Question

2．將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍(lán)色固體．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)藍(lán)色固體的成分進(jìn)行了如下探究．請(qǐng)完成下列各題

（一）猜想與假設(shè)：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）．
猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈酸（填“酸”或“堿”）性．
猜想三：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（二）資料查閱：
①Cu（OH）₂和CuCO₃晶體均不帶結(jié)晶水；   ②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物．
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．固體的獲取：（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體．
（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸（硝酸、硫酸），無氣泡產(chǎn)生．藍(lán)色固體澄清石灰水無水CuSO4
Ⅱ．用如圖所示裝置，定性探究固體的成分．
（3）若用裝置A、B組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B中無現(xiàn)象，則猜想二正確；
（4）若用裝置A、C組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C中無現(xiàn)象，則猜想一正確；
（5）小組同學(xué)將裝置按 A、C、B（填“B”、“C”）的順序組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證出猜想三是正確的，實(shí)驗(yàn)中：B中的現(xiàn)象為澄清的石灰水變渾濁，C中的現(xiàn)象為白色固體變藍(lán)．
結(jié)論：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
Ⅲ．固體成分定量測(cè)定：已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃∽68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃∽220℃．設(shè)固體的組成為aCu（OH）₂•bCuCO₃．小組同學(xué)用熱分析儀對(duì)固體進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成固體質(zhì)量變化與分解溫度的關(guān)系如圖D，請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問題：
（6）寫出A B、C D段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：
AB段：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
CD段：CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑；
（7）通過計(jì)算可得：a：b=2：1．
（8）若將24.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后固體的質(zhì)量/g溫度/℃質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】猜想一：根據(jù)碳酸鈉和硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀進(jìn)行分析，
猜想二：根據(jù)氫氧根離子會(huì)與銅離子生成氫氧化銅沉淀進(jìn)行分析，
【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】（1）分離固液混合物的方法是過濾．
（2）判斷固體洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是看還有沒有碳酸鈉．
（3）（4）（5）Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成水和氧化銅，碳酸銅受熱分解生成二氧化碳和氧化銅，根據(jù)它們受熱分解的生成物來判斷哪種猜想正確．
（6）Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃，可知AB段為氫氧化銅在分解，CD段為碳酸銅在分解．
（7）氫氧化銅受熱過程中固體減少的質(zhì)量是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量，碳酸銅在受熱過程中減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量．
（8）剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會(huì)減少，根據(jù)氧化銅中所含的兩種元素可猜想可能是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計(jì)算會(huì)發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．

解答 解：猜想一：碳酸鈉和硫酸銅反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，故答案為：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄
猜想二：碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，在水中會(huì)進(jìn)行水解生成氫氧根離子，顯堿性，故答案為：堿
Ⅰ．（1）分離固液混合物的方法是過濾．故答案為：過濾
（2）固體洗凈，固體中將沒有碳酸鈉，最后洗滌液中也沒有碳酸鈉，只需要證明最后洗滌液中沒有碳酸根離子就行了．故答案為：取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸（硝酸、硫酸），無氣泡產(chǎn)生；或滴加BaCl₂[或Ba（OH）₂、Ba（NO₃）₂]或CaCl₂[或Ca（OH）₂、Ca（NO₃）₂]溶液，無沉淀產(chǎn)生．
Ⅱ．（3）Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物．則氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，碳酸銅受熱分解生成氧化銅和二氧化碳．石灰水不變渾濁，說明沒有二氧化碳生成，固體中就沒有碳酸銅，只有氫氧化銅．故答案為：二
（4）無水硫酸銅不變藍(lán)說明沒有水生成，固體中就沒有氫氧化銅，只有碳酸銅．故答案為：一
（5）要證明生成物中有水和二氧化碳，應(yīng)先證明水再證明二氧化碳，若先證明二氧化碳的話，即使原氣體中沒有水蒸汽，氣體通過石灰水后也會(huì)從石灰水中帶出水蒸汽．
故選C；B；   澄清的石灰水變渾濁；   白色固體變藍(lán)
（6）AB段的溫度大于60℃但是沒有超過200℃，從圖象中看出也不超過100℃，符合氫氧化鐵的分解溫度，故答案為：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
CD段的溫度超過了200℃，符合碳酸銅的分解溫度，故答案為：CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑
（7）AB段減少的是水的質(zhì)量，根據(jù)水的質(zhì)量可求出氫氧化銅的質(zhì)量．
設(shè)氫氧化銅的質(zhì)量為x
Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O
98              18
x            32g-28.4g
$\frac{98}{x}$=$\frac{18}{32g-28.4g}$
x=19.6g
CD段減少的是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸銅的質(zhì)量．
設(shè)碳酸銅的質(zhì)量為y
CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑
124            44
y          28.4g-24g
$\frac{124}{y}$=$\frac{44}{28.4g-24g}$
y=12.4g
x：y=19.6g：12.4g=49：31
氫氧化銅的相對(duì)分子質(zhì)量為98，碳酸銅的相對(duì)分子質(zhì)量為124．
a：b=$\frac{49}{98}$：$\frac{31}{124}$=2：1
故答案為：2：1

（8）氧化銅加熱后質(zhì)量又會(huì)減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=24g×$\frac{16}{80}$=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．
故答案為：4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 檢驗(yàn)混合物中的水蒸汽和二氧化碳時(shí)，應(yīng)先檢驗(yàn)水蒸汽，再檢驗(yàn)二氧化碳，因?yàn)槿粝葯z驗(yàn)二氧化碳的話，即使原混合物中沒有水蒸汽也會(huì)從石灰水中帶出水蒸汽．除去混合物中的水蒸汽和二氧化碳時(shí)，應(yīng)先除二氧化碳，再除水蒸汽，因?yàn)槿粝瘸�水蒸汽的話，通過石灰水或氫氧化鈉溶液除二氧化碳時(shí)又會(huì)讓氣體中混入水蒸汽．