Question

16．某研究性學習小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．
甲同學認為：兩者反應生成只有CuCO₃一種沉淀；
乙同學認為：這兩者相互促進水解反應，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學認為：生成CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀．
[查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水]
Ⅰ．按照乙同學的理解反應的化學反應方程式為：Na₂CO₃+CuSO₄+H₂O═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄+CO₂↑；
在探究沉淀物成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作為①過濾②洗滌③干燥．
Ⅱ．請用如圖1所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．

（1）各裝置連接順序為A→C→B．
（2）裝置C中裝有試劑的名稱是無水硫酸銅．
（3）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現(xiàn)象是裝置B中澄清石灰水變混濁．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可通過如圖2所示裝置的連接，進行定量分析來測定其組成．
（1）裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O蒸汽和CO₂，實驗開始時和實驗結束時都要通入過量的空氣其作用分別是開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有含H₂O蒸汽和CO₂的空氣排出，結束時通人處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O蒸汽和CO₂排出．
（2）若沉淀樣品的質量為m克，裝置B質量增加了n克，則沉淀中CuCO₃的質量分數(shù)為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．（用m、n表示）

Answer 1

分析 Ⅰ、按照乙同學的理解碳酸根離子水解呈堿性，銅離子水解呈酸性，相互促進，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳氣體；
Ⅱ、利用加熱的方法檢驗，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解得到氧化銅、水和二氧化碳，若有氫氧化銅可用無水硫酸銅檢驗，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產生的二氧化碳，澄清石灰水變渾濁說明含有CuCO₃；
Ⅲ、（1）實驗開始時裝置的空氣中會有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會對計算結果產生較大的誤差，故開始時先用除去水和二氧化碳的空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳排除；實驗結束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過用除去水和二氧化碳的空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出被吸收裝置完全吸收；
（2）裝置B質量增加了n克，說明分解生成ng水，根據(jù)水的質量計算沉淀中氫氧化銅的質量，沉淀質量減去氫氧化銅的質量等于碳酸銅的質量，再利用質量分數(shù)的定義計算．

解答 解：Ⅰ、按照乙同學的理解碳酸根離子水解呈堿性，銅離子水解呈酸性，相互促進，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳氣體，反應的方程式為Na₂CO₃+CuSO₄+H₂O═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄+CO₂↑，
故答案為：Na₂CO₃+CuSO₄+H₂O═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄+CO₂↑；
Ⅱ、（1）利用加熱的方法檢驗，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解得到氧化銅、水和二氧化碳，若有氫氧化銅可用無水硫酸銅檢驗，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產生的二氧化碳，
故答案為：A；C；B；
（2）裝置C檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗，若無水硫酸銅變藍色說明有水生成，驗證沉淀中有氫氧化銅生成，否則沉淀中無氫氧化銅，
故答案為：無水硫酸銅；
（3）用澄清的石灰水檢驗是否產生二氧化碳，裝置B中澄清石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，即說明含有CuCO₃，故答案為：裝置B中澄清石灰水變混濁；
Ⅲ、（1）實驗開始時裝置的空氣中會有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會對計算結果產生較大的誤差，故開始時先用除去水和二氧化碳的空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳排除，故裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，同時實驗開始時也要將裝置中的空氣中的二氧化碳和水排盡，所以要先通一會兒處理過的空氣，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過用除去水和二氧化碳的空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出被吸收裝置完全吸收，防止影響測定結果．
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有含H₂O 蒸汽和CO₂的空氣排出；結束時通人處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂排出；
（2）裝置B質量增加了n克，說明分解生成ng水，水的物質的量為$\frac{n}{18}$mol，根據(jù)氫元素守恒可知氫氧化銅的物質的量為$\frac{n}{18}$mol，故氫氧化銅的質量為$\frac{n}{18}$mol×98g/mol=$\frac{49n}{9}$g，沉淀中CuCO₃的質量分數(shù)為$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$×100%=（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．

點評 本題考查對實驗方案設計與裝置的理解、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．