Question

CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，以下是某興趣小組對沉淀組成的探究。

【提出假設(shè)】

假設(shè)1：沉淀為Cu (OH)₂

假設(shè)2：沉淀為         

假設(shè)3：沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)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(shè)均不含結(jié)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(fēng)干；

步驟2：甲同學(xué)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(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；

（1）若反應(yīng)后A中藍(lán)綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象，證明假設(shè)    成立。

（2）乙同學(xué)認(rèn)為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗(yàn)證上述所有假設(shè)，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(xué)更換B試劑后驗(yàn)證假設(shè)3成立的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是                            。

【定量探究】

（4）乙同學(xué)進(jìn)一步探究假設(shè)3中固體的組成：

①乙同學(xué)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)（如下表）后，將C中的澄清石灰水改為Ba(OH)₂溶液，其原因是            （雙選，填代號）

溶解度(S)/g	溶度積(Ksp)	摩爾質(zhì)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為強(qiáng)堿，Ca(OH)₂為弱堿

c．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的質(zhì)量大于CaCO₃，測量誤差小

d．相同條件下，CaCO₃的溶解度明顯大于BaCO₃

②若所取藍(lán)綠色固體質(zhì)量為54.2 g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后裝置B的質(zhì)量增加5.4 g，C中的產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為39.4 g。則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為                        。

 

Answer 1

【答案】

CuCO₃（1分）

（1）1（1分）

（2）b（2分）；

（3）A中藍(lán)綠色固體變黑色，B中無水CuSO₄固體變藍(lán)，C中有白色沉淀產(chǎn)生（3分）【A、B、C中每個現(xiàn)象各1分】

（4）①ac（2分）【漏一個得1分，錯一個倒扣1分，扣完為止】

②2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂（3分）

【解析】

試題分析：CuSO₄溶液與Na₂CO₃溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀的原因可能是銅離子和碳酸根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成Cu (OH)₂沉淀、銅離子與碳酸根離子結(jié)合生成CuCO₃沉淀、上述兩類反應(yīng)均發(fā)生時生成的堿式碳酸銅沉淀；（1）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，藍(lán)綠色固體受熱分解無CO₂生成，說明其組成中無碳酸銅，則只有假設(shè)1成立；（2）白色的無水CuSO₄遇水變藍(lán)，因此B裝置的無水氯化鈣改為無水硫酸銅，便可驗(yàn)證上述所有假設(shè)；若A中固體變?yōu)楹谏�，B中白色固體變藍(lán)、C中澄清石灰水變渾濁，則假設(shè)3成立；（4）Ba(OH)₂、Ca(OH)₂溶解度分別為3.89g、0.16g，故a正確；Ba(OH)₂、Ca(OH)₂都是強(qiáng)堿，故b錯誤； BaCO₃、CaCO₃摩爾質(zhì)量的數(shù)值分別為197、100，故c正確；CaCO₃、BaCO₃溶度積相差較小，故d錯誤；（5）由題意可知m(H₂O)=5.4g，m(BaCO₃)=39.4g，由m/M可知，n(H₂O)=0.3mol，n(BaCO₃)=0.2mol，由氫、碳守恒關(guān)系式nCuCO₃·mCu (OH)₂～mH₂O～nCO₂～nBaCO₃可知，m/n=0.3/0.2=3/2，則該物質(zhì)化學(xué)式為分別為2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂。

考點(diǎn)：本題考查探究實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計算等。