题目内容

18.将过量Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体.某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究.请完成下列各题:
Ⅰ.猜想与假设:
猜想一:固体为CuCO3,理由:Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4(用化学反应方程式表示).
猜想二:固体为Cu(OH)2,理由:Na2CO3溶液呈碱(填“酸”或“碱”)性.
猜想三:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物.
Ⅱ.资料查阅:
①Cu(OH)2和CuCO3晶体均不带结晶水;无水硫酸铜是白色固体,遇水会变成蓝色的硫酸铜晶体.②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解,各生成对应的两种氧化物.
Ⅲ.设计与实验:
㈠固体的获取:
(1)将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、低温烘干得蓝色固体.
(2)判断固体已洗净的方法及现象取最后洗涤液少量,滴加适量的稀盐酸,无气泡产生.
㈡用如图所示装置,定性探究固体的成分.
(3)小组同学将装置按 A、C、B(填“B”、“C”)顺序组合进行实验,验证出猜想三是正确的,实验中:A中的现象为蓝色固体逐渐变成黑色,C中的现象为白色固体变蓝.
结论:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物.
㈢固体成分定量测定:
已知Cu(OH)2的分解温度为66℃~68℃,CuCO3的分解温度为200℃~220℃.设固体的组成为aCu(OH)2•bCuCO3.小组同学用热分析仪对固体进行热分解,获得相关数据,绘成固体质量变化与分解温度的关系如图D,请根据图示回答下列问题:
(4)写出AB、CD段发生反应的化学方程式:
AB段:Cu(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O;
CD段:CuCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO2↑;
(5)通过计算可得:a:b=2:1.(请写出计算过程)

分析 (一)猜想与假设:根据Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体,碳酸钠在水中水解的产物进行分析;
三)设计与实验:
(2)根据碳酸钠会与盐酸反应生成二氧化碳进行分析;
(3)根据无水硫酸铜遇水变蓝进行分析;
(4)根据检验水要放在检验二氧化碳的前面进行分析;
(5)根据氢氧化铜和碳酸铜的分解温度进行分析;根据氢氧化铜和碳酸铜分解的化学方程式进行分析.

解答 解:(一)猜想与假设:碳酸钠与硫酸铜反应,生成硫酸钠和碳酸铜,碳酸铜为蓝色固体,故猜想一:固体为CuCO3,理由是:Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4;碳酸钠是强碱弱酸盐,在水中水解后会生成氢氧根离子;故为:碱;
(三)设计与实验:
(2)固体上残留的碳酸钠会与盐酸反应生成二氧化碳气体;故答案为:取最后洗涤液少量,滴加适量的稀盐酸,无气泡产生;
(3)检验水要放在检验二氧化碳的前面,否则通过石灰水时携带的水蒸气会对检验水产生干扰,实验中:A中的现象为:蓝色固体逐渐变成黑色,C中白色固体变蓝色;故答案为:C;B;蓝色固体逐渐变成黑色;白色固体变蓝色;
(4)AB段的温度大于60℃但是没有超过200℃,从图象中看出也不超过100℃,符合氢氧化铁的分解温度,故答案为:Cu(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O;
CD段的温度超过了200℃,符合碳酸铜的分解温度,故答案为:CuCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO2↑;
(5)AB段是氢氧化铜在分解,固体质量减少3.6克,CD段是碳酸铜在分解,固体质量减少4.4克,从方程式可以看出一个氢氧化铜分解会生成一个水,而AB段的氢氧化铜减少了3.6克水,生成了0.2个水,设所需氢氧化铜的个数为a
 Cu(OH)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O 
    1                            18  
   a                             3.6g    
   a=$\frac{1×3.6}{18}$=0.2,
CD段一个碳酸铜分解会产生一个二氧化碳,的碳酸铜分解生成了4.4克二氧化碳,设碳生成4.4克二氧化碳需b个碳酸铜,
CuCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO2↑;
  1                         44
  b                        4.4
Y=$\frac{1×4.4}{44}$=0.1,故a:b=0.2:0.1=2:1,故固体的组成aCu(OH)2•bCuCO3中a:b=2:1;
故答案为:Ⅰ.猜想与假设
Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4,碱;
Ⅲ.设计与实验
(2)取最后洗涤液少量,滴加适量的稀盐酸,无气泡产生
(3)C B(共1分)  蓝色固体逐渐变成黑色;白色固体变蓝;
(4)Cu(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O; CuCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO2↑;
(5)2:1.

点评 在解此类题时,首先要将题中的知识认知透,然后结合学过的知识进行解答,此类题难度较大,要细心进行分析解答.

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