Question

【題目】將過量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到藍色固體。某研究性學習小組對藍色固體的成分進行了如下探究，通過查閱資料得知CuCO3在水溶液中不能單獨存在，請完成下列各題：

（一）猜想與假設：

猜想一：固體不可能為CuCO3。

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，無水CuSO4為白色固體，易吸水變藍；

②Cu(OH)2CuO+H2O；CuCO3與CaCO3類似，受熱易分解

③銅元素在化合物中的主要價態有+1、+2

（三）設計與實驗：

Ⅰ．用下圖所示裝置，定性探究藍色固體的成分。

該小組同學將裝置按_____（填字母）的順序組合進行實驗，B中的現象為_____，C中的現象為_____。從而驗證出猜想三是正確的。

Ⅱ．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)2bCuCO3。小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解，獲得相關數據，繪成固體質量變化與分解溫度的關系如圖，請根據圖示回答下列問題：

（1）通過計算可得：a:b＝_____。

（2）若將12.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了1.2g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

【答案】堿 ACB 清石灰水變渾濁 無水硫酸銅變藍 49:31 4CuO 2Cu2O+O2↑

【解析】

（一）猜想與假設：

猜想二：固體為Cu(OH)2，理由：Na2CO3溶液呈堿性。

故填：堿；

（三）設計與實驗：

Ⅰ．Cu(OH)2CuO+H2O；CuCO3加熱分解產生氧化銅和二氧化碳，與該小組同學將裝置按ACB的順序組合進行實驗，B中的現象為澄清石灰水變渾濁，C中的現象為無水硫酸銅變藍。從而驗證出猜想三是正確的。故填：ACB；清石灰水變渾濁；無水硫酸銅變藍。

Ⅱ．固體成分定量測定：

（1）由圖可知Cu(OH)2CuO+H2O生產水的質量為16g-14.2g=1.8g，CuCO3加熱分解產生二氧化碳的質量為14.2g-12g=2.2g。

設氫氧化銅的質量為a，碳酸銅的質量為b，

故a：b=9.8：6.2=49:31.

（2）若將12.0g剩余固體繼續加熱到更高的溫度，發現固體質量減少了1.2g后質量不再改變，說明反應過程中氧化銅中的氧元素一部分轉化成氧氣，剩余固體中銅元素質量為：12.0g××100%=9.6g，
剩余固體中氧元素質量為：12.0g-9.6g-1.2g=1.2g，
設固體的化學式為CumOn，
根據題意有：64m：16n=9.6g：1.2g，
m：n=2：1，
因此剩余固體的化學式是Cu2O，
此過程中可能發生反應的化學方程式為：4CuO 2Cu2O+O2↑．