题目内容
5．某实验小组的同学为了探究CuSO4溶液与Na2CO3溶液的反应原理并验证产物，进行如下实验．实验I：将CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合，一定温度下充分反应至不产生气泡为止，
过滤、冷水洗涤、低温干燥，得到蓝绿色固体．该小组同学猜想此固体为xCuCO3•yCu（OH）2．
（1）为了验证猜想，先进行定性实验．
| 实验序号 | 实验步骤 | 实验现象 | 结论 |
| 实验Ⅱ | 取适量蓝绿色固体，加入足量稀硫酸 | 固体溶解，生成蓝色溶液， 产生无色气体 | 蓝绿色固体中含有C${{O}_{3}}^{2-}$ |
实验Ⅲ：称取5.190g样品，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置C和D中．
①装置C中盛放的试剂是无水氯化钙，装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D影响测定结果，反应结束时要通入适量的空气，其作用是使分解产生的水蒸气、二氧化碳气体全部进入装置C、D中吸收．
②实验结束后，测得装置C增重0.270g，装置D增重1.320g．则该蓝绿色固体的化学式为2CuCO3•Cu（OH）2．
（3）若x=y=1，写出CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合时反应的化学方程式2CuSO4+2Na2CO3+H2O=CuCO3•Cu（OH）2↓+CO2↑+Na2SO4．
（4）已知20℃时溶解度数据：S[Ca（OH）2]=0.16g，S[Ba（OH）2]=3.89g．有同学据此提出可将装置D中的澄清石灰水换成等体积的饱和Ba（OH）2溶液，其可能的依据之一是Ba（OH）2溶解度大于Ca（OH）2，相同体积的饱和氢氧化钡溶液吸收二氧化碳多．
（5）有同学为了降低实验误差，提出如下建议，其中合理的是（填字母序号）．
A．加热装置B前，先通空气一段时间后再称量C、D的初始质量
B．将D换为盛有碱石灰的U形管
C．将C、D颠倒并省去E装置．
分析 （1）猜想此固体为xCuCO3•yCu（OH）2，实验过程中加入足量稀硫酸生成蓝色溶液，无色气体生成证明蓝绿色固体中含有碳酸根离子；
（2）①分析装置图可知，空气通过装置A吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，通入一段时间排净装置中的空气，加热B装置使蓝绿色固体受热分解，通过装置C吸收生成的水蒸气，可以用中性干燥剂氯化钙，通过装置D吸收生成的二氧化碳气体，利用装置E中的碱石灰吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，避免二氧化碳、水蒸气进入装置D影响测定结果，用装置A通入空气般装置中生成的水蒸气和二氧化碳全部充入装置CD中完全吸收，称量装置CD质量变化得到生成的水蒸气和二氧化碳的质量；
②测得装置C增重0.270g，增重为水的质量，物质的量=$\frac{0.27g}{18g/mol}$=0.015mol，装置D增重1.320g为二氧化碳的质量，物质的量=$\frac{1.320g}{44g/mol}$=0.03mol，依据元素守恒和化学式xCuCO3•yCu（OH）2，计算x：y得到化学式；
（3）若x=y=1，CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合时生成的物质化学式为CuCO3•Cu（OH）2，二氧化碳和硫酸钠，结合原子守恒分析书写化学方程式；
（4）比较氢氧化钡、氢氧化钙化学式中的阴阳离子比相同，可以利用溶度积常数大小比较二者溶解度大小，溶解度大的溶液吸收二氧化碳多；
（5）A、尽可能全部赶出装置CD中空气就按少测定误差；
B、将D换为盛有碱石灰的U形管，更有利于称量前后质量测定二氧化碳的质量；
C、CD颠倒，水吸收质量会增大，另外空气中水蒸气进入装置C也会造成测定误差；
解答 解：（1）将CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合，一定温度下充分反应至不产生气泡为止，过滤、冷水洗涤、低温干燥，得到蓝绿色固体，猜想此固体为xCuCO3•yCu（OH）2，实验过程中加入足量稀硫酸生成蓝色溶液，无色气体生成证明蓝绿色固体中含有碳酸根离子；
故答案为：产生无色气体；
（2）①空气通过装置A吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，通入一段时间排净装置中的空气，加热B装置使
蓝绿色固体受热分解，通过装置C吸收生成的水蒸气，可以用中性干燥剂氯化钙，通过装置D吸收生成的二氧化碳气体，利用装置E中的碱石灰吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，避免二氧化碳、水蒸气进入装置D影响测定结果，用装置A通入空气般装置中生成的水蒸气和二氧化碳全部充入装置CD中完全吸收，称量装置CD质量变化得到生成的水蒸气和二氧化碳的质量；
故答案为：无水氯化钙，防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D影响测定结果，使分解产生的水蒸气、二氧化碳气体全部进入装置C、D中吸收；
②称取5.190g样品，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置C和D中，实验结束后，测得装置C增重0.270g，增重为水的质量，物质的量=$\frac{0.27g}{18g/mol}$=0.015mol，装置D增重1.320g为二氧化碳的质量，物质的量=$\frac{1.320g}{44g/mol}$=0.03mol，依据元素守恒和化学式xCuCO3•yCu（OH）2，得到x：y=0.03：0.015，x：y=2：1，该蓝绿色固体的化学式为：2CuCO3•Cu（OH）2 ；
故答案为：2CuCO3•Cu（OH）2 ；
（3）若x=y=1，CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合时生成的物质化学式为CuCO3•Cu（OH）2，结合原子守恒分析书写化学方程式为：2CuSO4+2Na2CO3+H2O=CuCO3•Cu（OH）2↓+CO2↑+Na2SO4；
故答案为：2CuSO4+2Na2CO3+H2O=CuCO3•Cu（OH）2↓+CO2↑+Na2SO4；
（4）已知20℃时溶解度数据：S[Ca（OH）2]=0.16g，S[Ba（OH）2]=3.89g，氢氧化钡、氢氧化钙化学式中的阴阳离子比相同，可以利用溶度积常数大小比较二者溶解度，将装置D中的澄清石灰水换成等体积的饱和Ba（OH）2溶液，其可能的依据之一是氢氧化钡溶解度大于氢氧化钙，溶液中氢氧化钡溶质多吸收二氧化碳会增多；
故答案为：Ba（OH）2溶解度大于Ca（OH）2，相同体积的饱和氢氧化钡溶液吸收二氧化碳多；
（5）A、应尽可能全部赶出装置CD中空气，影响测定结果，加热装置B前，先通空气一段时间后再称量C、D的初始质量，故A正确；
B、将D换为盛有碱石灰的U形管，更有利于称量前后固体质量来测定二氧化碳的质量，测定结果更精确，故B正确；
C、CD颠倒，水吸收质量会增大，另外空气中水蒸气进入装置C也会造成测定误差，故C错误；
故选AB．
点评 本题考查了物质组成和性质的实验过程分析，沉淀溶解平衡的分析应用，实验基本操作方法，物质性质和实验注意问题是解题关键，题目难度中等．
名校课堂系列答案| A． | 加成反应 | B． | 消去反应 | C． | 取代反应 | D． | 氧化反应 |
| A． | E的核电荷数大于B | |
| B． | A、C若为非金属，则对应氢化物的稳定性：A＞C | |
| C． | B、D若为金属，其最高价氧化物对应水化物碱性：D＞B | |
| D． | A一定是非金属元素 |
| A． | 铁元素 | B． | 铁单质 | C． | 四氧化三铁 | D． | 三氧化二铁 |