Question

3．某校甲、乙兩興趣小組進行硫酸銅溶液與與氫氧化鈉溶液的實驗．
甲組實驗：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，觀察到試管中有藍色沉淀生成．
乙組實驗：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）．
【實驗討論】甲組實驗中的藍色沉淀是氫氧化銅，寫出反應的化學方程式：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
那么乙組實驗中淺綠色沉淀是什么呢？
【查閱資料】
（1）NaOH溶液和CuSO₄溶液反應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，它們的相對分子質量分別為258、356、454．
（2）各種組成的堿式硫酸銅，受熱均會分解．
（3）SO₂氣體能使酸性高錳酸鉀稀溶液褪色．
（4）白色的無水CuSO₄固體吸收水蒸氣后變成變藍色固體．
【實驗探究】該小組對堿式硫酸銅產生了興趣，想探究堿式硫酸銅受熱分解的產物．
【實驗設計】取少量堿式硫酸銅加入試管中并按以下流程進行實驗：

實驗結束后，試管中殘留有黑色固體，滴入稀硫酸黑色固體溶解，溶液呈藍色，證明黑色固體是CuO；B中無水CuSO₄變藍色，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燃，證明生成O₂．
【實驗反思】
（1）當NaOH溶液和CuSO₄溶液反應時，只要控制CuSO₄溶液的量一定，NaOH溶液
不足（填“過量”或“不足”）時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）當反應物相同，而反應物的量不同，產物可能不同．試另舉一個例子：碳充分燃燒生成二氧化碳，不充分燃燒生成一氧化碳．
（2）當反應物相同，而反應條件不同時，產物也可能不同．如常溫下二氧化碳和水反應生成碳酸；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，再進行后續(xù)實驗，取8.9g堿式硫酸銅（假設化學式為：aCu（OH）₂•bCuSO₄）放入試管中加熱，充分反應后生成了0.9g水，通過計算確定所得淺綠色沉淀的化學式為Cu₃（OH）₄SO₄．

Answer 1

分析 氫氧化鈉和硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉；
根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷物質的組成，根據(jù)物質的性質可以判斷實驗現(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)物質中氫元素的質量分數(shù)及其提供的數(shù)據(jù)可以判斷物質的組成．

解答 解：【實驗討論】
得到的藍色沉淀一定是氫氧化銅，氫氧化鈉和硫酸銅反應的化學方程式為：2NaOH+CuSO₄═Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓．
故填：2NaOH+CuSO₄═Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓．
【實驗設計】
B中無水CuSO₄變藍色，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．
【實驗反思】
（1）5mL氫氧化鈉溶液的體積遠遠大于乙2滴氫氧化鈉溶液的體積，因此NaOH溶液不足時就能生成淺綠色沉淀，此實驗利用的科學方法是控制變量法．
（2）因為堿式硫酸銅可表示為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）當反應物的量不同，產物可能不同，例如碳燃燒時，氧氣足量時生成二氧化碳，氧氣不足時生成一氧化碳．
故填：碳燃燒時，氧氣足量時生成二氧化碳，氧氣不足時生成一氧化碳．
（2）根據(jù)常溫下二氧化碳和水反應生成碳酸；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，可知當反應物相同，而反應條件不同時，產物也可能不同．
故填：反應條件；
（3）0.9g水中氫元素的質量為：0.9g×$\frac{2}{18}×$100%═0.1g，
則堿式硫酸銅中氫元素的質量分數(shù)為：$\frac{0.1g}{8.9g}$×100%=1.12%，
Cu₂（OH）₂SO₄中氫元素的質量分數(shù)為：$\frac{2}{258}$×100%=0.78%，
Cu₃（OH）₄SO₄中氫元素的質量分數(shù)為：$\frac{4}{356}$×100%=1.12%，
Cu₄（OH）₆SO₄中氫元素的質量分數(shù)為：$\frac{6}{454}$×100%=1.32%，
根據(jù)計算的結果可知，所得淺綠色沉淀的化學式為Cu₃（OH）₄SO₄．
故填：Cu₃（OH）₄SO₄．
答案：
CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
【實驗設計】
水（或H₂O）；   酸性高錳酸鉀稀溶液的紫色褪色（或紫色變淺）
【實驗反思】
（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）反應條件；
（3）2Cu（OH）₂•CuSO₄ （或Cu₃（OH）₄SO₄）

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．