Question

（10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
小組對藍色固體的成分進行了如下探究。請完成下列各題：
Ⅰ.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。
Ⅱ.資料查閱：
①Cu(OH)₂和CuCO₃晶體均不帶結晶水；無水硫酸銅是白色固體，遇水會變成藍色的硫酸銅晶體。
②Cu(OH)₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物。
Ⅲ.設計與實驗：
㈠固體的獲�。�
⑴將反應后的固、液混合物經過濾、洗滌、低溫烘干得藍色固體。
⑵判斷固體已洗凈的方法及現象_______________________________________。
㈡用下圖所示裝置，定性探究固體的成分。

⑶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：A中的現象為_________________________，C中的現象為______________________。
結論：固體為Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。
㈢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)₂?bCuCO₃。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下圖，請根據圖示回答下列問題：
⑷寫出AB、CD段發生反應的化學方程式：

AB段：___________________________________；
CD段：___________________________________；
⑸通過計算可得：a:b＝________。（請寫出計算過程）

Answer 1

Ⅰ．猜想與假設
Na₂CO₃ +CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄（1分）   堿（1分）
Ⅲ.設計與實驗
⑵取最后洗滌液少量，滴加適量的稀鹽酸（硝酸、硫酸），無氣泡產生；或滴加BaCl₂ [或Ba(OH)₂、Ba(NO₃)₂]或CaCl₂[或Ca(OH)₂、Ca(NO₃)₂]溶液，無沉淀產生。（其它合理答案均給分）（1分）
⑶C B（共1分） 藍色固體逐漸變成黑色（1分） 白色固體變藍（1分）
⑷Cu(OH)₂△CuO + H₂O （1分）  CuCO₃△CuO + CO₂ ↑ （1分）
⑸2 : 1 （2分）

解析試題分析：Ⅰ．猜想與假設：依據質量守恒定律和物質的性質可得，Na₂CO₃ +CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO_4；因為， Na₂CO₃溶液呈堿性，故溶液中含有氫氧根；Ⅲ.設計與實驗：⑵因為是碳酸鈉和硫酸銅的反應，二者可能恰好反應，或者剩余二者之一，依據性質檢測是否洗凈即可：檢測碳酸根或者硫酸根或者銅離子；⑶因為檢測二氧化碳要經過澄清石灰水，會干擾生成水的檢測，故，應先通過C變藍檢測有水生成，再通過B看變渾濁檢測有二氧化碳的生成；氫氧化銅藍色，氧化銅黑色，藍色固體逐漸變成黑色；硫酸銅白色粉末，與水反應生成藍色晶體，故白色固體變藍色；（4）AB和CD段固體質量減少，故反應方程式為：Cu(OH)₂△CuO + H₂O，CuCO₃△CuO + CO₂ ↑；
（5）由題意可知AB段生成水的質量為32.0g—28.4g = 3.6g，
CD段生成二氧化碳的質量為28.4g—24.0g = 4.4g 
則生成水和二氧化碳的分子個數比為3.6g/18:4.4g/44=2:1 
再結合化學方程式的系數比，可知a:b=2:1
考點：實驗設計與數據分析，物質的物理性質和化學性質；常見離子的檢測；化學方程式的書寫；