Question

13．某研究性学习小组的同学将CuSO₄溶液逐滴加入含少量NaOH的Na₂CO₃溶液中，观察到有蓝绿色沉淀生成．他们对蓝绿色沉淀进行了如下探究．
I．定性探究
【提出问题】蓝绿色沉淀是什么？
【猜想】猜想1：蓝绿色沉淀为Cu（OH）₂，作出此猜想的理由是2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄（用化学方程式表示）；
猜想2：蓝绿色沉淀为CuCO₃，作出此猜想的理由是CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄（用化学方程式表示）；
猜想3：蓝绿色沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为Cu_x （OH）_y（CO₃）_z]．
【查阅资料】①无水CuSO₄是白色粉末，遇水会变蓝色．
②碱石灰的主要成分是生石灰和氢氧化钠固体．
③无论是哪一种沉淀受热均易分解（假设均不含结晶水）．
【实验探究】步骤1：将所得悬浊液过滤，先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，晾干．
步骤2：取一定量所得固体，用如下装置（夹持仪器未画出）进行实验．

【问题与讨论】
（1）检查上述装置气密性的实验操作是：用酒精灯微热试管，若C中有气泡逸出，撤去酒精灯冷却一段时间后，C中导管内形成
水柱，则证明装置的气密性良好．
（2）实验过程中，观察到B中白色固体变蓝（填实验现象），C中产生白色沉淀（实验现象），
证明猜想3正确．
Ⅱ．定量探究
【提出问题】如何确定蓝绿色沉淀的组成？
[实验探究】某同学准确称蓝绿色固体32.0g，用如下装置（夹持仪器未画出）进行如下实验．
步骤1：打开止水夹K₁、K₂，关闭K₃，通入空气，一段时间后关闭止水夹K₁、K₂，打开K₃；
步骤2：点燃酒精灯，待C中硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末，打开止水夹K₁，继续通入空气至冷却到室温．
【问题与讨论】
（3）A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳．
（4）硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末后继续通入空气的目的是将装置中分解产生的二氧化碳全部排入E装置中．
【数据处理】
（5）若实验结束后，C中硬质玻璃管中剩余固体的质量为24.0g，E中产生白色沉淀的质量为19.7g．则该蓝绿色固体的化学式为Cu₃（OH）₄CO₃（列出计算过程）．
【反思与提高】
（6）E中用Ba（OH）₂饱和溶液代替澄清石灰水的原因有：①BaCO₃的相对分子质量大于CaCO₃，生成沉淀的质量大，称量误差小；②Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．

Answer 1

分析 I．定性探究
【猜想】
氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠；
硫酸铜和碳酸钠反应生成碳酸铜沉淀和硫酸钠；
【问题与讨论】
凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；   
Ⅱ．定量探究
【问题与讨论】
氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
【数据处理】
根据反应的化学方程式和提供的数据可以进行相关方面的计算和判断；
【反思与提高】
氢氧化钡的溶解度大于氢氧化钙的溶解度．

解答 解：I．定性探究
【猜想】猜想1：蓝绿色沉淀为Cu（OH）₂，作出此猜想的理由是氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
故填：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
猜想2：蓝绿色沉淀为CuCO₃，作出此猜想的理由是硫酸铜和碳酸钠反应生成碳酸铜沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为：CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄．
故填：CuSO₄+Na₂CO₃═CuCO₃↓+Na₂SO₄．
【问题与讨论】
（1）检查上述装置气密性的实验操作是：用酒精灯微热试管，若C中有气泡逸出，撤去酒精灯冷却一段时间后，C中导管内形成
水柱，则证明装置的气密性良好．
故填：用酒精灯微热试管，若C中有气泡逸出，撤去酒精灯冷却一段时间后，C中导管内形成
水柱，则证明装置的气密性良好．
（2）实验过程中，观察到B中白色固体变蓝，C中产生白色沉淀，证明猜想3正确．
故填：白色固体变蓝；产生白色沉淀．
Ⅱ．定量探究
【问题与讨论】
（3）A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳．
故填：吸收空气中的二氧化碳．
（4）硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末后继续通入空气的目的是将装置中分解产生的二氧化碳全部排入E装置中．
故填：将装置中分解产生的二氧化碳全部排入E装置中．
【数据处理】
（5）解：设32.0g固体分解产生CO₂的质量为x，
CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，
44    197
x         19.7g
$\frac{44}{x}$=$\frac{197}{19.7g}$，
x=4.4g m（C）=4.4g×$\frac{12}{44}$×100%=1.2g，
32.0g固体分解生成水的质量为32.0g-24.0-4.4g=3.6g，m（H）=3.6g×$\frac{2}{18}$×100%=0.4g，
24.0gCuO中m（Cu）=24.0g×$\frac{64}{80}$×100%=19.2g，
32.0g固体中m（O）=32.0-19.2g-1.2g-0.4g=11.2g，
32.0g固体Cu、C、O、H四种元素的质量比为：19.2：1.2：11.2：0.4，
32.0g固体Cu、C、O、H四种元素的原子个数比为3：1：7：4，
化学式为Cu₃（OH）₄CO₃．
故填：Cu₃（OH）₄CO₃．
【反思与提高】
（6）E中用Ba（OH）₂饱和溶液代替澄清石灰水的原因有：①BaCO₃的相对分子质量大于CaCO₃，生成沉淀的质量大，称量误差小；②Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．
故填：Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，可以充分吸收CO₂．

点评 本题综合性很强，考查了多方面的知识，还给出了一些信息，从所给信息中提取出有用的信息才能正确回答问题，难度较大．