Question

某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)將一定濃度的NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀他們對(duì)沉淀的成分進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)?zhí)顚懴嚓P(guān)內(nèi)容：
提出假設(shè)
假設(shè)1：沉淀全部是CuCO₃；
假設(shè)2：

 

；
假設(shè)3：沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．
驗(yàn)證假設(shè)：
（1）如果假設(shè)1成立，則反應(yīng)的離子方程式為

 

．
用離子方程式表示假設(shè)3中可能有Cu（OH）₂沉淀生成的依據(jù)：

 

．
（2）為了證明哪種假設(shè)成立，該小組同學(xué)首先將所得沉淀過濾、洗滌、低溫干燥，并進(jìn)行了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：
A、

 

（填操作和現(xiàn)象），
結(jié)論：假設(shè)2不成立；假設(shè)1或假設(shè)3正確．
B、利用如圖所示裝置對(duì)沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定：

①實(shí)驗(yàn)過程中有以下操作步驟：
a．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)
b．關(guān)閉K₂、K₃，打開K₁、K₄，通入過量空氣
c．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣
正確順序是（填選項(xiàng)序號(hào)，下同）

 

．若未進(jìn)行步驟

 

，將使結(jié)果偏低．
②若沉淀樣品的質(zhì)量為10.0g，裝置D的質(zhì)量增加了2.9g，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
③由以上實(shí)驗(yàn)可知，假設(shè)

 

成立．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)沉淀為氫氧化銅、碳酸銅或二者混合物假設(shè)判斷，若生成碳酸銅說明是銅離子結(jié)合碳酸根離子，促進(jìn)碳酸氫根離子電離；假設(shè)3可逆含有氫氧化銅，生成的氫氧化銅的原因是因?yàn)樘妓釟涓�離子水解顯堿性，銅離子水解顯酸性，二者水解相互促進(jìn)生成氫氧化銅和二氧化碳；
（2）假設(shè)2不成立；假設(shè)1或假設(shè)3正確，加入鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳驗(yàn)證；
實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑闇y定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由實(shí)驗(yàn)裝置可知，A中NaOH溶液吸收二氧化碳，開始裝置內(nèi)含有二氧化碳，應(yīng)向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，故應(yīng)打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄；然后從分液漏斗中加入硫酸，充分反應(yīng)，故應(yīng)關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，反應(yīng)完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應(yīng)向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應(yīng)生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，否則會(huì)導(dǎo)致二氧化碳測定的質(zhì)量偏低，測定碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；而E裝置可防止空氣的二氧化碳、水進(jìn)入裝置D中，影響質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定，以此來解答．

解答： 解：依據(jù)假設(shè)可知沉淀可逆是碳酸銅或氫氧化銅或二者混合物，假設(shè)2沉淀全部為Cu（OH）₂，故答案為：沉淀全部是Cu（OH）₂；
（1）若假設(shè)1正確，若生成碳酸銅說明是銅離子結(jié)合碳酸根離子，促進(jìn)碳酸氫根離子電離，反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2HCO₃^-═=CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
假設(shè)3中可能有Cu（OH）₂沉淀生成的依據(jù)為生成氫氧化銅沉淀使利用銅離子和碳酸氫根離子雙水解生成：H₂O+HCO₃^-?H₂CO₃+OH^- 或Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu（OH）₂↓+2CO₂↑；
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃^-═CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；H₂O+HCO₃^-?H₂CO₃+OH^- 或Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu（OH）₂↓+2CO₂↑；
（2）假設(shè)2不成立；假設(shè)1或假設(shè)3正確，取少量樣品于試管，滴加足量稀硫酸或鹽酸，沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生證明含有碳酸銅；
故答案為：取少量樣品于試管，滴加足量稀硫酸或鹽酸，沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生；
①由實(shí)驗(yàn)?zāi)康募把b置可知，開始裝置內(nèi)含有二氧化碳，應(yīng)向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，故應(yīng)打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄；然后從分液漏斗中加入硫酸，充分反應(yīng)；故應(yīng)關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄；反應(yīng)完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應(yīng)向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應(yīng)生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，故正確的順序是cab；
反應(yīng)完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應(yīng)向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應(yīng)生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，否則會(huì)導(dǎo)致二氧化碳測定的質(zhì)量偏低，測定碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，
故答案為：cab；b；
②裝置D的質(zhì)量增加的2.9g為反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳的物質(zhì)的量為=

2.9g

44g/mol

=0.066mol，根據(jù)碳元素守恒可知n（CuCO₃）=n（CO₂）=0.066mol，故碳酸銅的質(zhì)量為0.066mol×124g/mol=8.17g，故沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

8.17g

10g

×100%=81.7%；
故答案為：81.7%；
③沉淀質(zhì)量分?jǐn)?shù)假設(shè)可知含有氫氧化銅沉淀，所以假設(shè)3正確，故答案為：3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)含量的測定及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解評(píng)價(jià)、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解、物質(zhì)含量的測定、化學(xué)計(jì)算等為解答的關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)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)與分析問題、解決問題能力，題目難度中等．