碳酸铜质疑暨一道高考实验题评析，本文主要内容关键词为：碳酸论文,铜质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、碳酸铜质疑
2005年高考理科综合能力测试（全国卷三）第27题是以元素化合物性质为依托的实验鉴别题，题目及所提供的答案如下：
有6瓶白色固体试剂，分别是氯化钡、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、无水硫酸铜、碳酸钠。现只提供蒸馏水，通过下面的实验步骤即可鉴别它们。请填写下列空白：
（1）各取适量固体试剂分别加入6支试管中，加入适量蒸馏水，振荡试管，观察到的现象是6种固体全部溶解，5支试管中得到无色溶液，1支试管中得到蓝色溶液。被检出的物质的化学式（分子式）是CuSO[，4]。
（2）分别取未检出的溶液，往其中加入上述已检出的溶液，观察到的现象和相应的离子方程式是1支试管中有白色沉淀生成：Ba[2+]+SO[，4][2-]=BaSO[，4]↓；2支试管中有蓝色沉淀生成：Cu[2+]+2OH[-]=Cu（OH）[，2]↓、Cu[2+]+CO[，3][2-]=CuCO[，3]↓；被检出的物质的化学式（分子式）是BaCl[，2]。
（3）鉴别余下未检出的物质的方法和观察到的现象是（i）分别取（2）中能产生蓝色沉淀的两种溶液，向其中加入BaCl[，2]溶液，有白色沉淀生成的是Na[，2]CO[，3]溶液，无沉淀生成的是NaOH溶液；（ii）分别取少量未检出的溶液，往其中加入NaOH溶液，无明显现象的是Na[，2]SO[，4]溶液，有刺激性气味气体产生的是（NH[，4]）[，2]SO[，4]溶液。
酸、碱、盐在水里的溶解性分为“不溶于水”“微溶于水”“不存在或遇水就分解”三种情况，碳酸铜属于存在且“不溶于水”的情况”（注：人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书（必修加选修）化学第二册.北京：人民教育出版社，2003），但CuCO[，3]是什么颜色？CuSO[，4]与Na[，2]CO[，3]反应能否生成CuCO[，3]？有关反应的离子方程式如何书写？Na[，2]O[，3]溶液和NaOH溶液能否用CuSO[，4]溶液鉴别？这些问题，很难用中学化学知识妥善解决。
二、资料查证
1.CuCO[，3]就是Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]
笔者通过资料②和互联网（网址一：www.hxchem.net/xingda/pl.htm；网址二：www.txylc.com/pages/pro3.htm）查证：“碳酸铜”就是指“碱式碳酸铜”，为浅绿色或孔雀绿色细小颗粒的无定形粉末，不溶于水，溶于酸并形成相应的铜盐。
2.Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]的制取
在金属盐类（碱金属和NH[，4][+]盐除外）溶液中加入可溶性碳酸盐，产物可能是碳酸盐也可能是碱式碳酸盐或氢氧化物。究竟是哪种产物，取决于反应物、生成物的性质和反应条件。如果金属离子不水解，将得到碳酸盐（如碳酸钡）；如果金属离子水解性极强，其氢氧化物的溶度积又小，如Al[3+]、Cr[3+]和Fe[3+]等，将得到氢氧化物；
2Al[3+]+3CO[，3][2-]+3H[，2]O
2Al（OH）[，3]↓+3CO[，2]↑
有些金属离子如Cu[2+]、Zn[2+]、Pb[2+]、Mg[2+]等，其氢氧化物和碳酸盐的溶度积相差不多，则可能得到碱式盐（注：北京师范大学等.高等学校教材无机化学下册第二版.北京，1987）：
2Cu[2+]+2CO[，3][2-]+H[，2]OCu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+CO[，2]↑
在家庭小实验中（参见互联网：www.pep.com.en/200406/ea424937.htm），可以用硫酸铜和碳酸钠自制，方法是：往硫酸铜溶液中逐滴滴入碳酸钠溶液至产生足量的沉淀：
2CuSO[，4]+2Na[，2]CO[，3]+H[，2]OCu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+2Na[，2]SO[，4]+3CO[，2]↑
将沉淀洗涤、过滤后阴干，再在水浴上蒸干即可。
Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]的另一种制法（注：王箴.化工辞典第二版.北京：化学工业出版社，1985）是将硫酸铜和碳酸氢钠研细混合后加入沸水中而沉淀：
2Cu[2+]+4HCO[，3][-]
Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+3CO[，2]+H[，2]O
三、有关实验
笔者用浓度均约为1.0mol/L的CuSO[，4]、Na[，2]CO[，3]和NaOH进行了有关实验，结果如下：
（1）分别向盛有Na[，2]CO[，3]和NaOH的试管中滴入CuSO[，4]，两者产生的现象明显不同，前者产生浅绿色沉淀Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]，后者产生蓝色沉淀Cu（OH）[，2]，振荡片刻，均无气体产生。前者因为Na[，2]CO[，3]过量，CO[，3][2-]以一级水解为主，与Cu[2+]反应无气体产生，离子方程式应为：
2Cu[2+]+3CO[，3][2-]+2H[，2]OCu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+2HCO[，3][-]
（2）向盛有CuSO[，4]的两支试管中，分别滴入Na[，2]CO[，3]和NaOH，前者产生浅绿色沉淀，后者产生蓝色沉淀，振荡，后者无明显变化，前者开始产生少量气泡，随即气泡迅速增多并形成泡沫，能听到咝咝响声，这是因为Na[，2]CO[，3]不足，使HCO[，3][-]进一步水解，从而放出CO[，2]：
2Cu[2+]+2CO[，3][2-]+H[，2]OCu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+CO[，2]↑
（3）将上述溶液分别稀释十倍进行相同的实验，结果基本不变。
由此可知：（1）Na[，2]CO[，3]和NaOH分别与CuSO[，4]反应的现象不同，二者能用CuSO[，4]鉴别；（2）Na[，2]CO[，3]与CuSO[，4]反应产生浅绿色的Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]沉淀，而不是蓝色的“CuCO[，3]”沉淀，反应是否放出CO[，2]、离子方程式如何书写，则取决于两种反应物的用量比或试剂的滴加顺序。
四、试题评析
1.题目设置不够合理
此题以限用试剂鉴别物质的方式考查元素化合物知识，涉及Cu[2+]、CO[，3][2-]、SO[，4][2-]、OH[-]、NH[，4][+]等离子的检验及离子方程式的书写，虽属常见题型，能较好地考查学生的逻辑思维能力和语言表达能力，但由于中学教学内容所限，加之用CO[，3][2-]沉淀金属离子的复杂性及“碳酸铜”的特殊性，考生对CuSO[，4]与Na[，2]CO[，3]反应的现象及有关离子方程式的书写不能做出客观的回答，故不利于培养学生实事求是的科学态度。高考结束后，笔者向一些平时化学功底扎实的考生处了解到，他们认为溶液中Cu[2+]与CO[，3][2-]不能大量共存，会生成CuCO[，3]沉淀，但不知道CuCO[，3]的颜色。对试题步骤（2）中的问题的处理主要有两种态度：第一种态度是猜测，有的认为CuCO[，3]应该象Cu（OH）[，2]一样是蓝色，他们的答案与题中给出的一致；也有人认为CuCO[，3]应该象CuSO[，4]一样是白色，所以，步骤（2）中检出的物质是NaOH，步骤（3）是先用NaOH鉴别与CuSO[，4]不产生沉淀的（NH[，4]）[，2]SO[，4]和Na[，2]SO[，4]，再用（NH[，4]）[，2]SO[，4]或Na[，2]SO[，4]鉴别与CuSO[，4]产生“白色沉淀”的BaCl[，2]和Na[，2]CO[，3]。另一种态度是消极回避，这部分考生的“应试能力”较强，他们认为CuCO[，3]的颜色应该与Cu（OH）[，2]的蓝色或Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]浅绿色相近，不应该为白色，但不能肯定是不是蓝色，于是对步骤（2）中现象的回答为“1支试管中有沉淀生成且为白色，2支试管中有沉淀生成且不是白色”，其余答案与题中给出的一致。
另外，试题的答案本身具有开放性，用水及六种物质之间的相互反应鉴别这六种物质的方法不止一种，如NaOH固体就可通过溶于水有明显的热效应使试管发热发烫而确定，如果题目不要限定实验方法和步骤，让考生自己设计，可增加试题的灵活性和开放性，更有利于考查考生思维的敏捷性和发散性。
2.有些答案不妥，与事实不符
通过前面分析，步骤（2）中观察到的现象及相应的离子方程式应该是：2支试管中无明显现象：2支试管中有白色沉淀生成：Ba[2+]+SO[，4][2-]=BaSO[，4]↓；1支试管中有蓝色沉淀生成：Cu[2+]+2OH[-]=Cu（OH）[，2]↓；1支试管中有浅绿色沉淀生成：2Cu[2+]+3CO[，3][2-]+2H[，2]O=Cu[，2]（OH）[，2]CO[，3]↓+2HCO[，3][-]。被检出的物质的化学式（分子式）是BaCl[，2]、NaOH和Na[，2]CO[，3]。这样，步骤（3）就可直接用NaOH溶液鉴别Na[，2]SO[，4]溶液和（NH[，4]）[，2]SO[，4]溶液了。