Question

CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生藍綠色沉淀，以下是某興趣小組對沉淀組成的探究。
【提出假設】
假設1：沉淀為Cu (OH)₂
假設2：沉淀為         
假設3：沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCuCO₃·mCu (OH)₂]
【查閱資料】無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設均不含結晶水）。
【定性探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干；
步驟2：甲同學取一定量固體，用氣密性良好的如下裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗；

（1）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現象，證明假設   成立。
（2）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗證上述所有假設，該試劑是     （填代號）。
a．濃硫酸     b．無水CuSO₄    c．堿石灰    d．P₂O₅
（3）乙同學更換B試劑后驗證假設3成立的實驗現象是                           。
【定量探究】
（4）乙同學進一步探究假設3中固體的組成：
①乙同學查得一些物質在20℃的數據（如下表）后，將C中的澄清石灰水改為Ba(OH)₂溶液，其原因是           （雙選，填代號）

溶解度(S)/g		溶度積(Ksp)		摩爾質量(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為強堿，Ca(OH)₂為弱堿
c．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的質量大于CaCO₃，測量誤差小
d．相同條件下，CaCO₃的溶解度明顯大于BaCO₃
②若所取藍綠色固體質量為54.2 g，實驗結束后裝置B的質量增加5.4 g，C中的產生沉淀的質量為39.4 g。則該藍綠色固體的化學式為                       。

Answer 1

CuCO₃（1分）
（1）1（1分）
（2）b（2分）；
（3）A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產生（3分）【A、B、C中每個現象各1分】
（4）①ac（2分）【漏一個得1分，錯一個倒扣1分，扣完為止】
②2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂（3分）

試題分析：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生藍綠色沉淀的原因可能是銅離子和碳酸根離子發(fā)生雙水解反應生成Cu (OH)₂沉淀、銅離子與碳酸根離子結合生成CuCO₃沉淀、上述兩類反應均發(fā)生時生成的堿式碳酸銅沉淀；（1）由實驗現象可知，藍綠色固體受熱分解無CO₂生成，說明其組成中無碳酸銅，則只有假設1成立；（2）白色的無水CuSO₄遇水變藍，因此B裝置的無水氯化鈣改為無水硫酸銅，便可驗證上述所有假設；若A中固體變?yōu)楹谏�，B中白色固體變藍、C中澄清石灰水變渾濁，則假設3成立；（4）Ba(OH)₂、Ca(OH)₂溶解度分別為3.89g、0.16g，故a正確；Ba(OH)₂、Ca(OH)₂都是強堿，故b錯誤； BaCO₃、CaCO₃摩爾質量的數值分別為197、100，故c正確；CaCO₃、BaCO₃溶度積相差較小，故d錯誤；（5）由題意可知m(H₂O)=5.4g，m(BaCO₃)=39.4g，由m/M可知，n(H₂O)=0.3mol，n(BaCO₃)=0.2mol，由氫、碳守恒關系式nCuCO₃·mCu (OH)₂～mH₂O～nCO₂～nBaCO₃可知，m/n=0.3/0.2=3/2，則該物質化學式為分別為2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂。