Question

(14分)将过量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组欲对蓝色固体的成分进行探究。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         （填“酸”或“碱”）性。
猜想三：固体为Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。
（二）资料查阅：
①Cu(OH)₂和CuCO₃晶体均不带结晶水；
②Cu(OH)₂、CuCO₃受热易分解，化学反应方程式分别为：
Cu(OH)₂==CuO+H₂O       CuCO₃==CuO+CO₂
③无水CuSO₄遇水变蓝色。
（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、低温烘干得蓝色固体。
Ⅱ．用下图所示装置，定性探究固体的成分。

（1）若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，则猜想         正确；
（2）若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，则猜想         正确；
（3）小组同学将装置按 A、    、       （填“B”、“C”）的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的；实验中： C中的现象      。
结论：固体为Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物。
Ⅲ．固体成分定量测定：
已知Cu(OH)₂的分解温度为66℃～68℃，CuCO₃的分解温度为200℃～220℃。小组同学用热分析仪对固体进行热分解，获得相关数据，绘成的固体质量变化与分解温度的关系如下图，请根据图示回答下列问题：

（4）根据图示从A点到达B点时的固体质量差，求被分解的氢氧化铜的质量(写出计算过程)。
（5）通过计算可得32.0g固中C元素和H元素的质量比＝              。
（6）若将24.0g剩余固体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式：                     。

Answer 1

（一）Na₂CO₃+CuSO₄="===" CuCO₃↓+ Na₂SO₄     碱
（三）Ⅱ⑴猜想二    ⑵猜想一
⑶ C、B     无水硫酸铜变蓝色
⑷19.6g         ⑸ 3:1          （6）4CuO^△2Cu₂O+O₂↑

试题分析：（1）根据复分解反应发生的条件，相互交换成分，Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到蓝色固体，发生的化学方程式为：Na₂CO₃+CuSO₄="===" CuCO₃↓+ Na₂SO₄ 
（2） Na₂CO₃溶液呈碱性
（三）设计与实验：
（1） 若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，说明无二氧化碳生成，则猜想二成立
（2）若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，说明无水生成，则猜想一成立
（3）要同时验证生成物中既有二氧化碳生成，又有水生成，应该先验证水，再验证二氧化碳，所以装置应按A、C、B的顺序组合进行实验，这样即可验证出猜想三是正确的，此时C中现象无水硫酸铜变蓝色，B中的澄清石灰水变浑浊，可得出结论：固体为Cu(OH)₂和CuCO₃的混合物
（4）根据图示从A点到达B点，温度处在200℃以内，此时发生的反应是Cu(OH)₂的分解，所以固体质量差是水的质量=32g-28.4g=3.6g，可设氢氧化铜的质量为x
Cu(OH)₂==CuO+H₂O
98            18
x            3.6g
98：18=x：3.6g     ∴x=19.6g
（5）根据上面的计算Cu(OH)₂的质量是19.6g，故氢元素的质量=19.6g×2/98×100%=0.4g，CuCO₃的的质量=32g-19.6g=12.4g，故碳元素的质量=12.4g×12/124×100%=1.2g，所以32.0g固中C元素和H元素的质量比＝1.2g：0.4g=3：1
（6）加热到220℃，此时的Cu(OH)₂和CuCO₃都已全部分解，得到纯净的CuO24g，若将24.0g剩余固体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变，根据质量守恒定律分析，减少的质量只可能是氧气，故此过程中可能发生反应的化学方程式：4CuO^△2Cu₂O+O₂↑