Question

某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到沉淀：
甲同學(xué)認(rèn)為：該沉淀為CuCO₃；
乙同學(xué)認(rèn)為：由于兩者相互促進(jìn)水解反應(yīng)，該沉淀為Cu（OH）₂；
丙同學(xué)認(rèn)為：該沉淀為CuCO₃和Cu（OH）₂二種成分．
Ⅰ（1）Na₂CO₃溶液水解的離子方程式為

 

．
Ⅱ他們設(shè)計(jì)如圖裝置，選擇必要的試劑，定性探究沉淀的成分．

（1）要驗(yàn)證沉淀是否含有Cu（OH）₂，裝置C中應(yīng)裝的藥品為

 

．
（2）能證明沉淀中有CuCO₃的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

 

．
（3）各裝置連接順序應(yīng)為

 

→

 

→

 

．
Ⅲ若沉淀中CuCO₃和Cu（OH）₂二種成分都有，丙同學(xué)設(shè)計(jì)如下裝置進(jìn)行定量分析：

（1）裝置A可以吸收空氣中的H₂O和CO₂，實(shí)驗(yàn)開始時往B中通入處理過的空氣，將裝置中原有的H₂O 和CO₂排出；反應(yīng)結(jié)束時需要繼續(xù)通入處理過的空氣，目的是

 

．
（2）若放入裝置B中沉淀樣品的質(zhì)量為10.0克，丙同學(xué)稱得實(shí)驗(yàn)后裝置C的質(zhì)量增加了1.8克，則樣品中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．（ Cu-64   O-16   H-1）

Answer 1

考點(diǎn)：探究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：I、Na₂CO₃溶液中碳酸根離子發(fā)生水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，據(jù)此寫出水解的離子方程式；
Ⅱ、（1）若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，澄清石灰水變渾濁說明含有CuCO₃；
（2）利用加熱的方法檢驗(yàn)，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(yàn)；
（3）裝置連接時，必須先利用無水硫酸銅檢驗(yàn)是否有水生成，再檢驗(yàn)是否有二氧化碳，順序不能顛倒；
Ⅲ、（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后，在反應(yīng)裝置中會有殘留二氧化碳和水蒸氣，可以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到裝置C、D；
（2）裝置C質(zhì)量增加了1.8g，說明分解生成1.8g水，根據(jù)水的質(zhì)量計(jì)算沉淀中氫氧化銅的質(zhì)量，沉淀質(zhì)量減去氫氧化銅的質(zhì)量等于碳酸銅的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計(jì)算樣品中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：I、碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液中碳酸根離子水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，溶液顯示堿性，碳酸根水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；
Ⅱ、（1）用澄清的石灰水檢驗(yàn)是否產(chǎn)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；
（2）裝置C檢驗(yàn)是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗(yàn)，若無水硫酸銅變藍(lán)色說明有水生成，驗(yàn)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）利用加熱的方法檢驗(yàn)，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解得到氧化銅、水和二氧化碳，必須先利用無水硫酸銅檢驗(yàn)水，然后用澄清的石灰水檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，所以裝置連接順序?yàn)椋篈→C→B，
故答案為：A；C；B；
Ⅲ、（1）實(shí)驗(yàn)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(jì)算結(jié)果產(chǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應(yīng)裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，也應(yīng)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；
故答案為：將B中滯留的H₂O蒸氣和CO₂排入C、D使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；
（2）裝置B質(zhì)量增加了1.8g，說明分解生成1.8g水，水的物質(zhì)的量為

1.8g

18g/mol

=0.1mol，根據(jù)氫元素守恒可知?dú)溲趸�銅的物質(zhì)的量為0.1mol，故氫氧化銅的質(zhì)量為0.1mol×98g/mol=9.8g，沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

10.0g-9.8g

10.0g

×100%=2%，
故答案為：2%．

點(diǎn)評：本題考查對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等，題目難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，本題考查了對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，要求學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．