Question

1．某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，將CuSO₄溶液與K₂CO₃溶液混合會(huì)產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀．他們對(duì)沉淀的組成很感興趣，決定采用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行探究．
（1）【提出假設(shè)】假設(shè)1：所得沉淀為Cu（OH）₂；
假設(shè)2：所得沉淀為CuCO₃；（填化學(xué)式）
假設(shè)3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為mCu（OH）₂•nCuCO₃]．
【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）．
【定性探究】
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，風(fēng)干；
步驟2：甲同學(xué)取一定量固體，用氣密性良好的如裝置如圖（夾持儀器未畫）進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；

（2）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)1成立．
（3）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，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(wú)水CuSO₄    C．堿石灰    D．P₂O₅
（4）乙同學(xué)驗(yàn)證假設(shè)3成立的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是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．
【定量探究】
（5）乙同學(xué)進(jìn)一步探究假設(shè)3中固體的組成：
①乙同學(xué)查得一些物質(zhì)在常溫時(shí)的數(shù)據(jù)（如下表）后，將C中的澄清石灰水改為Ba（OH）₂溶液，其原因是AC（填代號(hào)）．

溶解度（S）/p		溶度積（Ksp）		摩爾質(zhì)量（M）/g•mol-1
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
②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的質(zhì)量增加2.7g，C中產(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；A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀分析藍(lán)綠色沉淀成分；
（2）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；
（3）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；
（4）假設(shè)3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為mCu（OH）₂•nCuCO₃]，需根據(jù)氫氧化銅、碳酸銅受熱分解分析現(xiàn)象；
（5）①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；
②B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，2CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水．

解答 解：（1）氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀，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中沉淀為Cu（OH）₂，假設(shè)2為CuCO₃，
故答案為：CuCO₃；
（2）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(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，
故答案為：1；
（3）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，
故答案為：B；
（4）假設(shè)3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為mCu（OH）₂•nCuCO₃]，無(wú)論氫氧化銅、碳酸銅分解，裝置A中加熱都會(huì)變化為黑色固體，裝置B選擇無(wú)水硫酸銅，根據(jù)是否變藍(lán)色驗(yàn)證是否生成水，根據(jù)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)綠色固體變黑色說(shuō)明氫氧化銅、碳酸銅分解，B中無(wú)水CuSO₄固體變藍(lán)說(shuō)明存在Cu（OH）₂，C中有白色沉淀產(chǎn)生說(shuō)明存在CuCO₃，即能驗(yàn)證假設(shè)3成立，
故答案為：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；
（5）①Ba（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�。粴溲趸�鈣為強(qiáng)堿，CaCO₃的溶解度和BaCO₃溶解度相差不大，
故答案為：AC；
②B中吸收的是水，水的物質(zhì)的量n=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=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：2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂，CuCO₃•3Cu（OH）₂受熱分解生成CuO、二氧化碳和水，其反應(yīng)的方程為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑，
故答案為：2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂；2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究藍(lán)綠色沉淀的組成和含量的測(cè)定，明確氫氧化銅、碳酸銅、氧化銅的性質(zhì)是解答關(guān)鍵，難點(diǎn)是化學(xué)式的確定，題目難度中等．