀的質(zhì)量大，稱量誤差�。虎贐a（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．

Answer 1

分析 I．定性探究
【猜想】
氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉；
硫酸銅和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉；
【問(wèn)題與討論】
凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；   
Ⅱ．定量探究
【問(wèn)題與討論】
氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
【數(shù)據(jù)處理】
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算和判斷；
【反思與提高】
氫氧化鋇的溶解度大于氫氧化鈣的溶解度．

解答 解：I．定性探究
【猜想】猜想1：藍(lán)綠色沉淀為Cu（OH）₂，作出此猜想的理由是氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
故填：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
猜想2：藍(lán)綠色沉淀為CuCO₃，作出此猜想的理由是硫酸銅和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄．
故填：CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄．
【問(wèn)題與討論】
（1）檢查上述裝置氣密性的實(shí)驗(yàn)操作是：用酒精燈微熱試管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時(shí)間后，C中導(dǎo)管內(nèi)形成
水柱，則證明裝置的氣密性良好．
故填：用酒精燈微熱試管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時(shí)間后，C中導(dǎo)管內(nèi)形成
水柱，則證明裝置的氣密性良好．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到B中白色固體變藍(lán)，C中產(chǎn)生白色沉淀，證明猜想3正確．
故填：白色固體變藍(lán)；產(chǎn)生白色沉淀．
Ⅱ．定量探究
【問(wèn)題與討論】
（3）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳．
故填：吸收空氣中的二氧化碳．
（4）硬質(zhì)玻璃管中固體完全變成黑色粉末后繼續(xù)通入空氣的目的是將裝置中分解產(chǎn)生的二氧化碳全部排入E裝置中．
故填：將裝置中分解產(chǎn)生的二氧化碳全部排入E裝置中．
【數(shù)據(jù)處理】
（5）解：設(shè)32.0g固體分解產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量為x，
CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，
44    197
x         19.7g
$\frac{44}{x}$=$\frac{197}{19.7g}$，
x=4.4g m（C）=4.4g×$\frac{12}{44}$×100%=1.2g，
32.0g固體分解生成水的質(zhì)量為32.0g-24.0-4.4g=3.6g，m（H）=3.6g×$\frac{2}{18}$×100%=0.4g，
24.0gCuO中m（Cu）=24.0g×$\frac{64}{80}$×100%=19.2g，
32.0g固體中m（O）=32.0-19.2g-1.2g-0.4g=11.2g，
32.0g固體Cu、C、O、H四種元素的質(zhì)量比為：19.2：1.2：11.2：0.4，
32.0g固體Cu、C、O、H四種元素的原子個(gè)數(shù)比為3：1：7：4，
化學(xué)式為Cu₃（OH）₄CO₃．
故填：Cu₃（OH）₄CO₃．
【反思與提高】
（6）E中用Ba（OH）₂飽和溶液代替澄清石灰水的原因有：①BaCO₃的相對(duì)分子質(zhì)量大于CaCO₃，生成沉淀的質(zhì)量大，稱量誤差�。虎贐a（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．
故填：Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性很強(qiáng)，考查了多方面的知識(shí)，還給出了一些信息，從所給信息中提取出有用的信息才能正確回答問(wèn)題，難度較大．