Question

將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍(lán)色固體．某研究性學(xué)習(xí)小組對藍(lán)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(shè)：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄
猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈

堿

（填“酸”或“堿”或“中”）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均不溶于水，其晶體均不帶結(jié)晶水；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱均易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物．
③無水CuSO₄為白色，它遇水變藍(lán)色生成CuSO₄?5H₂O
（三）設(shè)計與實驗：
Ⅰ．固體的獲取：
（1）將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)

過濾

、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體．
（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象

取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生

．
Ⅱ．用圖1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(xiàn)象，則猜想

二

正確；
（4）小組同學(xué)將裝置按 A、

C

、

B

（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(xiàn)象為

澄清石灰水變渾濁

，C中白色固體變藍(lán)色．
結(jié)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(shè)固體的組成為aCu（OH）₂?bCuCO₃．小組同學(xué)用熱
分析儀對固體進行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成固體質(zhì)量變化與分解溫度的關(guān)系如圖，請根據(jù)圖2示回答下列問題：
（5）寫出A B、CD段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：AB段：

Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O

；CD段：

CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑

；
（6）通過計算可得：a：b=

2：1

．
（7）若將24.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑

．

Answer 1

分析：（一）猜想與假設(shè)：根據(jù)碳酸鈉在水中水解的產(chǎn)物進行分析．
（三）設(shè)計與實驗：
（1）根據(jù)過濾能除去不溶性雜質(zhì)進行解答；
（2）根據(jù)碳酸鈉會與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳進行分析；
（3）根據(jù)氫氧化鈣會與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀進行分析；
（4）根據(jù)無水硫酸銅遇水變藍(lán)進行分析；
（5）根據(jù)檢驗水要放在檢驗二氧化碳的前面進行分析；
（6）根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅的分解溫度進行分析；根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅分解的化學(xué)方程式進行分析．
（7）剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會減少，根據(jù)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(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計算會發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．

解答：解：（一）猜想與假設(shè)：碳酸鈉是強堿弱酸鹽，在水中水解后會生成氫氧根離子；故答案為：堿；
（三）設(shè)計與實驗：
（1）過濾能除去不溶性雜質(zhì)，將反應(yīng)后的固、液混合物經(jīng)過濾、洗滌、低溫烘干得藍(lán)色固體；故答案為：過濾；
（2）固體上殘留的碳酸鈉會與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w；故答案為：取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸，無氣泡產(chǎn)生；
（3）B中無現(xiàn)象，說明沒有生成二氧化碳，也就說明固體中沒有碳酸銅，故答案為：二；
（4）檢驗水要放在檢驗二氧化碳的前面，否則通過石灰水時攜帶的水蒸氣會對檢驗水產(chǎn)生干擾，實驗中：B中的現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁，C中白色固體變藍(lán)色；故答案為：C；B；澄清石灰水變渾濁；
（5）AB段的溫度大于60℃但是沒有超過200℃，從圖象中看出也不超過100℃，符合氫氧化鐵的分解溫度，故答案為：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O；
CD段的溫度超過了200℃，符合碳酸銅的分解溫度，故答案為：CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑；
（6）AB段是氫氧化銅在分解，固體質(zhì)量減少3.6克，CD段是碳酸銅在分解，固體質(zhì)量減少4.4克，
    Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O     CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑
從方程式可以看出一個氫氧化銅分解會生成一個水，一個碳酸銅分解會產(chǎn)生一個二氧化碳，而AB段的氫氧化銅減少了3.6克水，減少了0.2個水，需要0.2克氫氧化銅，CD段的碳酸銅分解減少了4.4克二氧化碳，相當(dāng)于減少了0.1個二氧化碳，需要0.1個碳酸銅，所以a：b=2：1；故答案為：a：b=2：1；
（7）氧化銅加熱后質(zhì)量又會減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=24g×

16

80

=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．
故答案為：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．

點評：在解此類題時，首先要將題中的知識認(rèn)知透，然后結(jié)合學(xué)過的知識進行解答，此類題難度較大，要細(xì)心進行分析解答．