Question

将过量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到蓝色固体．某研究性学习小组对固体沉淀的成分进行了如下探究．请完成下列各题：

（一）猜想与假设：

猜想一：固体为CuCO₃，理由：　　（用化学反应方程式表示）．

猜想二：固体为Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈碱性．

猜想三：固体为Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．

（二）资料查阅：

①结晶水合物受热后易失去结晶水，如CuSO₄•5H₂OCuSO₄+5H₂O↑；

②Cu（OH）₂、CuCO₃受热易分解，各生成对应的两种氧化物．

③无水氯化钙可做吸水剂；碱石灰的主要成分为氢氧化钠固体和氧化钙

（三）设计与实验：

Ⅰ．固体的获取：将反应后的固、液混合物经过滤、洗涤、室温晾干得蓝色固体．

Ⅱ．定性探究固体的成分：

用图1所示方案，进行实验，并得到下列现象：

（1）上图中无色气体为　　，所以猜想二不成立．

（2）向蓝色溶液中加入足量的铁屑，实验现象为　　．

发生反应的方程式为　　、　　．

Ⅲ．定量测定固体的组成：

设固体为aCu（OH）₂•bCuCO₃•cH₂O，为测定其组成，称取24.0g蓝色固体．继续进行实验：

图2中注射器处为两个单向阀：推注射器时x关闭，y处打开；拉注射器时，x打开进空气，y关闭．

实验步骤：①组装好装置，检查气密性；②反复推拉注射器；③称量B、C、D、E、F的质量；④关闭弹簧夹，加热B处玻璃管直到反应不再进行；⑤打开弹簧夹，再次反复缓缓推拉注射器；⑥再次称量B、C、D、E、F的质量．

问题探究：

（3）进行步骤⑤的操作中，注射器活塞要缓缓推动的主要目的是　　．

数据处理：

（4）某兴趣小组利用上述方法，测得以下数据：（假定每步反应都完全）

	B	C	D	E	F
反应前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反应后	116.0g	253.6g	304.3g	350.1g	360.0g

E装置质量增加的原因是　　；求该固体的化学式中 a：b：c=　．

Answer 1

分析：

（一）猜想一：根据碳酸钠和硫酸铜反应生成蓝色沉淀进行分析 （三）设计与实验：（1）根据二氧化碳的性质考虑；（2）根据方程式的书写方法和生成物来判断；（3）根据步骤⑤的操作目的和推注射器目的考虑；（4）根据E中液体的性质和方程式进行计算考虑；根据反应前后原子种类和个数不变考虑．

解答：

解：（一）猜想与假设：反应物是硫酸铜和碳酸钠，生成物是碳酸铜沉淀和硫酸钠；化学方程式为Na2CO3+CuSO4=CuCO3↓+Na2SO4； （三）（1）由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以无色气体是二氧化碳； （2）由于加入的硫酸是过量的，所以加入铁后，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；由于前面加入硫酸后生成了硫酸铜，所以加入铁后，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；故实验现象为：铁片表面有气泡生成、铁片表面有红色物质生成，反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑     Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （3）进行步骤⑤的操作，是为了将B中生成气体完全排出（使C、D充分吸收），防止产生误差；该操作中推注射器时缓缓的目的是防止气流过快，C、D不能充分吸收； （4）由于浓硫酸具有吸水性，所以E装置质量增加的原因是有水，气流带出D中水蒸气造成的；无水氯化钙可做吸水剂，所以无水氯化钙质量的增加量就是生成水的质量：253.6g﹣250g=3.6g；根据氧的个数相等：2a+3b+c=a+b+2a+2c+2b解得a=c，再将其带入方程式，推出a=b，所以a：b：c=1：1：1． 故答案为：（一）猜想一：CuSO4+Na2CO3=CuCO3↓+Na2SO4 （三）（1）二氧化碳（CO2）  （2）铁片表面有气泡生成、铁片表面有红色物质生成（只答出一点就给分）  Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑     Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Ⅲ．（3）防止气流过快，C、D中气体不能被溶液充分吸收． （4）气流带出D中水蒸气   a：b：c=1：1：1