Question

將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體．某研究性學習

小組對藍色固體的成分進行了如下探究．請完成下列各題：

（一）猜想與假設：

猜想一：固體為CuCO₃，理由：　　（用化學反應方程式表示）．

猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈　　（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晶體均不帶結晶水；

②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物．

（三）設計與實驗：

Ⅰ．固體的獲取：

（1）將反應后的固、液混合物經　　、洗滌、低溫烘干得藍色固體．

（2）判斷固體已洗凈的方法及現象　　．

Ⅱ．用下圖所示裝置，定性探究固體的成分．

（3）若用裝置A、B組合進行實驗，B中無現象，則猜想　　正確；

（4）若用裝置A、C組合進行實驗，C中無現象，則猜想　　正確；

（5）小組同學將裝置按A、　　、　　（填“B”、“C”）的順序組合進行實驗，驗證出猜想三是正確的，實驗中：

B中的現象為　　，

C中的現象為　　．

結論：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．

Ⅲ．固體成分定量測定：

已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃．設固體的組成為aCu（OH）₂•bCuCO₃．小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解，獲得相關數據，繪成固體質量變化與分解溫度的關系如圖，請根據圖示回答下列問題：

（6）寫出A B、C D段發生反應的化學方程式：

AB段：　　；

CD段：　　；

（7）通過計算可得：a：b=　　．

（8）若將24.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了2.4g后質量不再改變，寫出此過程中可能發生反應的化學方程式：　　．

Answer 1

分析：

（1）分離固液混合物的方法是過濾． （2）判斷固體洗凈的標準是看還有沒有碳酸鈉． （3）（4）（5）Cu（OH）2、CuCO3受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物．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量是水的質量，根據水的質量可求出氫氧化銅的質量，碳酸銅在受熱過程中減少的是二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量可求出碳酸銅的質量． （8）剩余固體加熱到更高溫度固體的質量又會減少，根據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化為氧氣，根據計算會發現氧化銅中氧元素的質量大于固體減少的質量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉化為氧氣．

解答：

解：猜想一：Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4 猜想二：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，無沉淀產生． Ⅱ．（3）Cu（OH）2、CuCO3受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物．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從石灰水中帶出水蒸汽． 故選CB；   澄清的石灰水變渾濁；   白色固體變藍 （6）Cu（OH）2的分解溫度為66℃～68℃，CuCO3的分解溫度為200℃～220℃． 故答案為：Cu（OH）2CuO+H2O CuCO3CuO+CO2↑ （7）AB段減少的是水的質量，根據水的質量可求出氫氧化銅的質量． 設氫氧化銅的質量為x Cu（OH）2CuO+H2O 98              18 x            32g﹣28.4g x=19.6g CD段減少的是二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量可求出碳酸銅的質量． 設碳酸銅的質量為y CuCO3CuO+CO2↑ 124            44 y          28.4g﹣24g y=12.4g x：y=19.6g：12.4g=49：31 氫氧化銅的相對分子質量為98，碳酸銅的相對分子質量為124． a：b==2：1 故答案為：2：1 （8）氧化銅加熱后質量又會減少，應該是氧化銅中的氧元素轉化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質量=24g×=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉化為氧氣． 故答案為：4CuO2Cu2O+O2↑