Question

16．某研究性學(xué)習(xí)小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．
甲同學(xué)認為：兩者反應(yīng)生成只有CuCO₃一種沉淀；
乙同學(xué)認為：這兩者相互促進水解反應(yīng)，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學(xué)認為：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過濾②洗滌③干燥．
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．

（1）各裝置連接順序為A→C→B．
（2）裝置C中裝有試劑的名稱是無水硫酸銅．
（3）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現(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，可通過如圖2所示裝置的連接，進行定量分析來測定其組成．
（1）裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O蒸汽和CO₂，實驗開始時和實驗結(jié)束時都要通入過量的空氣其作用分別是開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有含H₂O蒸汽和CO₂的空氣排出，結(jié)束時通人處理過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)量分數(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，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳氣體；
Ⅱ、（1）利用加熱的方法檢驗，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，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳；
（2）裝置C檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗；
（3）用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳，從而說明生成物中有CuCO₃；
Ⅲ、（1）實驗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算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差；實驗開始時通入過量除去水和二氧化碳的空氣主要是除去裝置中的空氣中的二氧化碳和水；實驗結(jié)束時通入過量除去水和二氧化碳的空氣主要是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，說明分解生成ng水，根據(jù)水的質(zhì)量計算氫氧化銅的質(zhì)量，根據(jù)氫氧化銅的質(zhì)量計算沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．

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，生成氫氧化銅沉淀和二氧化碳氣體，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，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，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳，則應(yīng)該先通過無水硫酸銅檢驗是否有水生成，后通過澄清的石灰水檢驗是否有二氧化碳生成；故答案為：A；C；B；
（2）裝置C檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗，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；
（3）用澄清的石灰水檢驗是否產(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、（1）實驗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，故裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，同時實驗開始時也要將裝置中的空氣中的二氧化碳和水排盡，所以要先通一會兒處理過的空氣，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，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；開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有含H₂O 蒸汽和CO₂的空氣排出；結(jié)束時通人處理過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)氫元素守恒可知氫氧化銅的物質(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)量分數(shù)為$\frac{m-\frac{49n}{9}}{m}$×100%=（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗分析應(yīng)用，實驗設(shè)計和步驟理解應(yīng)用是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．