探究“不存在”的物质

——碳酸钠与硫酸铜的反应产物

王谦之 徐州撷秀中学 高一（22）班

在浩瀚的宇宙中，存在是物质的意义，今天我要论证一种不存在的物质或者现象，是因为我想表达的是“这样的论证并不是没有意义”，而它们恰恰是化学里最迷人的那层———。

关键词：碳酸钠；硫酸铜；碱式碳酸铜；沉淀转化。

实验材料：试管 铁架台，漏斗，烧杯，玻璃棒，硫酸铜溶液，稀盐酸，碳酸钠溶液（需要三张滤纸和电子秤）

问题的提出：

在初三的学习过程中，大家一定知道一张名为《酸、碱、盐的溶解性表》，碳酸盐那一列对应的口诀是碳酸盐多不溶，你是否注意过有些地方标注的是横杠，表格中给到的解释是，这种物质不存在，或者遇到水分就会分解。而碳酸铜那一格上就是个显眼的横杠，那么我们来推理一下，如果碳酸铜不存在的话，那么碳酸铜遇到硫酸铜---什么也不会发生。如果碳酸铜遇到水就分解，那么产物会是什么呢？

我们知道“CaO+CO2==CaCO3”，那么CuCO3分解的产物应该是CuO和CO2，而CuO是黑色的，也就是说碳酸钠遇到硫酸铜会产生二氧化碳气体和黑色沉淀。实验会产生两种可能性。

在这个图中，你看到了什么，这种蓝色沉淀物质是什么呢，没错，通过实验我们得到了蓝色的沉淀。这是否意味着我们得到了一种“不存在”的物质——碳酸铜。

于是，我们进入了今天的探讨：

探究“不存在”的物质：论碳酸钠与硫酸铜反应的产物是什么？

我们首先要将其过滤，我们向空烧杯中加入3.6g稀盐酸转移，测得杯中剩0.1g稀盐酸。根据计算，有沉淀的烧杯中物质质量应为21.1g+3.5g=24.6g。然而，实际质量减少了足足0.2g，说明产生了气体。

而且我们可以看到，其中难溶物质几乎全部溶解，让我们来推测一下，众所周知，碳酸钠溶液是碱性的，既然如此，其中溶液中一定有氢氧根离子，既然产生的沉淀不是碳酸铜，那么产生的就是氢氧化铜。

这个时候碳酸根离子会跳出来告诉你：“你是不是忘了什么？”我们在刚学习化学的时候，就了解到碱式碳酸铜这种物质，通俗地说，“铜绿”的主要成分就是它，碱式碳酸铜的化学式是：Cu(OH)2CO3。

那么，氢氧根离子，碳酸根离子，铜离子都具备，说明产物也有可能是碱式碳酸铜，然而，0.4g碱式碳酸铜能产生的CO2约为0.08g，计算机四舍五入得到了0.1g，所以我们无法确认产生气体的质量是否＜0.08g，从而无法判断产物是氢氧化铜还是碱式碳酸铜还是两者都有，所以我们要加大剂量。

不过重新研究之前，我需要给大家科普一个知识点，反应物的量是会影响反应产物的，举个简单的例子，如果你冲碳酸钠溶液中加稀盐酸，有人可能会说：“会产生气泡”，但是到了高中阶段，你一定不会这么回答了，当盐酸过量时，例如你向稀盐酸中加入碳酸钠溶液，反应的方程式是这样的：Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑。

如果碳酸钠过量，反应的方程式是这样：Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3，这告诉我们什么呢？

这说明我们要先控制去某反应物是否过量，再去检验反应物的成分。

1碳酸钠过量：我们向碳酸钠溶液中加入硫酸铜，我们重新测量空烧杯的质量。再对沉淀的质量进行测量，加入3.8g稀盐酸混合，烧杯中剩余0.1g稀盐酸，理论上烧杯中物质，总质量应为0.7g+3.7g=4.4g，根据质量判断，无气体产生，故产物为：Cu(OH)2。

2硫酸铜过量，我们重新测量空烧杯的质量，再对沉淀的质量进行测量，加入3.8g稀盐酸混合，烧杯中剩余0.1g稀盐酸，理论上烧杯中物质的总质量应为0.8g+3.7g=4.5g，测得质量减少0.1g，故产生了气体，0.8g碱式碳酸铜约能产生.016g二氧化碳，基于以上事实展开合理推测，碳酸钠过量时，产物基本为氢氧化铜，碳酸钠和硫酸铜用量相近时，产物为少量氢氧化铜和碱式碳酸铜，硫酸铜过量时，产物基本为碱式碳酸铜。

在今天的探究中，通过这个实验结果告诉我们一个有趣的事情，你可能永远见不到“碳酸铜”这种物质，但你从碱式碳酸铜的每一颗绿色晶体里，推导出“它”曾经迫切地想存在过。