Question

【題目】某興趣小組的同學發現，將CuSO4溶液與K2CO3溶液混合會產生藍綠色沉淀，它們對沉淀的組成和興趣，決定采用實驗大方法進行探究。

（1）【提出猜想】

猜想1：所得沉淀為Cu(OH)2；

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

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

【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）。

【實驗探究】

步驟1:將所得懸濁液過濾，先用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干;

步驟2:甲同學取一定量固體，用氣密性良好的如下裝置(夾持儀器未畫)進行定性實驗;

（2）若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現象，證明假設________成立。

（3）乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗證上述所有假設，該試劑是_______(填代號)。

A.濃硫酸 B.無水CuSO4 C.堿石灰 D.P2O5

（4）乙同學驗證假設3成立的實驗現象是______________。

【定量探究】

（5）乙同學進一步探究假設3中固體的組成:

①乙同學查得一些物質在常溫時的數據(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)。

溶解度（S）/p		溶度積（Ksp）		摩爾質量（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為強堿，Ca(OH)2為弱堿

C.吸收等量CO2生成的BaCO3的質量大于CaCO3，測量誤差小

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中產生沉淀的質量為19.7g。則該藍綠色固體的化學式為__________;A中發生反應的化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】 CuCO3 1 B 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 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溶液混合產生藍綠色沉淀，氫氧化銅和碳酸銅都是藍色沉淀，可能是反應復分解反應生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或堿式碳酸銅，假設1中沉淀為Cu(OH)2 ，假設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，若反應后A中藍綠色固體變黑，C中澄清石灰水不變渾，證明一定不含有碳酸銅，現象的產生為氫氧化銅，假設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，故選B即可。（4）假設3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為 m Cu(OH)2nCuCO3]，氫氧化銅、碳酸銅分解，裝置A中加熱都會變化為黑色固體，裝置B選擇無水硫酸銅，根據是否變藍色驗證是否生成水，根據裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以證明假設是否正確的現象為：A中藍綠色固體變黑色說明氫氧化銅、碳酸銅分解，B中無水CuSO4固體變藍說明存在Cu(OH)2 ，C中有白色沉淀產生說明存在CuCO3，即能驗證假設3成立，即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。（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、氫氧化鈣也為強堿，故B錯誤；C、BaCO3的摩爾質量大于CaCO3，測量誤差小，故C正確；D、CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大，故D錯誤。故選AC。②B中吸收水的物質的量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，根據碳原子守恒二氧化碳的物質的量=19.7g/197g·mol－1=0.1mol，氧化銅的物質的量=（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 ，2CuCO33Cu(OH)2受熱分解生成CuO、二氧化碳和水，其反應的方程為：2CuCO33Cu(OH) 5CuO+3H2O↑+2CO2↑ 。