Question

16．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：兩者反應(yīng)生成只有CuCO₃一種沉淀；
乙同學(xué)認(rèn)為：這兩者相互促進(jìn)水解反應(yīng)，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學(xué)認(rèn)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(jié)晶水]
Ⅰ．按照乙同學(xué)的理解反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)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(guò)濾②洗滌③干燥．
Ⅱ．請(qǐng)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?yàn)锳→C→B．
（2）裝置C中裝有試劑的名稱是無(wú)水硫酸銅．
（3）能證明生成物中有CuCO₃的實(shí)驗(yàn)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(guò)如圖2所示裝置的連接，進(jìn)行定量分析來(lái)測(cè)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(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)都要通入過(guò)量的空氣其作用分別是開(kāi)始時(shí)通入處理過(guò)的空氣可以將裝置中原有含H₂O蒸汽和CO₂的空氣排出，結(jié)束時(shí)通人處理過(guò)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(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-$\frac{49n}{9m}$）×100%．（用m、n表示）

Answer 1

分析 Ⅰ、按照乙同學(xué)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(jìn)，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳?xì)怏w；
Ⅱ、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(wú)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(shuō)明含有CuCO₃；
Ⅲ、（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開(kāi)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(guò)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(zhì)量增加了n克，說(shuō)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、按照乙同學(xué)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(jìn)，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)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(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(wú)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，
故答案為：A；C；B；
（2）裝置C檢驗(yàn)是否有水生成，可用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)，若無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色說(shuō)明有水生成，驗(yàn)證沉淀中有氫氧化銅生成，否則沉淀中無(wú)氫氧化銅，
故答案為：無(wú)水硫酸銅；
（3）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(shuō)明生成二氧化碳，即說(shuō)明含有CuCO₃，故答案為：裝置B中澄清石灰水變混濁；
Ⅲ、（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開(kāi)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，同時(shí)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)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(huì)兒處理過(guò)的空氣，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(guò)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(cè)定結(jié)果．
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；開(kāi)始時(shí)通入處理過(guò)的空氣可以將裝置中原有含H₂O 蒸汽和CO₂的空氣排出；結(jié)束時(shí)通人處理過(guò)的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂排出；
（2）裝置B質(zhì)量增加了n克，說(shuō)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-$\frac{49n}{9m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)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(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．