Question

【題目】硫酸銅在紡織、印刷等行業(yè)有廣泛用途。

一、探究硫酸銅的制備

工業(yè)上可用銅屑、空氣與稀硫酸在80℃條件下制備硫酸銅。如下圖是某研究性學習小組實驗

室模擬工業(yè)制備硫酸銅的裝置。

（1）多孔球泡的作用為_________該反應的化學方程式為_________

二、探究硫酸銅的性質(zhì)

實驗一：研究性學習小組同學將鐵粉投人硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時有較多的氣泡放出。這一現(xiàn)象激發(fā)起同學們的探究欲望：生成的是什么氣體？

提出猜想）從物質(zhì)組成元素的角度，放出的氣體可能是SO2、O2、H2中的一種或幾種。

（查閱資料）①酸性高錳酸鉀溶液呈紫紅色，SO2能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

②O2＋4KI＋4HC＝2I2＋4KCl＋2H2O，I2為碘單質(zhì)，遇淀粉溶液變藍。

（方案設計）依據(jù)上述猜想，研究性小組同學分別設計了如下方案：

（2）甲同學為確定是否含有SO2，他將氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液顏色未發(fā)生變化，則該氣體中______SO2（填”有”或“無”）。

（3）乙同學認為只有O2，則可用是________________來檢驗。實驗證明乙同學的觀點不正確

（4）丙同學為判斷是否含有O2，同時確定氣體成分，設計了如下的實驗裝置：

（實驗結(jié)論）A中觀察到________________，證明無O2；B中觀察到____________，證明該氣體是H2。

（實驗反思）大家認為丙同學在加熱之前，應對氣體先_____________以確保安全。

實驗二：小組同學又將過量的Na2CO3溶液滴入到CuSO4溶液中得到一種藍綠色固體，將藍綠色固體充分灼燒生成了CuO、H2O和CO2，從而確定其成分為堿式碳酸銅，化學式可表示為CuX(OH)YCOZ 。

（定量探究）為進一步確定堿式碳酸銅的化學式，小組同學準確稱取藍綠色固體32．0g，用如下裝置（夾持儀器未畫出）進行實驗。

步驟1：打開止水夾K1、K2，關閉K3，通入空氣，一段時間后關閉止水夾K1、K2，打開K3；

步驟2：點燃酒精燈，待C中硬質(zhì)玻璃管中固體完全變成黑色粉末，打開止水夾K1，繼續(xù)通入空氣至冷卻到室溫。

（問題與討論）

（5）A裝置的作用是_________

（6）硬質(zhì)玻璃管中固體完全變成黑色粉末后繼續(xù)通入空氣的目的是_________

（數(shù)據(jù)處理）

（7）若實驗結(jié)東后，稱量反應前后D裝置增重3．6g，E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為19．7g。則該藍綠色固體的化學式為_________________（列出計算過程）。

（8）E中用Ba(OH)2飽和溶液代替澄清石灰水的原因有:

①BaCO3的相對分子質(zhì)量大于CaCO3，生成沉淀的質(zhì)量大，稱量誤差小

②_________

Answer 1

【答案】增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行 2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O 無 帶火星的木條 溶液未出現(xiàn)藍色或無現(xiàn)象 銅網(wǎng)表面變紅 驗純 吸收空氣中的CO2 將裝置中分解產(chǎn)生的CO2和水蒸氣全部鼓入D和E裝置中，完全吸收，減少實驗誤差 Cu3(OH)4CO3 Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2，可以充分吸收CO2

【解析】

（1）因為有氣體參加反應，故采用多孔球泡來增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行；反應物有銅，硫酸和氧氣；生成硫酸銅，另一種產(chǎn)物，根據(jù)元素守恒得知是水，反應的化學方程式為：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O；故填：增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行；2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O

（2）二氧化硫能使酸性高錳酸鉀褪色，若溶液褪色，則證明有SO2；若溶液無明顯變化，則證明沒有SO2；甲同學為確定是否含有SO2，他將氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液顏色未發(fā)生變化，則該氣體中無SO2。故填：無

（3）可以采用帶火星的木條來檢驗氧氣，乙同學認為只有O2，可用帶火星的木條來檢驗。若木條復燃則證明有氧氣，不復燃證明沒有氧氣；故填：帶火星的木條

（4）[實驗結(jié)論] 將氣體通入含有鹽酸和碘化鉀的淀粉溶液中，發(fā)生反應：O2＋4KI＋4HCl＝2I2＋4KCl＋2H2O，I2為碘單質(zhì)，遇淀粉溶液變藍。B處氧化銅在加熱情況下可以被氫氣還原，生成銅單質(zhì)和水；A中觀察到溶液未出現(xiàn)藍色或無現(xiàn)象，證明無O2；B中觀察到銅網(wǎng)表面變紅，證明該氣體是H2。故填：溶液未出現(xiàn)藍色或無現(xiàn)象；銅網(wǎng)表面變紅

[實驗反思]在加熱可燃性氣體之前，為了實驗安全，防止發(fā)生爆炸，大家認為丙同學在加熱之前，應對氣體先檢驗氣體的純度，以確保安全。故填：驗純

[問題與討論]

（5）空氣經(jīng)過氫氧化鈉，再通入濃硫酸，目的是為了除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，故A裝置的作用是吸收空氣中的CO2；故填：吸收空氣中的CO2

（6）在C裝置硬質(zhì)玻璃管中加熱藍綠色固體，分解生成氧化銅、二氧化碳和水，用濃硫酸吸收生成的水分，用氫氧化鋇溶液吸收生成的二氧化碳，固體完全變成黑色粉末后繼續(xù)通入空氣的目的是將裝置中分解產(chǎn)生的CO2和水蒸氣全部鼓入D和E裝置中，完全吸收，減少實驗誤差。故填：將裝置中分解產(chǎn)生的CO2和水蒸氣全部鼓入D和E裝置中，完全吸收，減少實驗誤差

（7）設32.0g固體分解產(chǎn)生CO2的質(zhì)量為x；

；解得：

分解產(chǎn)生CO2的質(zhì)量為4.4g；m（C）＝1.2g

D裝置增重3.6g，m（H2O）＝3.6g，m（H）＝0.4g

32.0g固體分解生成的m（CuO）－32.0g－3.6g－4.4g＝24.0g，m（Cu）＝19.2g

32.0g固體中m（O）＝32.0g－19.2g－1.2g－0.4g＝11.2g

32.0g固體Cu、C、O、H四種元素的質(zhì)量比為19.2：1.2：1.2：0.4

32.0g固體Cu、C、O、H四種元素的原子個數(shù)比為3：1：7：4

化學式為Cu3(OH)4CO3；故填：Cu3(OH)4CO3

（8）E中用Ba(OH)2飽和溶液代替澄清石灰水的原因是：BaCO3的相對分子質(zhì)量比較大，計算時產(chǎn)生的誤差小，Ca(OH)2的溶解性小，溶液的濃度不大，堿性比較弱，對二氧化碳的吸收不充分，而Ba(OH)2的溶解度較大，濃度較大，可以充分吸收CO2；故填：Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2，可以充分吸收CO2