Question

Ⅰ．某小組同學將一定濃度NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中發(fā)現生成了沉淀．甲同學認為沉淀是CuCO₃，乙同學認為沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．他們設計實驗通過測定沉淀中CuCO₃的質量分數來確定沉淀的組成．
（1）按照甲同學的觀點，發(fā)生反應的離子方程式為：

 

．
（2）兩同學利用如圖甲（A-E）所示裝置進行測定：

①在研究沉淀物組成前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作依次為

 

、

 

、干燥．
②裝置E中堿石灰的作用是

 

．
③實驗過程中有以下操作步驟：
a．關閉K₂、K₄，打開K₁、K₃，通入過量空氣
b．關閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應
c．關閉K₂、K₃，打開K₁、K₄，通入過量空氣
若沉淀質量為m，C中濃硫酸增重x，D中堿石灰增重為y，則CuCO₃的質量分數為

 

．若未進行步驟a，將使測量結果

 

．
Ⅱ．某同學設計如圖乙所示裝置（夾持裝置略，氣密性已檢驗），用廢鐵屑來制取FeCl₃?6H₂O晶體．其操作步驟如下：
①打開彈簧夾K₁，關閉彈簧夾K₂，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸至過量．
②當…時，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，當A中溶液完全進入燒杯后關閉活塞a．
③將燒杯中含有鹽酸的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾后得到FeCl₃?6H₂O晶體．
請回答：
（1）步驟②中“…”的內容是

 

．
（2）寫出A中溶液進入燒杯后發(fā)生反應的離子方程式：

 

．
（3）步驟③燒杯中溶液里鹽酸的作用是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：Ⅰ（1）按照甲同學的觀點，HCO₃^-電離生成H⁺和CO₃^2-，CO₃^2-與Cu²⁺反應生成CuCO₃沉淀，H⁺與HCO₃^-反應生成CO₂和H₂O；
（2）①將沉淀從溶液中分離并凈化，應進行過濾、洗滌和干燥等操作；
②為準確測定生成CO₂的質量，應防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置；
（3）裝置D的質量增加了yg，應為CO₂的質量，則根據碳守恒，n（CuCO₃）=

yg

44g/mol

，以此計算沉淀中CuCO₃的質量分數；如若未進行步驟a，則裝置中含有空氣中的二氧化碳，則D的質量增加偏大，將使測量結果偏高；
Ⅱ根據實驗目的，利用過量的稀鹽酸與廢鐵屑早A中反應生成氯化亞鐵等溶液，在燒杯中收集鹽酸過量的氯化亞鐵溶液再用雙氧水氧化成氯化鐵，再經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾后得到FeCl₃?6H₂O晶體；
（1）根據以上實驗目的，當A中完全反應時，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，在燒杯中收集鹽酸過量的氯化亞鐵溶液；
（2）根據氧化還原反應書寫；
（3）根據氯化鐵加熱蒸發(fā)時易水解生成氫氧化鐵來分析；

解答： 解：Ⅰ（1）按照甲同學的觀點，HCO₃^-電離生成H⁺和CO₃^2-，CO₃^2-與Cu²⁺反應生成CuCO₃沉淀，H⁺與HCO₃^-反應生成CO₂和H₂O，
反應的方程式為Cu²⁺+2HCO₃^-=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O（或：Cu²⁺+HCO₃^-=CuCO₃↓+H⁺、H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O），
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃^-=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O（或：Cu²⁺+HCO₃^-=CuCO₃↓+H⁺、H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O）；
（2）①將沉淀從溶液中分離并凈化，應進行過濾、洗滌和干燥等操作，故答案為：過濾；洗滌；
②為準確測定生成CO₂的質量，應防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置，故答案為：防止空氣中CO₂和水蒸氣進入裝置D；
（3）裝置D的質量增加了yg，應為CO₂的質量，則n（CuCO₃）=

yg

44g/mol

，則沉淀中CuCO₃的質量分數為

y 44 ×124

m

=

31y

11m

，如若未進行步驟a，則裝置中含有空氣中的二氧化碳，則D的質量增加偏大，將使測量結果偏高，故答案為：

31y

11m

；偏高；
Ⅱ根據實驗目的，利用過量的稀鹽酸與廢鐵屑早A中反應生成氯化亞鐵等溶液，在燒杯中收集鹽酸過量的氯化亞鐵溶液再用雙氧水氧化成氯化鐵，再經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾后得到FeCl₃?6H₂O晶體；
（1）根據以上實驗目的，當A中A中固體完全消失，關閉彈簧夾K₁，打開彈簧夾K₂，在燒杯中收集鹽酸過量的氯化亞鐵溶液，故答案為：A中固體完全消失；
（2）根據以上實驗目的，A中溶液進入燒杯后發(fā)生反應是雙氧水氧化二價鐵，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）由于氯化鐵加熱蒸發(fā)時易水解生成氫氧化鐵，所以氯化鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾后得到FeCl₃?6H₂O晶體必須要抑制三價鐵的水解，故答案為：鹽酸可抑制FeCl₃水解，防止產生Fe（OH）₃沉淀；

點評：本題綜合考查物質的含量測定及其制備，涉及實驗基本操作方法，反應原理探究，離子方程式的書寫及其計算等知識，題目難度中等．