Question

碱式碳酸铜[化学式Cu₂（OH）₂CO₃，相对分子质量为222]加热完全分解后生成的黑色固体是什么？甲、乙、丙、丁四位同学对此进行了探究．他们称取了4.44g碱式碳酸铜在试管中高温加热的使之完全分解，冷却至室温，称量黑色固体产物的质量为3.2g．
他们结合碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出如下猜想：①可能是氧化铜 ②可能是碳粉③可能是碳粉和氧化铜的混合物．以上猜想的理由是______．
（1）甲同学设计的实验方案是：向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置后观察现象．
如果猜想①正确，现象应该是______．
如果猜想③正确，现象应该是______．
（2）乙同学从资料中得知：碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取金属氧化物中的氧，使其变为金属单质．他经过思考后，认为猜想③可以排除．他的理由是：______．
（3）丙同学通过对得到的实验数据进行计算，排除了猜想②，她的理由是（通过计算式说明）：______．

Answer 1

解：根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变；碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；结合题目信息（黑色粉末）可知，氧化铜和碳都是黑色固体；所以黑色物质可以是题目所说的三种情况；故答案为：化学变化过程中元素不变，且氧化铜和炭粉都是黑色固体．
（1）①氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜的水溶液的颜色是蓝色的，故答案为：试管中溶液变成蓝色，黑色固体消失（或没有黑色固体剩余）．
②氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜的水溶液的颜色是蓝色的；但是碳不会和硫酸反应；故答案为：试管中溶液变成蓝色，仍有黑色固体剩余．
（2）氧化铜和碳在高温条件下发生反应生成铜和二氧化碳，所以在高温条件下，氧化铜和碳不会同时存在，故答案为：在加热的条件下，氧化铜和单质碳能发生反应．
（3）根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类、质量均不发生改变；反应前的碳的质量是：5.0×（ ×100%）═0.27g，但是黑色粉末的质量是3.6g，因此排除②，故答案为：5.0g碱式碳酸铜中含有C：×5.0g=0.27g＜3.6g．
分析：探究性题目的做法是大胆推测，但要有合理的依据，不能凭空猜想；根据质量守恒定律可知，碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；根据题目信息（黑色粉末）可知，黑色物质可以是题目所说的三种情况：①可能是氧化铜 ②可能是碳粉 ③可能是碳粉和氧化铜的混合物．
（1）根据氧化铜、碳和硫酸的性质及其产物的颜色即可．
（2）碳和氧化铜在高温情况下会发生反应可知．
（3）有质量守恒定律计算可知．
点评：做这类题目要有充足的知识和大胆的推测，这就要求学生平时多记一些物质的性质和特点（颜色，状态）．