Question

18．將過量Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體．某研究性學習小組對藍色固體的成分進行了如下探究．請完成下列各題：
Ⅰ．猜想與假設：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄（用化學反應方程式表示）．
猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈堿（填“酸”或“堿”）性．
猜想三：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
Ⅱ．資料查閱：
①Cu（OH）₂和CuCO₃晶體均不帶結晶水；無水硫酸銅是白色固體，遇水會變成藍色的硫酸銅晶體．②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物．
Ⅲ．設計與實驗：
㈠固體的獲取：
（1）將反應后的固、液混合物經過濾、洗滌、低溫烘干得藍色固體．
（2）判斷固體已洗凈的方法及現(xiàn)象取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸，無氣泡產生．
㈡用如圖所示裝置，定性探究固體的成分．
（3）小組同學將裝置按 A、C、B（填“B”、“C”）順序組合進行實驗，驗證出猜想三是正確的，實驗中：A中的現(xiàn)象為藍色固體逐漸變成黑色，C中的現(xiàn)象為白色固體變藍．
結論：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
㈢固體成分定量測定：
已知Cu（OH）₂的分解溫度為66℃～68℃，CuCO₃的分解溫度為200℃～220℃．設固體的組成為aCu（OH）₂•bCuCO₃．小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解，獲得相關數(shù)據(jù)，繪成固體質量變化與分解溫度的關系如圖D，請根據(jù)圖示回答下列問題：
（4）寫出AB、CD段發(fā)生反應的化學方程式：
AB段：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
CD段：CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑；
（5）通過計算可得：a：b=2：1．（請寫出計算過程）

Answer 1

分析 （一）猜想與假設：根據(jù)Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體，碳酸鈉在水中水解的產物進行分析；
三）設計與實驗：
（2）根據(jù)碳酸鈉會與鹽酸反應生成二氧化碳進行分析；
（3）根據(jù)無水硫酸銅遇水變藍進行分析；
（4）根據(jù)檢驗水要放在檢驗二氧化碳的前面進行分析；
（5）根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅的分解溫度進行分析；根據(jù)氫氧化銅和碳酸銅分解的化學方程式進行分析．

解答 解：（一）猜想與假設：碳酸鈉與硫酸銅反應，生成硫酸鈉和碳酸銅，碳酸銅為藍色固體，故猜想一：固體為CuCO₃，理由是：Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄；碳酸鈉是強堿弱酸鹽，在水中水解后會生成氫氧根離子；故為：堿；
（三）設計與實驗：
（2）固體上殘留的碳酸鈉會與鹽酸反應生成二氧化碳氣體；故答案為：取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸，無氣泡產生；
（3）檢驗水要放在檢驗二氧化碳的前面，否則通過石灰水時攜帶的水蒸氣會對檢驗水產生干擾，實驗中：A中的現(xiàn)象為：藍色固體逐漸變成黑色，C中白色固體變藍色；故答案為：C；B；藍色固體逐漸變成黑色；白色固體變藍色；
（4）AB段的溫度大于60℃但是沒有超過200℃，從圖象中看出也不超過100℃，符合氫氧化鐵的分解溫度，故答案為：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
CD段的溫度超過了200℃，符合碳酸銅的分解溫度，故答案為：CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑；
（5）AB段是氫氧化銅在分解，固體質量減少3.6克，CD段是碳酸銅在分解，固體質量減少4.4克，從方程式可以看出一個氫氧化銅分解會生成一個水，而AB段的氫氧化銅減少了3.6克水，生成了0.2個水，設所需氫氧化銅的個數(shù)為a
 Cu（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O 
    1                            18  
   a                             3.6g    
   a=$\frac{1×3.6}{18}$=0.2，
CD段一個碳酸銅分解會產生一個二氧化碳，的碳酸銅分解生成了4.4克二氧化碳，設碳生成4.4克二氧化碳需b個碳酸銅，
CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑；
  1                         44
  b                        4.4
Y=$\frac{1×4.4}{44}$=0.1，故a：b=0.2：0.1=2：1，故固體的組成aCu（OH）₂•bCuCO₃中a：b=2：1；
故答案為：Ⅰ．猜想與假設
Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄，堿；
Ⅲ．設計與實驗
（2）取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸，無氣泡產生
（3）C B（共1分）  藍色固體逐漸變成黑色；白色固體變藍；
（4）Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O； CuCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+CO₂↑；
（5）2：1．

點評 在解此類題時，首先要將題中的知識認知透，然后結合學過的知識進行解答，此類題難度較大，要細心進行分析解答．