Question

【題目】某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，將CuSO4溶液與K2CO3溶液混合會(huì)產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，它們對(duì)沉淀的組成和興趣，決定采用實(shí)驗(yàn)大方法進(jìn)行探究。

（1）【提出猜想】

猜想1：所得沉淀為Cu(OH)2；

猜想2：所得沉淀為______________________；（填化學(xué)式）

猜想3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為mCu(OH)2·nCuCO3]。

【查閱資料】無(wú)論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設(shè)均不含結(jié)晶水）。

【實(shí)驗(yàn)探究】

步驟1:將所得懸濁液過(guò)濾，先用蒸餾水洗滌，再用無(wú)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(huà))進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn);

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

（3）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(hào))。

A.濃硫酸 B.無(wú)水CuSO4 C.堿石灰 D.P2O5

（4）乙同學(xué)驗(yàn)證假設(shè)3成立的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______________。

【定量探究】

（5）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)在常溫時(shí)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__________(填代號(hào))。

溶解度（S）/p		溶度積（Ksp）		摩爾質(zhì)量（M）/g·mol
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(cè)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27.1g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置B的質(zhì)量增加2.7g，C中產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為19.7g。則該藍(lán)綠色固體的化學(xué)式為__________;A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

Answer 1

【答案】 CuCO3 1 B A中藍(lán)綠色固體變黑色，B中無(wú)水CuSO4固體變藍(lán)，C中有白色沉淀產(chǎn) AC 2CuCO3·3Cu(OH)2、或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2 2CuCO3·3Cu(OH)25CuO + 3H2O↑ + 2CO2↑

【解析】（1）CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合產(chǎn)生藍(lán)綠色沉淀，氫氧化銅和碳酸銅都是藍(lán)色沉淀，可能是反應(yīng)復(fù)分解反應(yīng)生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或堿式碳酸銅，假設(shè)1中沉淀為Cu(OH)2 ，假設(shè)2為CuCO3；（2）加熱氫氧化銅生成水蒸氣和黑色氧化銅，加熱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，若反應(yīng)后A中藍(lán)綠色固體變黑，C中澄清石灰水不變渾，證明一定不含有碳酸銅，現(xiàn)象的產(chǎn)生為氫氧化銅，假設(shè)1正確。（3）加熱氫氧化銅生成水蒸氣和黑色氧化銅，加熱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，所以需要驗(yàn)證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質(zhì)成分，裝置A中加熱是否變化為黑色固體，裝置B選擇無(wú)水硫酸銅驗(yàn)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，故選B即可。（4）假設(shè)3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為 m Cu(OH)2nCuCO3]，氫氧化銅、碳酸銅分解，裝置A中加熱都會(huì)變化為黑色固體，裝置B選擇無(wú)水硫酸銅，根據(jù)是否變藍(lán)色驗(yàn)證是否生成水，根據(jù)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(shè)是否正確的現(xiàn)象為：A中藍(lán)綠色固體變黑色說(shuō)明氫氧化銅、碳酸銅分解，B中無(wú)水CuSO4固體變藍(lán)說(shuō)明存在Cu(OH)2 ，C中有白色沉淀產(chǎn)生說(shuō)明存在CuCO3，即能驗(yàn)證假設(shè)3成立，即A 中藍(lán)綠色固體變黑色， B 中無(wú)水 CuSO4 固體變藍(lán)， C 中有白色沉淀產(chǎn)生。（5）① A、Ba(OH)2 溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收 CO2，故A正確；B、氫氧化鈣也為強(qiáng)堿，故B錯(cuò)誤；C、BaCO3的摩爾質(zhì)量大于CaCO3，測(cè)量誤差小，故C正確；D、CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大，故D錯(cuò)誤。故選AC。②B中吸收水的物質(zhì)的量n=2.7g/18g·mol－1=0.15mol，C中吸收二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒二氧化碳的物質(zhì)的量=19.7g/197g·mol－1=0.1mol，氧化銅的物質(zhì)的量=（27.1g-2.7g-0.1mol×44g·mol－1）/80g·mol－1=0.25mol，則銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量之比=0.25mol：0.3mol：0.1mol=5：6：2，所以其化學(xué)式為：2CuCO33Cu(OH)2或 3Cu(OH)22CuCO3 或 Cu5(OH)6(CO3)2 ，2CuCO33Cu(OH)2受熱分解生成CuO、二氧化碳和水，其反應(yīng)的方程為：2CuCO33Cu(OH) 5CuO+3H2O↑+2CO2↑ 。