Question

3．某校甲、乙两兴趣小组进行硫酸铜溶液与与氢氧化钠溶液的实验．
甲组实验：先往试管中各加入2mL 10%的CuSO₄溶液，再往试管中加入5mL 10%的NaOH溶液，观察到试管中有蓝色沉淀生成．
乙组实验：先往试管中各加入2mL 10%的CuSO₄溶液，再往试管中加入2滴10%的NaOH溶液，观察到试管中有浅绿色沉淀生成（与甲组的沉淀颜色差别较大）．
【实验讨论】甲组实验中的蓝色沉淀是氢氧化铜，写出反应的化学方程式：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
那么乙组实验中浅绿色沉淀是什么呢？
【查阅资料】
（1）NaOH溶液和CuSO₄溶液反应可生成多种组成的碱式硫酸铜，它们都是浅绿色固体．如Cu₂（OH）₂SO₄、Cu₃（OH）₄SO₄或Cu₄（OH）₆SO₄，它们的相对分子质量分别为258、356、454．
（2）各种组成的碱式硫酸铜，受热均会分解．
（3）SO₂气体能使酸性高锰酸钾稀溶液褪色．
（4）白色的无水CuSO₄固体吸收水蒸气后变成变蓝色固体．
【实验探究】该小组对碱式硫酸铜产生了兴趣，想探究碱式硫酸铜受热分解的产物．
【实验设计】取少量碱式硫酸铜加入试管中并按以下流程进行实验：

实验结束后，试管中残留有黑色固体，滴入稀硫酸黑色固体溶解，溶液呈蓝色，证明黑色固体是CuO；B中无水CuSO₄变蓝色，证明有水（或H₂O）生成；C中现象为酸性高锰酸钾溶液褪色，证明生成SO₂；D中气体能使带火星木条复燃，证明生成O₂．
【实验反思】
（1）当NaOH溶液和CuSO₄溶液反应时，只要控制CuSO₄溶液的量一定，NaOH溶液
不足（填“过量”或“不足”）时就能生成浅绿色沉淀．
（2）若碱式硫酸铜Cu₃（OH）₄SO₄可表示为：2Cu（OH）₂•CuSO₄，则Cu₄（OH）₆SO₄还可表示为：3Cu（OH）₂•CuSO₄．
【拓展延伸】
（1）当反应物相同，而反应物的量不同，产物可能不同．试另举一个例子：碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳．
（2）当反应物相同，而反应条件不同时，产物也可能不同．如常温下二氧化碳和水反应生成碳酸；在光照作用下，二氧化碳和水在植物的叶子中发生光合作用生成氧气．
（3）为了确定所得浅绿色沉淀的组成，再进行后续实验，取8.9g碱式硫酸铜（假设化学式为：aCu（OH）₂•bCuSO₄）放入试管中加热，充分反应后生成了0.9g水，通过计算确定所得浅绿色沉淀的化学式为Cu₃（OH）₄SO₄．

Answer 1

分析 氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠；
根据实验现象可以判断物质的组成，根据物质的性质可以判断实验现象；
碳完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧生成一氧化碳；
根据物质中氢元素的质量分数及其提供的数据可以判断物质的组成．

解答 解：【实验讨论】
得到的蓝色沉淀一定是氢氧化铜，氢氧化钠和硫酸铜反应的化学方程式为：2NaOH+CuSO₄═Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓．
故填：2NaOH+CuSO₄═Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓．
【实验设计】
B中无水CuSO₄变蓝色，证明有有水生成；由于SO₂气体能使酸性高锰酸钾稀溶液褪色，所以C中酸性高锰酸钾溶液褪色，证明生成SO₂．
【实验反思】
（1）5mL氢氧化钠溶液的体积远远大于乙2滴氢氧化钠溶液的体积，因此NaOH溶液不足时就能生成浅绿色沉淀，此实验利用的科学方法是控制变量法．
（2）因为碱式硫酸铜可表示为aCu（OH）₂•bCuSO₄，则Cu₄（OH）₆SO₄还可表示为：3Cu（OH）₂•CuSO₄．
故填：3Cu（OH）₂•CuSO₄．
【拓展延伸】
（1）当反应物的量不同，产物可能不同，例如碳燃烧时，氧气足量时生成二氧化碳，氧气不足时生成一氧化碳．
故填：碳燃烧时，氧气足量时生成二氧化碳，氧气不足时生成一氧化碳．
（2）根据常温下二氧化碳和水反应生成碳酸；在光照作用下，二氧化碳和水在植物的叶子中发生光合作用生成氧气，可知当反应物相同，而反应条件不同时，产物也可能不同．
故填：反应条件；
（3）0.9g水中氢元素的质量为：0.9g×$\frac{2}{18}×$100%═0.1g，
则碱式硫酸铜中氢元素的质量分数为：$\frac{0.1g}{8.9g}$×100%=1.12%，
Cu₂（OH）₂SO₄中氢元素的质量分数为：$\frac{2}{258}$×100%=0.78%，
Cu₃（OH）₄SO₄中氢元素的质量分数为：$\frac{4}{356}$×100%=1.12%，
Cu₄（OH）₆SO₄中氢元素的质量分数为：$\frac{6}{454}$×100%=1.32%，
根据计算的结果可知，所得浅绿色沉淀的化学式为Cu₃（OH）₄SO₄．
故填：Cu₃（OH）₄SO₄．
答案：
CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
【实验设计】
水（或H₂O）；   酸性高锰酸钾稀溶液的紫色褪色（或紫色变浅）
【实验反思】
（1）不足；
（2）3Cu（OH）₂•CuSO₄
【拓展延伸】
（1）碳充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳（其他合理答案也可）
（2）反应条件；
（3）2Cu（OH）₂•CuSO₄ （或Cu₃（OH）₄SO₄）

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．