Question

【題目】(15分)某學生研究小組欲探究CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合產生的藍綠色沉淀組成，小組進行下列實驗探究。

【提出假設】

假設1：沉淀為Cu(OH)2；假設2：所得沉淀為_____________；

假設3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCu(OH)2·mCuCO3]。

【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）。

【物質成分探究】

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；

步驟2：甲同學取一定量所得固體，用氣密性良好的如圖裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗。

請回答下列問題：

（1）假設2中的沉淀是為______________。

（2）假設1中沉淀為Cu(OH)2的理論依據是_________________。

（3）無水乙醇洗滌的目的__________________。

（4）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現象，證明假設________________（填寫序號）成立。

（5）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用_______________試劑后，便可驗證上述所有假設。

（6）乙同學更換B試劑后驗證假設3成立的實驗現象是___________________。

（7）在假設3成立的前提下，某同學考慮用Ba(OH)2代替Ca(OH)2，測定藍綠色固體的化學式，若所取藍綠色固體質量為27.1g，實驗結束后裝置B的質量增加2.7g，C中的產生沉淀的質量為19.7g。則該藍綠色固體的化學式為_________________。

Answer 1

【答案】（1）CuCO3（2分） （2）碳酸根水解，溶液中含有較多的OH—（2分，或者答雙水解，相互促進，或者寫出雙水解離子方程式或化學方程式均可）（3）利用乙醇的易揮發，帶走洗滌的水（2分）

（4）假設1（1分）（5）無水CuSO4 (2分)

（6）A中藍綠色固體變黑色，B中固體變藍，C中有白色沉淀產生（3分）

（7）2CuCO33Cu(OH)2或3Cu(OH)22CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2（3分）

【解析】

試題分析：（1）CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合產生藍綠色沉淀，可能是反應生成了碳酸銅沉淀，或水解相互促進生成了氫氧化銅沉淀或是堿式碳酸銅，由假設1、3知假設2為CuCO3。

（2）Na2CO3溶液中碳酸根能水解，產生氫氧根離子，所以與CuSO4溶液混合產生的藍綠色沉淀可能為氫氧化銅。

（3）所得懸濁液過濾，用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，利用乙醇易揮發的性質帶走固體中殘留的水分。

（4）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中無明顯現象證明一定不含有碳酸銅，現象的產生為氫氧化銅，假設1正確。

（5）實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產物性質驗證，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，所以要將上圖中B裝置的試劑改用無水CuSO4。

（6）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3正確的現象為：A中藍綠色固體變黑色，B中無水CuSO4固體變藍，C中有白色沉淀產生。

（7）B中吸收的是水，水的物質的量為：2.7g÷18g/mol=0.15mol，C中吸收的是二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據碳原子守恒得二氧化碳的物質的量為：19.7g÷197g/mol=0.1mol，氧化銅的物質的量為(27.1g-2.7g-0.1mol×44g/mol)÷80g/mol=0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學式為2CuCO33Cu(OH)2或3Cu(OH)22CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2。