Question

CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合产生蓝绿色沉淀，以下是某兴趣小组对沉淀组成的探究。

【提出假设】

假设1：沉淀为Cu (OH)₂

假设2：沉淀为         

假设3：沉淀为碱式碳酸铜[化学式可表示为nCuCO₃·mCu (OH)₂]

【查阅资料】无论是哪一种沉淀受热均易分解（假设均不含结晶水）。

【定性探究】

步骤1：将所得悬浊液过滤，用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干；

步骤2：甲同学取一定量固体，用气密性良好的如下装置（夹持仪器未画出）进行定性实验；

（1）若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中无明显现象，证明假设    成立。

（2）乙同学认为只要将上图中B装置的试剂改用下列某试剂后，便可验证上述所有假设，该试剂是      （填代号）。

a．浓硫酸     b．无水CuSO₄    c．碱石灰    d．P₂O₅

（3）乙同学更换B试剂后验证假设3成立的实验现象是                            。

【定量探究】

（4）乙同学进一步探究假设3中固体的组成：

①乙同学查得一些物质在20℃的数据（如下表）后，将C中的澄清石灰水改为Ba(OH)₂溶液，其原因是            （双选，填代号）

溶解度(S)/g	溶度积(Ksp)	摩尔质量(M)/g·mol－1
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为强碱，Ca(OH)₂为弱碱

c．吸收等量CO₂生成的BaCO₃的质量大于CaCO₃，测量误差小

d．相同条件下，CaCO₃的溶解度明显大于BaCO₃

②若所取蓝绿色固体质量为54.2 g，实验结束后装置B的质量增加5.4 g，C中的产生沉淀的质量为39.4 g。则该蓝绿色固体的化学式为                        。

 

Answer 1

【答案】

CuCO₃（1分）

（1）1（1分）

（2）b（2分）；

（3）A中蓝绿色固体变黑色，B中无水CuSO₄固体变蓝，C中有白色沉淀产生（3分）【A、B、C中每个现象各1分】

（4）①ac（2分）【漏一个得1分，错一个倒扣1分，扣完为止】

②2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂（3分）

【解析】

试题分析：CuSO₄溶液与Na₂CO₃溶液混合产生蓝绿色沉淀的原因可能是铜离子和碳酸根离子发生双水解反应生成Cu (OH)₂沉淀、铜离子与碳酸根离子结合生成CuCO₃沉淀、上述两类反应均发生时生成的碱式碳酸铜沉淀；（1）由实验现象可知，蓝绿色固体受热分解无CO₂生成，说明其组成中无碳酸铜，则只有假设1成立；（2）白色的无水CuSO₄遇水变蓝，因此B装置的无水氯化钙改为无水硫酸铜，便可验证上述所有假设；若A中固体变为黑色，B中白色固体变蓝、C中澄清石灰水变浑浊，则假设3成立；（4）Ba(OH)₂、Ca(OH)₂溶解度分别为3.89g、0.16g，故a正确；Ba(OH)₂、Ca(OH)₂都是强碱，故b错误； BaCO₃、CaCO₃摩尔质量的数值分别为197、100，故c正确；CaCO₃、BaCO₃溶度积相差较小，故d错误；（5）由题意可知m(H₂O)=5.4g，m(BaCO₃)=39.4g，由m/M可知，n(H₂O)=0.3mol，n(BaCO₃)=0.2mol，由氢、碳守恒关系式nCuCO₃·mCu (OH)₂～mH₂O～nCO₂～nBaCO₃可知，m/n=0.3/0.2=3/2，则该物质化学式为分别为2CuCO₃·3Cu(OH)₂、或3Cu(OH)₂·2CuCO₃或Cu₅(OH)₆(CO₃)₂。

考点：本题考查探究实验、化学计算等。