Question

将过量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到蓝色固体．某研究性学习小组欲对蓝色固体的成分进行探究．请完成下列各题：
（一）猜想与假设：
猜想一：固体为CuCO₃，理由：

 

（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

 

（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：
①Cu（OH）₂和CuCO₃晶体均不带结晶水；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受热易分解，化学反应方程式分别为：
Cu（OH）₂═CuO+H₂O       CuCO₃═CuO+CO₂
③无水CuSO₄遇水变蓝色．
（三）设计与实验：
Ⅰ．固体的获取：
将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、低温烘干得蓝色固体．
Ⅱ．用图1所示装置，定性探究固体的成分．

（1）若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，则猜想

 

正确；
（2）若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，则猜想

 

正确；
（3）小组同学将装置按 A、

 

、

 

（填“B”、“C”）的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的；实验中：C中的现象

 

．
结论：固体为Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
Ⅲ．固体成分定量测定：
已知Cu（OH）₂的分解温度为66℃～68℃，CuCO₃的分解温度为200℃～220℃．小组同学用热分析仪对固体进行热分解，获得相关数据，绘成的固体质量变化与分解温度的关系如图2，请根据图示回答下列问题：
（4）根据图示从A点到达B点时的固体质量差，求被分解的氢氧化铜的质量（写出计算过程）．
（5）通过计算可得32.0g固中C元素和H元素的质量比=

 

．
（6）若将24.0g剩余固体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（一）猜想与假设：根据碳酸钠和硫酸铜反应生成碳酸铜沉淀和硫酸钠以及碳酸钠在水中水解的产物进行分析．
（三）设计与实验：
（1）根据碳酸钠会与盐酸反应生成二氧化碳进行分析；
（2）根据无水硫酸铜遇水变蓝进行分析；
（3）根据氢氧化钙会与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀以及检验水要放在检验二氧化碳的前面进行分析；
（4）根据氢氧化铜和碳酸铜的分解温度进行分析；根据氢氧化铜分解的化学方程式进行分析．
（5）根据AB段是氢氧化铜在分解，固体质量减少3.6克，CD段是碳酸铜在分解，固体质量减少4.4克进行解答；
（6）剩余固体加热到更高温度固体的质量又会减少，根据氧化铜中所含的两种元素可猜想可能是氧化铜中的氧元素转化为氧气，根据计算会发现氧化铜中氧元素的质量大于固体减少的质量，那么就可能是氧化铜中的部分氧元素转化为氧气．

解答：解：（一）猜想一：固体为CuCO₃，理由：碳酸钠和硫酸铜反应生成碳酸铜沉淀和硫酸钠，反应的化学反应方程式为Na₂CO₃+CuSO₄═CuCO₃↓+Na₂SO₄；故填：Na₂CO₃+CuSO₄═CuCO₃↓+Na₂SO₄；
猜想二：碳酸钠是强碱弱酸盐，在水中水解后会生成氢氧根离子，所以Na₂CO₃溶液呈碱性；故答案为：碱；
（三）设计与实验：
（1）B中无现象，说明没有生成二氧化碳，也就说明固体中没有碳酸铜，故答案为：二；
（2）若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，说明没有水生成，则猜想一周期；故填：一；
（3）检验水要放在检验二氧化碳的前面，否则通过石灰水时携带的水蒸气会对检验水产生干扰，实验中：B中的现象为澄清石灰水变浑浊，C中白色固体变蓝色；故答案为：C；B；无水硫酸铜变蓝色；
（4）AB段的温度大于60℃但是没有超过200℃，从图象中看出也不超过100℃，符合氢氧化铜的分解温度，故答案为：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O；AB段是氢氧化铜在分解，固体减少的质量就是生成水的质量，生成水的质量=32g-28.4g=3.6g．
设被分解的氢氧化铜的质量为x．
Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
98               18
x                 3.6g

98

x

=

18

3.6g

x=19.6g
答：被分解的氢氧化铜的质量为19.6g．
CD段的温度超过了200℃，符合碳酸铜的分解温度，故答案为：CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑；
（5）AB段是氢氧化铜在分解，固体质量减少3.6克，CD段是碳酸铜在分解，固体质量减少4.4克，
    Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O     CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑
从方程式可以看出一个氢氧化铜分解会生成一个水，一个碳酸铜分解会产生一个二氧化碳，而AB段的氢氧化铜减少了3.6克水，减少了0.2个水，需要0.2克氢氧化铜，CD段的碳酸铜分解减少了4.4克二氧化碳，所以32.0g固中C元素和H元素的质量比=（4.4g×

12

44

×100%）：（3.6g×

2

18

×100%）=3：1；故答案为：3：1；
（6）氧化铜加热后质量又会减少，应该是氧化铜中的氧元素转化为氧气，24g氧化铜的氧元素的质量=24g×

16

80

=4.8g，大于2.4g，说明是氧化铜中的部分氧元素转化为氧气，所以此过程中可能发生反应的化学方程式4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．故答案为：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．

点评：在解此类题时，首先要将题中的知识认知透，然后结合学过的知识进行解答，此类题难度较大，要细心进行分析解答．