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．
甲同學認為沉淀可能是CuCO₃；乙同學認為沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同學認為沉淀可能是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物（查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水）
Ⅰ．（1）按照甲同學的觀點，發(fā)生反應的離子反應方程式為CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中通過過濾、洗滌、干燥等步驟分離并凈化．
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是何種成分．

（3）B中試劑為無水硫酸銅固體．
（4）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現(xiàn)象是裝置C裝置C中澄清石灰水變渾濁．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，還可利用如圖2裝置通過實驗測定其組成．
（5）各裝置連接順序為 e→f→a→b→d→c→g→h→j．（填字母序號）
（6）裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O蒸汽和CO₂，實驗開始和結束時都要通入足量的空氣，請說明結束時通入足量空氣的作用是結束時通入處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂趕出
（7）若沉淀樣品的質量為m克，裝置B質量增加了n克，則樣品中CuCO₃的質量分數(shù)為1-$\frac{49n}{9m}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃說明，Na₂CO₃溶液與CuSO₄溶液發(fā)生反應生成硫酸鈉與碳酸銅，據(jù)此書寫反應的離子方程式；
Ⅱ．根據(jù)氫氧化銅加熱分解生成水的性質選擇檢驗試劑，
（3）裝置B檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅固體檢驗；
（4）用澄清的石灰水檢驗是否產(chǎn)生二氧化碳；
Ⅲ．（5）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時生成CO₂和H₂O，定量檢驗時，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證水和二氧化碳完全吸收；
（6）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時生成CO₂和H₂O，定量檢驗時，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證水和二氧化碳完全吸收；
（7）根據(jù)質量的增加值計算碳酸銅和氫氧化銅的質量，

解答 解：Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃說明，Na₂CO₃溶液與CuSO₄溶液發(fā)生反應生成硫酸鈉與碳酸銅，即碳酸根與銅離子反應生成碳酸銅沉淀，反應離子方程式為CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓，
故答案為：CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
Ⅱ．（3）裝置B檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅固體檢驗，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：無水硫酸銅固體；
（4）用澄清的石灰水檢驗是否產(chǎn)生二氧化碳，裝置C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C中澄清石灰水變渾濁；
Ⅲ．（5）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時生成CO₂和H₂O，定量檢驗時，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證水和二氧化碳完全吸收，則實驗儀器的連接順序應為e→f→a→b→d→c→g→h→j，
故答案為：a→b→d→c→g→h；
（6）為保證樣品加熱分解生成的二氧化碳和水蒸氣完全被吸收，應通入空氣，由于空氣中含有二氧化碳和水蒸氣，應先通過盛有堿石灰的裝置B，開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出，反應結束后，為防止空氣的中二氧化碳和水蒸氣被吸收，應在裝置的后面連接盛有堿石灰的干燥管，
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；結束時通入處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂趕出；
（7）若沉淀樣品的質量為m克，裝置B質量增加了n克，應為水的質量，發(fā)生：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O，
Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O
98g               18g
m（Cu（OH）₂）       ng
m（Cu（OH）₂）=$\frac{98n}{18}$g，
m（CuCO₃）=mg-$\frac{98n}{18}$g，
ω（CuCO₃）=$\frac{mg-\frac{98n}{18}g}{mg}$=1-$\frac{49n}{9m}$，
則沉淀中CuCO₃的質量分數(shù)為1-$\frac{49n}{9m}$，
故答案為：1-$\frac{49n}{9m}$．

點評 本題考查化學反應機理的探究，題目難度中等，本題注意根據(jù)物質的化學性質設計實驗方案，實驗時要排除空氣中水和二氧化碳的干擾．