Question

将过量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到蓝色固体．某研究性学习小组对固体沉淀的成分进行了如下探究．请完成下列各题：
（一）猜想与假设：
猜想一：固体为CuCO₃，理由：

CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄

（用化学反应方程式表示）．
猜想二：固体为Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈

碱

（填“酸”或“碱”）性．
猜想三：固体为Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（二）资料查阅：
①结晶水合物受热后易失去结晶水，如CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄+5H₂O↑；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受热易分解，各生成对应的两种氧化物．
③无水氯化钙可做吸水剂；碱石灰的主要成分为氢氧化钠固体和氧化钙
（三）设计与实验：
Ⅰ．固体的获取：
（1）将反应后的固、液混合物经

过滤

、洗涤、室温晾干得蓝色固体．
Ⅱ．用下图所示方案，初步定性探究固体的成分．

（2）无色气体为

二氧化碳（CO₂）

（3）加入足量铁屑发生反应的方程式为

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑

、

Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu

结论：猜想

二

不成立．
Ⅲ．固体组成定量测定：
设固体为aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O，为测定其组成，称取24.0g蓝色固体．继续进行实验：
【实验步骤】

图中注射器处为两个单向阀：推注射器时a关闭，b处打开；拉注射器时，a打开进空气，b关闭．
实验步骤 ①组装好装置，检查气密性；②反复推拉注射器；③称量B、C、D、E、F的质量；④关闭弹簧夹，加热B处试管直到反应不再进行；⑤打开弹簧夹，再次反复缓缓推拉注射器；⑥再次称量B、C、D、E、F的质量．
问题探究：
（4）写出Cu（OH）₂、CuCO₃分解的化学方程式

Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O↑

、

CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑

．
样品分解的总反应方程式

aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O

△   .

（a+b）CuO+（2a+2c）H₂O↑+bCO₂↑

．
说明装置B中样品没有完全反应的现象是

B中固体没有完全变黑（或装置C、装置D的质量还在变化）

（5）D中的药品为

氢氧化钠溶液（氢氧化钾或氢氧化钡等）

，作用是

吸收B中生成的二氧化碳

．
（6）进行步骤⑤的操作，是为了

将B中生成气体完全排出（使C、D充分吸收）

，该操作中推注射器时缓缓的目的是

防止气流过快，C、D不能充分吸收

．
数据处理：

	B	C	D	E	F
反应前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反应后	116.0g	253.6g	304.2g	350.2g	360.0g

（7）据下表数据，E装置质量增加的原因是

气流带出D中水蒸气

；24.0g固体分解出水的质量为

3.6g

 g，；
（8）求该固体的化学式中 a：b：c=

1：1：1

．

Answer 1

分析：（一）猜想与假设：根据方程式的书写和碳酸钠的碱性考虑；（三）设计与实验：Ⅰ：根据不溶于液体的固体和液体分离的方法考虑；Ⅱ．根据方程式的写法和二氧化碳的性质考虑；（4）根据方程式的书写方法和生成物来判断；（5）根据D中药品是用来吸收二氧化碳的考虑；（6）根据步骤⑤的操作目的和推注射器目的考虑；（7）根据E中液体的性质和方程式进行计算考虑；（8）根据反应前后原子种类和个数不变考虑．

解答：解：（一）猜想与假设：反应物是硫酸铜和碳酸钠，生成物是碳酸铜沉淀和硫酸钠；碳酸钠虽然属于盐但是显碱性，俗称为纯碱；
（三）设计与实验：（1）不溶于液体的固体和液体分离的方法是过滤；（2）由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以无色气体是二氧化碳；
（3）由于加入的硫酸是过量的，所以加入铁后，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气后面标上上升符号；由于前面加入硫酸后生成了硫酸铜，所以加入铁后，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；因为加入硫酸后产生气体，说明其中需要含有碳酸根离子，而猜想二中没有碳酸根，所以不成立；
（4）根据Cu（OH）₂、CuCO₃受热易分解，各生成对应的两种氧化物，所以氢氧化铜分解的生成物是氧化铜和水，反应条件是加热；碳酸铜分解后生成氧化铜和二氧化碳，二氧化碳后面标上上升符号，反应条件是加热；根据氢氧化铜和碳酸铜受热分解的生成物，可知aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O分解的生成物是氧化铜、水、二氧化碳；用观察法配平，二氧化碳后面标上上升符号；
（5）因为D中的药品主要是用来吸收二氧化碳的，由于二氧化碳易与碱性溶液反应，所以用氢氧化钠溶液吸收即可；
（6）进行步骤⑤的操作，是为了将B中生成气体完全排出（使C、D充分吸收），防止产生误差；该操作中推注射器时缓缓的目的是防止气流过快，C、D不能充分吸收；
（7）由于浓硫酸具有吸水性，所以E装置质量增加的原因是有水，气流带出D中水蒸气造成的；无水氯化钙可做吸水剂，所以无水氯化钙质量的增加量就是生成水的质量：253.6g-250g=3.6g；
（8）aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH2O=（a+b）CuO+（a+c）H₂O↑+bCO₂↑
根据方程式由B、C、D、E中的数据变化值，根据分解方程式算出 （a+c）/（a+b）=1、以及2b=a+c、2b=a+b 代入：2a+3b+c中，可算出a=b、a=c，即：a：b：c=1：1：1故答案为：（一）猜想与假设：
猜想一：CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄猜想二：碱性
（三）设计与实验：
（1）过滤（2）二氧化碳（CO₂）
（3）Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu
结论：猜想 二 不成立．
Ⅲ．固体成分定量测定：
问题探究：
（4）Cu（OH）₂

△   .

 CuO+H₂O↑；CuCO₃

△   .

 CuO+CO₂↑；
aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O 

△   .

（a+b）CuO+a H₂O↑+bCO₂↑．B中固体没有完全变黑（或装置C、装置D的质量还在变化）
（5）氢氧化钠溶液（氢氧化钾或氢氧化钡等），吸收B中生成的二氧化碳．
（6）将B中生成气体完全排出（使C、D充分吸收）；防止气流过快，C、D不能充分吸收．
数据处理：
（7）气流带出D中水蒸气；3.6  g；
（8）a：b：c=1：1：1．

点评：解答本题关键是要知道方程式的书写方法，氢氧化钠和浓硫酸的作用，了解操作中推注射器时缓缓的目的．