Question

【题目】某实验小组同学对影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素进行了如下探究。

（查阅资料）

①Cu(OH)2(s) Cu2+ + 2OH- Ksp = 2.2×10-20； Cu2+ + 4NH3 K = 4.8×10-14

②Cu(NH3)4SO4·H2O 是一种易溶于水、难溶于乙醇的深蓝色固体， 加热分解有氨气放出。Cu(NH3)4SO4·H2O 在乙醇-水混合溶剂中的溶解度如下图所示。

（实验 1）CuSO4 溶液和浓氨水的反应。

序号	实验内容	实验现象
1-1	向 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)中逐滴加入 2 mL 1 mol/L 氨水	立即出现浅蓝色沉淀，溶液变无色； 随后沉淀逐渐溶解，溶液变为蓝色；最终得到澄清透明的深蓝色溶液 A
1-2	向 2 mL 1 mol/L 氨水中逐滴加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	始终为澄清透明的深蓝色溶液 B

(1)进一步实验证明，深蓝色溶液 A、B 中均含有，相应的实验方案为______________________(写出实验操作及现象)。

（实验 2）探究影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素。

序号	实验内容	实验现象
2-1	向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	有浅蓝色沉淀生成，溶液颜色变浅
2-2	向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 1 mol/L NaOH	有浅蓝色沉淀生成，上层清液接近无色
2-3	向 2 mL 0.1 mol/L 氨水中逐滴加入2 mL 0.1 mol/L CuSO4(pH=3.2)	有浅蓝色沉淀生成，上层清液接近无色

(2)依据实验 2-1，甲同学认为 Cu2+浓度是影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素之一。乙同学认为实验 2-1 没有排除硫酸铜溶液呈酸性的干扰，并设计了如下对比实验：

序号	实验内容	实验现象
2-4	向实验 1-2 所得深蓝色溶液 B 中继续加入 2 mL 试剂 a	无明显现象

①用化学用语表示硫酸铜溶液呈酸性的原因：___________________________。

②试剂 a 为 ___________________________。

(3)利用平衡移动原理对实验 2-2 的现象进行解释：____________________________。

(4)实验 2-3 的目的是__________________________。

(5)综合上述实验可以推测， 影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素有________________________。

Answer 1

【答案】向深蓝色溶液中加入大量乙醇，出现深蓝色沉淀，过滤洗涤沉淀后，将沉淀置于试管中加热，并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到红色的石蕊试纸变蓝 Cu2+ +2H2OCu(OH)2+2H+ c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸钠混合溶液 存在 Cu2+ + 4NH3，当加入氢氧化钠溶液，氢氧根离子和铜离子结合成氢氧化铜浅蓝色沉淀，使平衡向右移动，浓度降低，溶液变为无色 与实验 1-2对比，探究其它条件相同的情况下，氨水浓度对反应产物的影响； 铜离子的浓度、溶液的碱性、氨水的浓度（或氨水的浓度、硫酸铜和氨水的相对用量）

【解析】

根据控制变量法分析影响 CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素。

（1）因为Cu(NH3)4SO4·H2O是一种易溶于水、难溶于乙醇的深蓝色固体， 加热分解有氨气放出，所以检验溶液 A、B 中均含有，向溶液中加入大量乙醇，出现深蓝色沉淀，过滤洗涤沉淀后，将沉淀置于试管中加热，并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到红色的石蕊试纸变蓝；

（2）①硫酸铜是强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液显酸性，水解的离子方程式是Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+；

②跟据乙同学认为实验 2-1 没有排除硫酸铜溶液呈酸性的干扰，根据控制变量法，应设计一个对比实验，对比在没有Cu2+且c(SO42-)和pH相同的条件下对反应产物的影响，所以可以加入c(SO42-)= 0.1 mol/L且pH=3.2的硫酸—硫酸钠混合溶液，排除酸性溶液的干扰；

(3) Cu2++ 4NH3是可逆反应，当加入氢氧化钠溶液时，铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，使铜离子浓度减少，依据勒夏特列原理，平衡向向右移动，浓度降低，溶液变为无色；

（4）实验 2-3是对比实验，与实验 1-2对比，探究其它条件相同的情况下，氨水浓度对反应产物的影响；

(5)有实验2-1、2-2、2-3可以推测，影响CuSO4 溶液和浓氨水反应产物的因素有铜离子的浓度、溶液的碱性、氨水的浓度（或氨水的浓度、硫酸铜和氨水的相对用量）。