Question

3．某學(xué)生化學(xué)課外興趣小組欲探究CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生的藍(lán)綠色沉淀組成，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)探究．
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：沉淀為CuCO₃；
假設(shè)2：沉淀為Cu（OH）₂；
假設(shè)3：沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為nCu（OH）₂•mCuCO₃]．
【查閱資料】這三種沉淀受熱均易分解，都生成黑色固體CuO．
【實(shí)驗(yàn)探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，先用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風(fēng)干；
步驟2：取一定量所得固體，用如圖裝置（夾持儀器未畫）進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；

【問題討論】
（1）假設(shè)2中的沉淀為Cu（OH）₂，提出該假設(shè)的理論依據(jù)是碳酸根水解，溶液中含有較多的OH^-
（2）步驟1用無水乙醇洗滌，再風(fēng)干的目的利用乙醇的易揮發(fā)，帶走洗滌的水；
（3）裝置D裝有堿石灰的干燥管所起的作用是利用乙醇的易揮發(fā)，帶走洗滌的水
（4）若反應(yīng)后A中藍(lán)綠色固體變黑，C中澄清石灰水變渾濁，證明假設(shè)假設(shè)2（填寫序號(hào)）一定不成立
（5）乙同學(xué)認(rèn)為只要將圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，通過觀察便可驗(yàn)證上述所有假設(shè)，該試劑是b（填代號(hào)）
a．濃硫酸           b．無水CuSO₄          c．堿石灰      d．P₂O₅
（6）該小組經(jīng)試驗(yàn)確定假設(shè)3成立，他們想進(jìn)一步測(cè)定藍(lán)綠色固體的化學(xué)式，丙同學(xué)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)（如下表）后，建議將C中的澄清石灰水改為Ba（OH）₂溶液，其原因是ac（雙選，填代號(hào)）

溶解度（s）/g		溶度積（Ksp）		摩爾質(zhì)量（M）g/mol
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(qiáng)堿，Ca（OH）₂為弱堿
c．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的質(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差小
d．相同條件下，CaCO₃的溶解度明顯大于BaCO₃
（7）作上述調(diào)整后，若所取藍(lán)綠色固體質(zhì)量為27.1g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后裝置B中無水氯化鈣的質(zhì)量增加2.7g，C中氫氧化鋇溶液里產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為19.7g．則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）Na₂CO₃溶液中碳酸根能水解，產(chǎn)生氫氧根離子，所以與CuSO₄溶液混合產(chǎn)生的藍(lán)綠色沉淀可能為氫氧化銅；
（2）用無水乙醇洗滌懸濁液，可以洗去固體中殘留的水分，乙醇具有揮發(fā)性；
（3）裝置D裝有堿石灰的干燥管防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入影響測(cè)定結(jié)果；
（4）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；
（5）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；
（6）依據(jù)圖表中數(shù)據(jù)分析判斷溶質(zhì)溶解度和質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差大小分析，Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩爾質(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差小；
（7）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：（1）CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，可能是反應(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，假設(shè)1為CuCO₃，假設(shè)2中沉淀為Cu（OH）₂，假設(shè)3：沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為nCu（OH）₂•mCuCO₃]，Na₂CO₃溶液中碳酸根能水解，產(chǎn)生氫氧根離子，所以與CuSO₄溶液混合產(chǎn)生的藍(lán)綠色沉淀可能為氫氧化銅，
故答案為：Cu（OH）₂；碳酸根水解，溶液中含有較多的OH^-；
（2）所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，可以洗去固體中殘留的水分，通風(fēng)晾干可以讓乙醇完全揮發(fā)，
故答案為：利用乙醇的易揮發(fā)，帶走洗滌的水；
（3）裝置D裝有堿石灰的干燥管所起的作用是：防止外界空氣中的二氧化碳及水蒸氣加入C中，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，
故答案為：防止外界空氣中的二氧化碳及水蒸氣加入C中，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
（4）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，若反應(yīng)后A中藍(lán)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(shè)2正確，
故答案為：假設(shè)2；
 （5）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，
故答案為：b；
（6）Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩爾質(zhì)量大于CaCO₃，測(cè)量誤差��；氫氧化鈣為強(qiáng)堿，CaCO₃的溶解度和BaCO₃溶解度相差不大，
故答案為：ac；
（7）B中吸收的是水，水的物質(zhì)的量=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，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(zhì)的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，氧化銅的物質(zhì)的量=$\frac{27.1g-2.7g-0.1mol×44g/mol}{80g/mol}$=0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學(xué)式為：2 CuCO₃•3Cu（OH）₂  或 3Cu（OH）₂•2 CuCO₃  或  Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，
故答案為：2 CuCO₃•3Cu（OH）₂  或 3Cu（OH）₂•2 CuCO₃  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，題目難度較大．