Question

12．某學生研究小組欲探究CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生的藍綠色沉淀組成，小組進行下列實驗探究．
【提出假設】
假設1：沉淀為Cu（OH）₂
假設2：沉淀為CuCO₃
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）．
【物質成分探究】
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
步驟2：甲同學取一定量固體，用氣密性良好的如圖裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗，請回答下列問題：

（1）假設2中的沉淀為CuCO₃．
（2）假設1中沉淀為Cu（OH）₂的理論依據是碳酸根水解，溶液中含有較多的OH^-．
（3）無水乙醇洗滌的目的利用乙醇的易揮發(fā)，帶走洗滌的水．
（4）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象，證明假設1（填寫序號）成立．
（5）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用無水CuSO₄試劑后，便可驗證上述所有假設．
（6）乙同學更換B試劑后驗證假設3成立的實驗現(xiàn)象是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．
（7）在假設3成立的前提下，某同學考慮用Ba（OH）₂代替Ca（OH）₂，測定藍綠色固體的化學式，若所取藍綠色固體質量為27.1g，實驗結束后裝置B的質量增加2.7g，C中的產生沉淀的質量為19.7g．則該藍綠色固體的化學式為2CuCO₃•3Cu（OH）₂或3Cu（OH）₂•2CuCO₃或Cu₅（OH）₆（CO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）提出假設：氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀；
（2）Na₂CO₃溶液中碳酸根能水解，產生氫氧根離子，所以與CuSO₄溶液混合產生的藍綠色沉淀可能為氫氧化銅；
加熱時，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，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅；
（3）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；
（4）加熱時，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，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅；
（5）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產生的物質成分；
（6）依據（5）的分析表述實驗現(xiàn)象；
（7）B中吸收的是水，C中吸收的是二氧化碳，根據質量守恒定律測得氧化銅的質量，根據原子守恒確定其化學式．

解答 解：（1）CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產生藍綠色沉淀，可能是反應生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或是堿式碳酸銅，假設1中沉淀為Cu（OH）₂，假設2為CuCO₃，
故答案為：CuCO₃；
（2）Na₂CO₃溶液中碳酸根能水解，產生氫氧根離子，所以與CuSO₄溶液混合產生的藍綠色沉淀可能為氫氧化銅，
故答案為：碳酸根水解，溶液中含有較多的OH^-；
（3）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；
（4）加熱時，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，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象證明一定不含有碳酸銅，現(xiàn)象的產生為氫氧化銅，假設1正確，
故答案為：1；
（5）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產生的物質成分，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，所以要將上圖中B裝置的試劑改用無水CuSO₄，
故答案為：無水CuSO₄；
（6）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，是否變藍色驗證是否生成水，裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以證明假設是否正確的現(xiàn)象為：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，
故答案為：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；
（7）B中吸收的是水，水的物質的量=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據碳原子守恒得二氧化碳的物質的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，氧化銅的物質的量=$\frac{27.1g-2.7g-0.1mol×44g．mol}{80g/mol}$=0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學式為：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．

點評 本題考查了探究物質的組成和含量的測定，明確物質的性質探究實驗的基礎，難點是化學式的確定，難度較大．