Question

6．CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合产生蓝绿色沉淀，以下是某兴趣小组对沉淀组成的探究．
（1）【提出假设】假设1：沉淀为Cu （OH）₂
假设2：沉淀为CuCO₃
假设3：沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO₃•mCu（OH）₂]
【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解（假设均不含结晶水）．
【定性探究】
步骤1：将所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干；
步骤2：甲同学取一定量固体，用气密性良好的如下装置（夹持仪器未画出）进行定性实验；

（2）若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中无明显现象，证明假设1成立．
（3）乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用下列某试剂后，便可验证上述所有假设，该试剂是B（填代号）．
A．浓硫酸     B．无水CuSO₄    C．碱石灰    D．P₂O₅
（4）B装置使用改进后的试剂，乙同学验证假设3成立的实验现象是A中蓝绿色固体变黑色，B中无水CuSO₄固体变蓝，C中有白色沉淀产生．
【定量探究】
（5）乙同学进一步探究假设3中固体的组成：
①乙同学查得一些物质在20℃的数据（如下表）后，将C中的澄清石灰水改为Ba（OH）₂溶液，其原因是AC（填代号）

溶解度（S）/g		溶度积（Ksp）		摩尔质量（M）/g•mol-1
Ca（OH）2	Ba（OH）2	CaCO3	BaCO3	CaCO3	BaCO3
0.16	3.89	2.9×10-9	2.6×10-9	100	197

A．Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，能充分吸收CO₂
B．Ba（OH）₂为强碱，Ca（OH）₂为弱碱
C．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的质量大于CaCO₃，测量误差小
D．相同条件下，CaCO₃的溶解度明显大于BaCO₃
②若所取蓝绿色固体质量为54.2g，实验结束后装置B的质量增加5.4g，C中产生的沉淀的质量为39.4g，A中发生反应的化学方程式为2CuCO₃•3Cu（OH）₂═5CuO+3H₂O+2CO₂．

Answer 1

分析 （1）提出假设：氢氧化铜和碳酸铜都是蓝色沉淀；
（2）加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，水能使无水硫酸铜变蓝；
（3）实验验证碳酸铜或氢氧化铜是利用受热分解生成的产物性质验证，加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，所以需要验证水的存在和二氧化碳的存在就可以证明产生的物质成分；
（4）依据（3）的分析表述实验现象；
（5）①依据图表中数据分析判断溶质溶解度和质量对实验产生的误差大小分析；
②B中吸收的是水，C中吸收的是二氧化碳，根据质量守恒定律测得氧化铜的质量，根据原子守恒确定其化学式；CuCO₃•3Cu（OH）₂受热分解生成CuO、二氧化碳和水．

解答 解：（1）CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合产生蓝绿色沉淀，可能是反应生成了碳酸铜沉淀，或双水解生成了氢氧化铜沉淀，或是碱式碳酸铜，假设1中沉淀为Cu（OH）₂，假设2为CuCO₃，
故答案为：CuCO₃；
（2）加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中无明显现象证明一定不含有碳酸铜，现象的产生为氢氧化铜，假设1正确，
故答案为：1；
（3）实验验证碳酸铜或氢氧化铜是利用受热分解生成的产物性质验证，加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，所以需要验证水的存在和二氧化碳的存在就可以证明产生的物质成分，装置A中加热是否变化为黑色固体，装置B选择无水硫酸铜验证是否生成水，澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，
故答案为：B；
（4）装置A中加热是否变化为黑色固体，装置B选择无水硫酸铜，是否变蓝色验证是否生成水，装置C中澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，所以证明假设是否正确的现象为：A中蓝绿色固体变黑色，B中无水CuSO₄固体变蓝，C中有白色沉淀产生，
故答案为：蓝绿色固体变黑色；无水CuSO₄固体变蓝；有白色沉淀产生；
（5）①Ba（OH）₂溶解度大于Ca（OH）₂，充分吸收CO₂，BaCO₃的摩尔质量大于CaCO₃，测量误差小；氢氧化钙为强碱，CaCO₃的溶解度和BaCO₃溶解度相差不大，
故答案为：AC；
②B中吸收的是水，水的物质的量=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量=$\frac{39.4g}{197g/mol}$=0.2mol，氧化铜的物质的量=$\frac{54.2g-5.4g-0.2mol×44g/mol}{80g/mol}$=0.5mol，则铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子的物质的量之比=0.5mol：0.6mol：0.2mol=5：6：2，所以其化学式为：2CuCO₃•3Cu（OH）₂；CuCO₃•3Cu（OH）₂受热分解生成CuO、二氧化碳和水，其反应的方程为：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑；
故答案为：2CuCO₃•3Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5CuO+3H₂O↑+2CO₂↑．

点评 本题考查了探究物质的组成和含量的测定，明确物质的性质探究实验的基础，难点是化学式的确定，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力、计算能力和对基础知识的综合应用能力．