题目内容

碱式碳酸铜[化学式Cu₂（OH）₂CO₃，相对分子质量为222]加热完全分解后生成的黑色固体是什么？甲、乙、丙、丁四位同学对此进行探究．请你与他们一起，踏上探究之路．
（1）他们称取了2.5g碱式碳酸铜在试管中加热使之完全分解，冷却至室温后，称量黑色固体产物质量为1.8g．结合碱式碳酸铜的化学式，他们对黑色固体产物做出以下猜想：
a、可能是氧化铜；　　b、可能是炭粉；　 c、可能是氧化铜和炭粉的混合物．他们做出以上猜想的依据是．
（2）甲同学从资料中得知：碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取一些金属氧化物中的氧，使其变为金属单质．他认为猜想C可以排除，理由是．
（3）乙同学通过对得到的实验数据进行计算分析．排出了猜想b，他的理由是．
（4）黑色固体究竟是什么？
丙同学设计的实验方案：向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡后，静置观察．黑色固体消失，溶液变蓝．丁同学设计的实验方案（如右图所示）：在盛有少量该黑色固体的玻璃管中，通入一氧化碳后加热．黑色固体逐渐变成光亮的红色，澄清石灰水变浑浊．他们根据实验现象都得出结论：黑色固体是氧化铜．丙、丁两同学的实验方案，
（填丙同学或丁同学）较好，谈谈你的看法：．（简答一条）
（5）科学探究的方法和途径有多种，只要善于思考，就会有惊喜的发现．根据实验数据进行计算分析，也可以得出结论：黑色固体是氧化铜．理由是．

解：（1）根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变；碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；结合题目信息（黑色粉末）可知，氧化铜和碳都是黑色固体；所以黑色物质可以是题目所说的三种情况
（2）氧化铜和碳在高温条件下发生反应生成铜和二氧化碳，所以在高温条件下，氧化铜和碳不会同时存在
（3）2.5g碱式碳酸铜中碳元素的质量为：2.5g× $\text{[math]}$ ≈0.14g＜1.8g 碱式碳酸铜中碳元素质量小于黑色固体的质量，所以不可能是碳
（4）丁同学方案一氧化碳还原氧化铜需加热，一氧化碳有毒，逸散到空气中会污染空气等．故丙同学方案好
（5）设2.5g碱式碳酸铜能得到氧化铜的质量为x，根据质量守恒
Cu₂（OH）₂CO₃～2CuO
222 2×80
2.5g x
$\text{[math]}$ x≈1.8g 与生成黑色固体的质量相等，则黑色固体产物为氧化铜．
2.5g碱式碳酸铜可转化为CuO的质量为：2.5g× $\text{[math]}$ 与生成黑色固体质量相等，故黑色固体产物为氧化铜
故答案为：（1）①化学反应前后元素种类不变且氧化铜和炭粉都是黑色固体
（2）①炭粉与氧化铜在加热或高温的条件下能发生反应
（3）①2.5g× $\text{[math]}$ ≈0.14g＜1.8g 碱式碳酸铜中碳元素质量小于黑色固体的质量
（4）①丙同学
②丁同学方案需加热或操作复杂或易污染空气等（答对一点给分）
（5）①设2.5g碱式碳酸铜能得到氧化铜的质量为x，根据质量守恒
Cu₂（OH）₂CO₃～2CuO $\text{[math]}$ x≈1.8g与生成黑色固体的质量相等，则黑色固体产物为氧化铜．
或2.5g碱式碳酸铜可转化为CuO的质量为：2.5g× $\text{[math]}$ 与生成黑色固体质量相等，则黑色固体产物为氧化铜．
分析：（1）探究性题目的做法是大胆推测，但要有合理的依据，不能凭空猜想；根据质量守恒定律可知，碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；根据题目信息（黑色粉末）可知，黑色物质可以是题目所说的三种情况．
（2）碳和氧化铜在高温情况下会发生反应可知．
（3）根据碱式碳酸铜中碳元素质量与黑色固体质量比较大小分析
（4）根据操作是否简单，是否节约能源，是否有污染等方面考虑
（5）根据元素质量守恒，求出碱式碳酸铜分解生成的氧化铜的质量，与黑色固体质量比较
点评：本题主要考查了利用所学过的知识，通过实验探究碱式碳酸铜的受热分解产物，其中涉及到依据碳和氧化铜的化学性质不同，选择合适的试剂并根据实验现象对二者进行鉴别的问题．

物质	H₂SO₄	Na₂SO₄	MgSO₄
常温下的溶解度∕g	与水以任意比互溶	18.0	39.0

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