Question

(14分)將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體。某研究性學習小組欲對藍色固體的成分進行探究。請完成下列各題：
（一）猜想與假設：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：            （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         （填“酸”或“堿”）性。
猜想三：固體為Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。
（二）資料查閱：
①Cu(OH)₂和CuCO₃晶體均不帶結晶水；
②Cu(OH)₂、CuCO₃受熱易分解，化學反應方程式分別為：
Cu(OH)₂==CuO+H₂O       CuCO₃==CuO+CO₂
③無水CuSO₄遇水變藍色。
（三）設計與實驗：
Ⅰ．固體的獲�。�
將反應后的固、液混合物經過濾、洗滌、低溫烘干得藍色固體。
Ⅱ．用下圖所示裝置，定性探究固體的成分。

（1）若用裝置A、B組合進行實驗，B中無現象，則猜想         正確；
（2）若用裝置A、C組合進行實驗，C中無現象，則猜想         正確；
（3）小組同學將裝置按 A、    、       （填“B”、“C”）的順序組合進行實驗，驗證出猜想三是正確的；實驗中： C中的現象      。
結論：固體為Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。
Ⅲ．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℃。小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解，獲得相關數據，繪成的固體質量變化與分解溫度的關系如下圖，請根據圖示回答下列問題：

（4）根據圖示從A點到達B點時的固體質量差，求被分解的氫氧化銅的質量(寫出計算過程)。
（5）通過計算可得32.0g固中C元素和H元素的質量比＝              。
（6）若將24.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了2.4g后質量不再改變，寫出此過程中可能發生反應的化學方程式：                     。

Answer 1

（一）Na₂CO₃+CuSO₄="===" CuCO₃↓+ Na₂SO₄     堿
（三）Ⅱ⑴猜想二    ⑵猜想一
⑶ C、B     無水硫酸銅變藍色
⑷19.6g         ⑸ 3:1          （6）4CuO^△2Cu₂O+O₂↑

試題分析：（1）根據復分解反應發生的條件，相互交換成分，Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體，發生的化學方程式為：Na₂CO₃+CuSO₄="===" CuCO₃↓+ Na₂SO₄ 
（2） Na₂CO₃溶液呈堿性
（三）設計與實驗：
（1） 若用裝置A、B組合進行實驗，B中無現象，說明無二氧化碳生成，則猜想二成立
（2）若用裝置A、C組合進行實驗，C中無現象，說明無水生成，則猜想一成立
（3）要同時驗證生成物中既有二氧化碳生成，又有水生成，應該先驗證水，再驗證二氧化碳，所以裝置應按A、C、B的順序組合進行實驗，這樣即可驗證出猜想三是正確的，此時C中現象無水硫酸銅變藍色，B中的澄清石灰水變渾濁，可得出結論：固體為Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物
（4）根據圖示從A點到達B點，溫度處在200℃以內，此時發生的反應是Cu(OH)₂的分解，所以固體質量差是水的質量=32g-28.4g=3.6g，可設氫氧化銅的質量為x
Cu(OH)₂==CuO+H₂O
98            18
x            3.6g
98：18=x：3.6g     ∴x=19.6g
（5）根據上面的計算Cu(OH)₂的質量是19.6g，故氫元素的質量=19.6g×2/98×100%=0.4g，CuCO₃的的質量=32g-19.6g=12.4g，故碳元素的質量=12.4g×12/124×100%=1.2g，所以32.0g固中C元素和H元素的質量比＝1.2g：0.4g=3：1
（6）加熱到220℃，此時的Cu(OH)₂和CuCO₃都已全部分解，得到純凈的CuO24g，若將24.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了2.4g后質量不再改變，根據質量守恒定律分析，減少的質量只可能是氧氣，故此過程中可能發生反應的化學方程式：4CuO^△2Cu₂O+O₂↑