Question

CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍綠色沉淀，以下是某興趣小組對沉淀組成的探究．
【提出假設】
假設1：沉淀為Cu（OH）₂
假設2：沉淀為

 

假設3：沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCuCO₃?mCu （OH）₂]
【查閱資料】無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設均不含結晶水）．
【定性探究】
步驟1：將所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干；
步驟2：甲同學取一定量固體，用氣密性良好的如下裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗；
（1）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象，證明假設

 

成立．
（2）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗證上述所有假設，該試劑是

 

（填代號）．
a．濃硫酸     b．無水CuSO₄    c．堿石灰    d．P₂O₅
（3）乙同學更換B試劑后驗證假設3成立的實驗現(xiàn)象是

 

．
（4）假設2成立，其離子方程式為

 

；
【定量探究】
（5）乙同學進一步探究假設3中固體的組成：
若所取藍綠色固體質量為54.2g，實驗結束后裝置B的質量增加5.4g，C中的產(chǎn)生沉淀的質量為20g．則該藍綠色固體的化學式為

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：提出假設：氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀；
（1）加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅；
（2）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質成分；
（3）依據(jù)（2）的分析表述實驗現(xiàn)象；
（4）假設2生成碳酸銅沉淀，CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合發(fā)生復分解反應生成碳酸銅沉淀；
（5）B中吸收的是水，C中吸收的是二氧化碳，根據(jù)質量守恒定律測得氧化銅的質量，根據(jù)原子守恒確定其化學式．

解答： 解：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍綠色沉淀，可能是反應生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或是堿式碳酸銅，假設1中沉淀為Cu（OH）₂，假設2為CuCO₃，故答案為：CuCO₃；
（1）加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象證明一定不含有碳酸銅，現(xiàn)象的產(chǎn)生為氫氧化銅，假設1正確，
故答案為：1；
（2）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質成分，裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅驗證是否生成水，澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，
故答案為：b；
（3）裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅，是否變藍色驗證是否生成水，裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以證明假設是否正確的現(xiàn)象為：A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產(chǎn)生，
故答案為：A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍，C中有白色沉淀產(chǎn)生；
（4）假設2生成碳酸銅沉淀，CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合發(fā)生復分解反應生成碳酸銅沉淀，反應的離子方程式為：Cu²⁺+CO₃^2-=CuCO₃↓，
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-=CuCO₃↓；
（5）B中吸收的是水，水的物質的量=

5.4g

18g/mol

=0.3mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鈣白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒得二氧化碳的物質的量=

20g

100g/mol

=0.2mol，氧化銅的物質的量=

54.2g-5.4g-0.2mol×44g/mol

80g/mol

=0.5mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.5mol：0.6mol：0.2mol=5：6：2，所以其化學式為：2CuCO₃?3Cu（OH）₂，故答案為：2CuCO₃?3Cu（OH）₂．

點評：本題考查了探究物質的組成和含量的測定，明確物質的性質是探究實驗的基礎，難點是化學式的確定，難度中等．