Question

將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍色固體．某研究性學習小組對固體沉淀的成分進行了如下探究．請完成下列各題：
（一）猜想與假設：
猜想一：固體為CuCO₃，理由：    （用化學反應方程式表示）．
猜想二：固體為Cu（OH）₂，理由：Na₂CO₃溶液呈堿性．
猜想三：固體為Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（二）資料查閱：
①結晶水合物受熱后易失去結晶水，如CuSO₄?5H₂OCuSO₄+5H₂O↑；
②Cu（OH）₂、CuCO₃受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物．
③無水氯化鈣可做吸水劑；堿石灰的主要成分為氫氧化鈉固體和氧化鈣
（三）設計與實驗：
Ⅰ．固體的獲取：將反應后的固、液混合物經過濾、洗滌、室溫晾干得藍色固體．
Ⅱ．定性探究固體的成分：
用圖1所示方案，進行實驗，并得到下列現象：
（1）上圖中無色氣體為    ，所以猜想二不成立．
（2）向藍色溶液中加入足量的鐵屑，實驗現象為    ．
發生反應的方程式為    、    ．
Ⅲ．定量測定固體的組成：
設固體為aCu（OH）₂?bCuCO₃?cH₂O，為測定其組成，稱取24.0g藍色固體．繼續進行實驗：

圖2中注射器處為兩個單向閥：推注射器時x關閉，y處打開；拉注射器時，x打開進空氣，y關閉．
實驗步驟：①組裝好裝置，檢查氣密性；②反復推拉注射器；③稱量B、C、D、E、F的質量；④關閉彈簧夾，加熱B處玻璃管直到反應不再進行；⑤打開彈簧夾，再次反復緩緩推拉注射器；⑥再次稱量B、C、D、E、F的質量．
問題探究：
（3）進行步驟⑤的操作中，注射器活塞要緩緩推動的主要目的是    ．
數據處理：
（4）某興趣小組利用上述方法，測得以下數據：（假定每步反應都完全）

	B	C	D	E	F
反應前	124.0g	250.0g	300.0g	350.0g	360.0g
反應后	116.0g	253.6g	304.3g	350.1g	360.0g

E裝置質量增加的原因是    ；求該固體的化學式中 a：b：c=    ．

Answer 1

【答案】分析：（一）猜想一：根據碳酸鈉和硫酸銅反應生成藍色沉淀進行分析
（三）設計與實驗：（1）根據二氧化碳的性質考慮；（2）根據方程式的書寫方法和生成物來判斷；（3）根據步驟⑤的操作目的和推注射器目的考慮；（4）根據E中液體的性質和方程式進行計算考慮；根據反應前后原子種類和個數不變考慮．
解答：解：（一）猜想與假設：反應物是硫酸銅和碳酸鈉，生成物是碳酸銅沉淀和硫酸鈉；化學方程式為Na₂CO₃+CuSO₄=CuCO₃↓+Na₂SO₄；
（三）（1）由于二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以無色氣體是二氧化碳；
（2）由于加入的硫酸是過量的，所以加入鐵后，鐵與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣；由于前面加入硫酸后生成了硫酸銅，所以加入鐵后，鐵與硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵；故實驗現象為：鐵片表面有氣泡生成、鐵片表面有紅色物質生成，反應的化學方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（3）進行步驟⑤的操作，是為了將B中生成氣體完全排出（使C、D充分吸收），防止產生誤差；該操作中推注射器時緩緩的目的是防止氣流過快，C、D不能充分吸收；
（4）由于濃硫酸具有吸水性，所以E裝置質量增加的原因是有水，氣流帶出D中水蒸氣造成的；無水氯化鈣可做吸水劑，所以無水氯化鈣質量的增加量就是生成水的質量：253.6g-250g=3.6g；根據氧的個數相等：2a+3b+c=a+b+2a+2c+2b解得a=c，再將其帶入方程式，推出a=b，所以a：b：c=1：1：1．
故答案為：（一）猜想一：CuSO₄+Na₂CO₃=CuCO₃↓+Na₂SO₄
（三）（1）二氧化碳（CO₂）  （2）鐵片表面有氣泡生成、鐵片表面有紅色物質生成（只答出一點就給分）  Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
Ⅲ．（3）防止氣流過快，C、D中氣體不能被溶液充分吸收．
（4）氣流帶出D中水蒸氣   a：b：c=1：1：1
點評：解答本題關鍵是要知道方程式的書寫方法，氫氧化鈉和濃硫酸的作用，了解操作中推注射器時緩緩的目的．