Question

2．將過量的Na₂CO₃溶液滴入到一定量CuSO₄溶液中得到藍綠色顆粒狀沉淀．某研究性學(xué)習(xí)小組對藍色固體的成分提出了三種假設(shè)：
（1）假設(shè)一：沉淀是CuCO₃，理由：Na₂CO₃ +CuSO₄═Na₂SO₄+CuCO₃↓（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）；
假設(shè)二：沉淀是Cu（OH）₂；
假設(shè)三：沉淀是Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物．
（2）為了進一步探究沉淀的成分，進而確定何種假設(shè)成立，該小組同學(xué)設(shè)計如下實驗，裝置圖如圖2：

①研究沉淀物組成前，須將沉淀從溶液中分離并凈化；
②E中藥品的名稱是堿石灰；
③實驗過程中有以下操作步驟：
a．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，
b．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)；
c．再通入過量空氣時，活塞處于打開的為K₁、K₄，關(guān)閉的為K₂、K₃．
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，裝置D的質(zhì)量增加了n g，假設(shè)三成立，則Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{m-\frac{31}{11}n}{m}$×100%（用含m、n代數(shù)式表示）；若不進行步驟c，則會使Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)測定結(jié)果偏低（填“偏高”、“無影響”或“偏低”）．

Answer 1

分析 （1）假設(shè)一：根據(jù)碳酸鈉與硫酸銅符合復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，反應(yīng)能生成碳酸銅沉淀，對所得固體進行猜想，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）②分析裝置是利用測定溶解沉淀生成的二氧化碳質(zhì)量計算得到，裝置D是測定二氧化碳質(zhì)量的干燥管，裝置E中裝有堿石灰，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，造成測定誤差；
③空氣中含有二氧化碳，空氣通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空氣，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，排除裝置中的焓二氧化碳氣體的空氣，避免測定誤差的產(chǎn)生；關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，裝置B中樣品充分反應(yīng)，關(guān)閉K₂，K₃，打開K₁、K₄，再通入過量空氣把裝置中生成的二氧化碳氣體全部趕到裝置D中完全吸收，減少誤差；
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，若沉淀樣品為純凈物，則判斷沉淀為CuCO₃，裝置D的質(zhì)量增加了n g，為二氧化碳氣體質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到mn的關(guān)系；若假設(shè)三正確，依據(jù)生成的二氧化碳物質(zhì)的量減少碳酸銅質(zhì)量，根據(jù)樣品質(zhì)量計算得到氫氧化銅的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）碳酸鈉與硫酸銅通過交換成分可生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃ +CuSO₄═Na₂SO₄+CuCO₃↓，
故答案為：Na₂CO₃ +CuSO₄═Na₂SO₄+CuCO₃↓；
（2）②裝置是利用測定溶解沉淀生成的二氧化碳質(zhì)量計算得到，裝置D是測定二氧化碳質(zhì)量的球形干燥管，裝置E中裝有堿石灰，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，造成測定誤差，
故答案為：堿石灰；
③空氣中含有二氧化碳，空氣通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空氣，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，排除裝置中的焓二氧化碳氣體的空氣，避免測定誤差的產(chǎn)生；關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，裝置B中樣品充分反應(yīng)，關(guān)閉K₂，K₃，打開K₁、K₄，再通入過量空氣把裝置中生成的二氧化碳氣體全部趕到裝置D中完全吸收，減少誤差；
故答案為：K₁、K₄；K₂、K₃；
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，若沉淀樣品為純凈物，則判斷沉淀為CuCO₃，裝置D的質(zhì)量增加了n g，為二氧化碳氣體質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到mg=$\frac{ng}{44g/mol}$×124g/mol，得到mn的關(guān)系為31n=11m；若假設(shè)三正確，依據(jù)生成的二氧化碳物質(zhì)的量減少碳酸銅質(zhì)量，根據(jù)樣品質(zhì)量計算得到氫氧化銅的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{mg-\frac{ng}{44g/mol}×124g/mol}{mg}$×100%=$\frac{m-\frac{31}{11}n}{m}$×100%，若不進行步驟C，生成的二氧化碳氣體中含有水蒸氣，被裝置D吸收后稱量得到二氧化碳質(zhì)量增大，計算得到碳酸銅質(zhì)量增大，氫氧化銅的質(zhì)量減小，則會使測得結(jié)果質(zhì)量分數(shù)偏低，
故答案為：$\frac{m-\frac{31}{11}n}{m}$×100%，偏低．

點評 本題考查了實驗探究物質(zhì)組成的實驗設(shè)計和方案分析判斷，裝置特征分析，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，實驗基本操作和流程理解是解題關(guān)鍵，題目難度中等．