Question

某同學將一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀．其對沉淀的成分進行如下探究：
【提出假設】
假設1：沉淀是CuCO₃；
假設2：

 

；
假設3：沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．
【驗證假設】
（1）如果假設1成立，則反應的離子方程式為

 

．
（2）用離子方程式表示假設3中有Cu（OH）₂生成的理論依據(jù)：

 

．
（3）為證明以上哪種假設成立，該同學用如圖裝置測定沉淀樣品中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)：

①實驗時的步驟依次為：
a．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣； 
b．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應； 
c．打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，
若未進行步驟a，將使測定結(jié)果

 

．實驗結(jié)束時通入過量空氣的目的是

 

．
②若沉淀樣品的質(zhì)量為10.0g，裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
③由以上實驗可知，假設

 

成立．
【總結(jié)反思】除了以上方案，還可以設計其它方案通過測量

 

來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析：一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀，可能是反應生成的碳酸銅沉淀，也可能是雙水解生成的氫氧化銅沉淀，也可能是二者共存的沉淀分析判斷；
（1）如果假設1成立，則反應的離子方程式為碳酸根離子和銅離子結(jié)合生成碳酸銅沉淀的過程；
（2）沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，可能是碳酸根離子水解顯堿性和銅離子水解顯酸性相互促進反應生成氫氧化銅沉淀，碳酸根離子結(jié)合銅離子生成碳酸銅沉淀；
（3）①為減小實驗誤差，應先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳氣體，一段時間之后，再進行實驗，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收；
②裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，應為CO₂的質(zhì)量，則m（CuCO₃）=

2.2g

44g/mol

=0.05mol，以此計算沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)；
③依據(jù)沉淀質(zhì)量分析判斷成分；
測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)，還可通過測量CO₂的體積進行計算．

解答：解：一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀，可能是反應生成的碳酸銅沉淀，也可能是雙水解生成的氫氧化銅沉淀，也可能是二者共存的沉淀分析判斷，依據(jù)假設推斷可知，假設2：沉淀是Cu（OH）₂，故答案為：Cu（OH）₂；
（1）如果假設1成立，則反應的離子反應為碳酸根離子和銅離子結(jié)合生成碳酸銅沉淀，離子方程式為Cu²⁺+CO₃^2-═CuCO₃↓，
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-═CuCO₃↓；
（2）沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，可能是碳酸根離子水解顯堿性和銅離子水解顯酸性相互促進反應生成氫氧化銅沉淀，碳酸根離子結(jié)合銅離子生成碳酸銅沉淀，反應的理論依據(jù)主要是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（3）①為減小實驗誤差，應先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳氣體，即打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，一段時間之后，再關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收，即打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，如若未進行步驟a，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，裝置中的二氧化碳不能被趕出，將使測量結(jié)果偏高；實驗結(jié)束時通入過量空氣的目的是將裝置中的二氧化碳全部趕出到堿石灰吸收，減少誤差；
故答案為：偏高；將裝置中滯留的CO₂排至裝置D中，使其被堿石灰吸收；
②裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，應為CO₂的質(zhì)量，則m（CuCO₃）=

2.2g

44g/mol

=0.05mol，
則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為

0.05mol×124g/mol

10.0g

×100%=62%，
故答案為：62%；
③上述計算可知沉淀中碳酸銅占62%，說明沉淀含有氫氧化銅沉淀，說明假設3正確，
測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)，還可通過測量CO₂的體積或稱量加熱后固體的質(zhì)量進行計算，
故答案為：3；測量CO₂的體積或（樣品質(zhì)量和）樣品充分灼燒后的質(zhì)量．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和組成的實驗分析判斷，實驗過程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．