Question

某校兴趣小组中的甲、乙两位同学进行了制取氢氧化铜的实验．

[实验现象]甲同学得到了蓝色沉淀，乙同学得到了浅绿色沉淀．
[实验讨论]甲同学得到的蓝色沉淀一定是氢氧化铜，请写出反应的化学方程式为_______．那么乙同学得到的浅绿色沉淀是什么呢？
[查阅资料]氢氧化钠与硫酸铜反应可能会生成碱式硫酸铜，它是浅绿色、受热会分解、不溶于水但能溶于酸的物质，在酸性溶液中可发生反应生成Cu²⁺、S0₄^2-和水．
[拓展探究]甲、乙两位同学对碱式硫酸铜产生了兴趣，分别进行了下列实验．
[实验设计]甲同学：证明该浅绿色沉淀中含有硫酸根
（1）将浅绿色的浊液过滤，并把得到的浅绿色沉淀用蒸馏水多次洗涤；
（2）取最后一次洗涤液，加入______溶液，没有白色沉淀产生，说明沉淀已洗净；
（3）把绿色沉淀转移到试管中，加入足量的______溶液使沉淀完全溶解，再加入氯化钡溶液，有大量白色沉淀生成，表示浅绿色沉淀中有S0₄^2-．
乙同学：探究碱式硫酸铜受热分解的产物--取适量碱式硫酸铜加入试管中充分进行加热，并把生成的气体依次通过B、C、D装置．

现象与结论：A中残留有黑色固体，取样加入足量的稀硫酸中，溶液变成______色且无其它明显现象，说明该黑色固体是CuO；
B中无水硫酸铜变成蓝色，说明生成了______；
C中KMnO₄稀溶液褪色，说明生成了______；
等D中集气瓶内气体收满后，正放在桌上，乙同学用______证明生成了O₂．
[深入探究]确定此次得到的浅绿色沉淀的组成
[查阅资料]（1）碱式硫酸铜其有多种可能的组成，如：Cu₂（OH）₂SO₄、Cu₃（OH）₄SO₄或Cu₄（OH）₆SO₄等．
（2）碱式硫酸铜可表示为：aCu（OH）₂?bCuSO₄．已知Cu（OH）₂的分解温度为66℃∽68℃，生成对应的两种氧化物；而CuSO₄的分解温度为600℃以上．
[实验讨论]同学们用热分析仪对该浅绿色沉淀进行热分解，获得相关数据，绘成固体质量变化与分解温度的关系如图．

请根据图示回答下列问题：
①0～t₁段内固体质量不变的原因是______．
②A B、C D段固体质量减轻，请写出导致固体质量减轻的生成物的化学式：
AB段：______；
CD段：______；
③通过计算可得：该碱式硫酸铜的化学式是______；
[实验结论]（1）乙同学实验中NaOH溶液与CuSO₄溶液反应生成上述碱式硫酸铜的化学方程式为______．
（2）当NaOH溶液与CuSO₄溶液反应时，只有控制CuSO₄的量一定，NaOH______（填“过量”或“不足”）时才能生成蓝色沉淀．
（3）当反应物的量不同，产物可能不同，试另举一例：______．

Answer 1

【答案】分析：【实验讨论】根据氢氧化钠与硫酸铜反应的生成物及书写方程式原则解答．
【实验设计】根据硫酸根离子的检验方法解答；根据题中信息该物质与盐酸反应生成硫酸根离子，因此可加入盐酸，然后再加入氯化钡等可溶性钡盐溶液检验硫酸根离子．
乙同学：根据装置图中每个装置的作用及现象分析生成物．
【实验讨论】请根据图示及信息，氢氧化铜和硫酸铜分解的温度不同，确定每段反应及生成物．根据固体减少量及化学方程式分别求出氢氧化铜和硫酸铜的质量，进而求出微粒个数比，然后写出化学式
【实验结论】（1）根据反应物及生成物写出方程式，根据实验现象推知氢氧化钠过量时产生蓝色沉淀，根据学过的化学反应找出反应物的量不同生成物不同的例子．
解答：解：【实验讨论】氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，化学方程式为：2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
[实验设计]（2）要检验沉淀是否洗净，只需证明洗涤液中不含硫酸根离子即可，因此可向洗涤液中加入氯化钡或硝酸钡溶液，看是否产生白色沉淀，没有白色沉淀，说明沉淀已洗干净．
（3）由题中信息可知，绿色沉淀能溶于酸性溶液，因此可将绿色沉淀转移到试管中，加入足量的稀盐酸，使沉淀完全溶解，再加入氯化钡溶液，有大量白色沉淀生成，表示浅绿色沉淀中有硫酸根离子．
乙同学：探究碱式硫酸铜受热分解的产物：A中残留有黑色固体，为氧化铜，加入足量的稀硫酸中，与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，因此溶液变成蓝色，水遇无水硫酸铜变蓝，二氧化硫能使高锰酸钾溶液颜色退去，氧气能使带火星的木条复燃．
【实验讨论】请根据图示回答下列问题：
①0～t₁段没有达到反应所需的温度，因此固体质量不变．
②A B、氢氧化铜分解生成氧化铜和水，C D段硫酸铜分解生成氧化铜、氧气和二氧化硫，使固体质量减轻，
③设氢氧化铜的物质的量为a
Cu（OH）₂CuO+H₂O
 1                  1
 a                 

a=0.3mol
设硫酸铜的物质的量为b
2CuSO₄   2CuO+2SO₂↑+O₂↑
2                2
b              


 b=0.1mol
所以该物质中氢氧化铜与硫酸铜的微粒个数比为0.3：0.1=3：1
因此该物质的化学式为3Cu（OH）₂?CuSO₄
该碱式硫酸铜的化学式是Cu₄（OH）₆SO₄；
[实验结论]（1）乙同学实验中NaOH溶液与CuSO₄溶液反应生成上述碱式硫酸铜的化学方程式为．6NaOH+4CuSO₄=Cu₄（OH）₆SO₄↓+3Na₂SO₄
（2）当NaOH溶液与CuSO₄溶液反应时，CuSO₄的量一定，氢氧化钠过量时才能生成蓝色沉淀．
（3）木炭燃烧，氧气不足时生成CO，氧气充足时生成CO₂，反应物的量不同，产物可能不同．
故答案为：【实验讨论】2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
【实验设计】（2）BaCl₂等（3）稀盐酸
乙同学：现象与结论：蓝色   水    SO₂    带火星的木条
【实验讨论】请根据图示回答下列问题：
①没有达到反应所需的温度．
②AB段：H₂O； CD段：O₂、SO₂；
③Cu₄（OH）₆SO₄；
【实验结论】（1）6NaOH+4CuSO₄=Cu₄（OH）₆SO₄↓+3Na₂SO₄．
（2）过量．
（3）木炭燃烧，氧气不足时生成CO，氧气充足时生成CO₂．
点评：本题是一道较难的综合实验探究题，难点在于物质化学式的确定，生成物的确定，要求学生有良好的分析能力及实验探究能力．