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)小組欲對藍(lán)色固體的成分進(jìn)行探究．請完成下列各題：
（一）猜想與假設(shè)：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：

 

（用化學(xué)反應(yīng)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(jié)晶水；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，化學(xué)反應(yīng)方程式分別為：
Cu（OH）₂═CuO+H₂O       CuCO₃═CuO+CO₂
③無水CuSO₄遇水變藍(lán)色．
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．固體的獲�。�
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．
Ⅱ．用圖1所示裝置，定性探究固體的成分．

（1）若用裝置A、B組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B中無現(xiàn)象，則猜想

 

正確；
（2）若用裝置A、C組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C中無現(xiàn)象，則猜想

 

正確；
（3）小組同學(xué)將裝置按 A、

 

、

 

（填“B”、“C”）的順序組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證出猜想三是正確的；實(shí)驗(yàn)中：C中的現(xiàn)象

 

．
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℃．小組同學(xué)用熱分析儀對固體進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成的固體質(zhì)量變化與分解溫度的關(guān)系如圖2，請根據(jù)圖示回答下列問題：
（4）根據(jù)圖示從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時的固體質(zhì)量差，求被分解的氫氧化銅的質(zhì)量（寫出計(jì)算過程）．
（5）通過計(jì)算可得32.0g固中C元素和H元素的質(zhì)量比=

 

．
（6）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：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究

分析：（一）猜想與假設(shè)：根據(jù)碳酸鈉和硫酸銅反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉以及碳酸鈉在水中水解的產(chǎn)物進(jìn)行分析．
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
（1）根據(jù)碳酸鈉會與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)無水硫酸銅遇水變藍(lán)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氫氧化鈣會與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀以及檢驗(yàn)水要放在檢驗(yàn)二氧化碳的前面進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅的分解溫度進(jìn)行分析；根據(jù)氫氧化銅分解的化學(xué)方程式進(jìn)行分析．
（5）根據(jù)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克進(jìn)行解答；
（6）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(jì)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）猜想一：固體為CuCO₃，理由：碳酸鈉和硫酸銅反應(yīng)生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+CuSO₄═CuCO₃↓+Na₂SO₄；故填：Na₂CO₃+CuSO₄═CuCO₃↓+Na₂SO₄；
猜想二：碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，在水中水解后會生成氫氧根離子，所以Na₂CO₃溶液呈堿性；故答案為：堿；
（三）設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：
（1）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；
（2）若用裝置A、C組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C中無現(xiàn)象，說明沒有水生成，則猜想一周期；故填：一；
（3）檢驗(yàn)水要放在檢驗(yàn)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(yàn)水產(chǎn)生干擾，實(shí)驗(yàn)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；無水硫酸銅變藍(lán)色；
（4）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℃，符合氫氧化銅的分解溫度，故答案為：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O；AB段是氫氧化銅在分解，固體減少的質(zhì)量就是生成水的質(zhì)量，生成水的質(zhì)量=32g-28.4g=3.6g．
設(shè)被分解的氫氧化銅的質(zhì)量為x．
Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
98               18
x                 3.6g

98

x

=

18

3.6g

x=19.6g
答：被分解的氫氧化銅的質(zhì)量為19.6g．
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↑；
（5）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，所以32.0g固中C元素和H元素的質(zhì)量比=（4.4g×

12

44

×100%）：（3.6g×

2

18

×100%）=3：1；故答案為：3：1；
（6）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，所以此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．故答案為：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．

點(diǎn)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(jìn)行解答，此類題難度較大，要細(xì)心進(jìn)行分析解答．