Question

某研究性學習小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到沉淀．
甲同學認為兩者反應只生成CuSO₃一種沉淀；
乙同學認為這兩溶液能相互促進水解，生成氣體和Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學認為同時生成CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀．（已知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水）
I
（1）寫出Na₂CO₃溶液水解的離子方程式

 

；
（2）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：

 

（填操作名稱）、干燥．
Ⅱ．請用如圖所示裝置，選擇必要的試劑，進行定性探究生成物的成分．
（1）各裝置連接順序為

 

→

 

→

 

→

 

．
（2）裝置C中裝有試劑的名稱是

 

．
（3）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現象是

 

．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可通過下列裝置的連接，進行定量分析來測定其組成．

（1）裝置c中堿石灰的作用是

 

．
（2）實驗開始時和實驗結束時都要通人處理過的過量空氣，其作用分別是：

 

．
（3）若沉淀樣品的質量為m g，裝置B質量增加了n g，則沉淀中CuCO₃島的質量分數為

 

×100%．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ、（1）碳酸鈉分步水解；
（2）先將固體與溶液分離，采取過濾方法，然后洗滌沉淀附著的物質，再進行干燥，可得較純凈的沉淀；
Ⅱ、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生的二氧化碳，澄清石灰水變渾濁說明含有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果產生較大的誤差，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；
（2）實驗前裝置中含有含水蒸汽和CO₂的空氣，所以要先將其排出，實驗時氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過通入過量的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，防止影響測定結果；
（3）裝置B質量增加了n克，說明分解生成ng水，根據水的質量計算沉淀中氫氧化銅的質量，沉淀質量減去氫氧化銅的質量等于碳酸銅的質量，再利用質量分數的定義計算．

解答： 解：Ⅰ、（1）碳酸鈉分步水解，水解離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）先將固體與溶液分離，采取過濾方法，然后洗滌沉淀附著的物質，再進行干燥，可得較純凈的沉淀．
故答案為：過濾、洗滌；
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產生的水，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產生的二氧化碳，又水一般都先檢驗因為后面要通入溶液會帶出水蒸氣；故答案為：A→C→B；
（2）根據（1）的分析，裝置C中裝有試劑的名稱是無水硫酸銅，故答案為：無水硫酸銅；
（3）用澄清的石灰水檢驗是否產生二氧化碳，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果產生較大的誤差，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水蒸汽和CO₂；故答案為：吸收空氣中的水蒸汽和CO₂；
（2）實驗前裝置中含有含水蒸汽和CO₂的空氣，所以要先將其排出，實驗時氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過通入過量的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，防止影響測定結果．
故答案為：實驗前是為了將裝置中原有含水蒸汽和CO₂的空氣排出；實驗后是為了將裝置中滯留的水蒸汽和CO₂參加反應；
（3）裝置B質量增加了n克，說明分解生成ng水，水的物質的量為

n

18

mol，根據氫元素守恒可知氫氧化銅的物質的量為

n

18

mol，故氫氧化銅的質量為

n

18

mol×98g/mol=

49n

9

g，沉淀中CuCO₃的質量分數為

m- 49n 9

m

×100%=（1-

49n

9m

）×100%．
故答案為：（1-

49n

9m

）×100%．

點評：考查對實驗方案設計與裝置的理解、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，理解實驗原理是 解題的關鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．