Question

13．某研究性學(xué)習(xí)小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍(lán)色沉淀．
甲同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是CuCO₃；乙同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同學(xué)認(rèn)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(jié)晶水）
Ⅰ．（1）按照甲同學(xué)的觀點(diǎn)，發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．其具體操作依次為過濾、洗滌、干燥．
Ⅱ．請用如圖所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．

（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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是裝置C中澄清石灰水變混濁．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可利用下列裝置通過實(shí)驗(yàn)測定其組成．

（5）裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)都要通入過量的空氣，請說明結(jié)束時(shí)通入過量空氣的作用是通過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．
（6）各裝置連接順序?yàn)閑→f→a→b→d→c→g→h．（填字母序號）
（7）若沉淀樣品的質(zhì)量為m克，裝置B質(zhì)量增加了n克，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)生成硫酸鈉與碳酸銅，即碳酸根與銅離子反應(yīng)生成碳酸銅沉淀．
（2）先將固體與溶液分離，采取過濾方法，然后洗滌沉淀附著的物質(zhì)，再進(jìn)行干燥，可得較純凈的沉淀；
Ⅱ、（3）B中試劑無水硫酸銅固體檢驗(yàn)生成的水；
（4）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)，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；
Ⅲ、（5）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)裝置的空氣中會(huì)有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會(huì)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時(shí)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(huì)在反應(yīng)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；
（6）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)裝置的空氣中會(huì)有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會(huì)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時(shí)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（注意實(shí)驗(yàn)結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會(huì)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）；
（7）裝置B質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng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．

解答 解：Ⅰ、（1）沉淀是CuCO₃說明，Na₂CO₃溶液與CuSO₄溶液發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈉與碳酸銅，即碳酸根與銅離子反應(yīng)生成碳酸銅沉淀，反應(yīng)離子方程式為CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
故答案為：CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．其具體操作依次為：先將固體與溶液分離，采取過濾方法，然后洗滌沉淀附著的物質(zhì)，再進(jìn)行干燥，可得較純凈的沉淀，
故答案為：過濾、洗滌、干燥；
Ⅱ、（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，若有氫氧化銅可用無水硫酸銅檢驗(yàn)，裝置B中為無水硫酸銅，若含氫氧化銅，分解生成的水使無水硫酸銅變藍(lán)色，
故答案為：無水硫酸銅固體；
（4）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；
Ⅲ、（5）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)裝置的空氣中會(huì)有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會(huì)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時(shí)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；
氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會(huì)在反應(yīng)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(jié)果．
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；通過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．
（6）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時(shí)生成CO₂和H₂O，定量檢驗(yàn)時(shí)，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小誤差，應(yīng)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(shí)驗(yàn)儀器的連接順序應(yīng)為e→f→a→b→d→c→g→h→j，
故答案為：f→a→b→d→c→g；
（7）裝置B質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng水，水的物質(zhì)的量為$\frac{n}{18}$mol，根據(jù)氫元素守恒可知?dú)溲趸�銅的物質(zhì)的量為$\frac{n}{18}$
mol，故氫氧化銅的質(zhì)量為$\frac{n}{18}$mol×98g/mol=$\frac{49n}{9}$g，沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$×100%=（1-$\frac{49n}{19m}$）×100%．
故答案為：（1-$\frac{49n}{19m}$）×100%．

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，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是 解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運(yùn)用，需要學(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．