Question

将过量的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．
（一）猜想与假设：
猜想一：固体为CuCO₃，理由：

 

（用化学反应方程式表示）．
猜想二：固体为Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈碱性．
猜想三：固体为Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（二）资料查阅：
Cu（OH）₂和CuCO₃晶体均不带结晶水，受热易分解，各生成对应的两种氧化物．
（三）设计与实验：
Ⅰ．固体的获取：
（1）将反应后的固、液混合物经

 

、洗涤、低温烘干得蓝色固体．
Ⅱ．用图1所示装置，定性探究固体的成分．
（2）若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，则猜想

 

正确（填“一”、“二”），
若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，则猜想

 

正确（填“一”、“二”）；
（3）小组同学将装置按 A、

 

填“B”、“C”）的顺序组合进行实验验证出猜想三是正确的，实验中：B中的现象为

 

，C中的现象为

 

．
结论：固体为Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
Ⅲ．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，
请根据图2示回答下列问题：
（4）写出A B、C D段发生反应的化学方程式：
AB段：

 

；CD段：

 

；
（5）通过计算可得：a：b=

 

；
（6）若将24.0g

 

体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（一）猜想与假设：假设一：根据复分解反应的原理分析；
（三）设计与实验：（1）根据物质的分离方法分析；
（2）根据氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀分析；根据无水硫酸铜遇水变蓝分析；
（3）检验水要放在检验二氧化碳之前；
（4）根据氢氧化铜和碳酸铜的分解温度分析；
（5）根据氢氧化铜和碳酸铜的分解的化学方程式分析；
（6）将剩余固体继续加热，根据质量的减少计算，分析出反应的化学方程式．

解答： 解：（一）猜想与假设：假设一：碳酸钠与硫酸铜反应生成碳酸铜沉淀和硫酸钠，方程式为Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄；
故答案为：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄；
（三）设计与实验：（1）过滤能除去不溶性杂质，将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、低温烘干得蓝色固体；
故答案为：过滤；
（2）B中无现象，说明没有二氧化碳生成，也就说明固体中没有碳酸铜；C中无现象，说明没有水生成，也就说明固体中没有氢氧化铜沉淀，
故答案为：二；一；
（3）检验水要放在检验二氧化碳之前，否则通过石灰水时会携带水蒸气，水分使C中白色的硫酸铜变为蓝色，二氧化碳使B中澄清石灰水变浑浊；故答案为：C、B；澄清石灰水变浑浊；白色的硫酸铜变为蓝色；
（4）AB段的温度大于60℃，小于100℃；符合氢氧化铜的分解温度，方程式为：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O；
CD段的温度超过了200℃，符合碳酸铜的分解温度，方程式为：CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑；
故答案为：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O；CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑；
（5）根据AB段：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
               1mol            18g                                  
               0.2mol          3.6g；
CD段：CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑
       1mol        44g
       0.1mol      4.4g，故a：b=0.2mol：0.1mol=2：1；
故答案为：2：1；
（6）将剩余固体继续加热，氧化铜加热后质量又会减少，应该是氧化铜中的氧元素转化为氧气，24g氧化铜的氧元素质量为：24g×

16

80

=4.8g，大于2.4g，说明氧化铜中的部分氧元素转化为氧气，方程式：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑；
故答案为：剩余固体；4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．

点评：本题考查探究物质的组成及性质，抓住题目的有效信息是解题的关键，分析是基础．