Question

將一定物質(zhì)的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．某研究性學習小組關(guān)于沉淀的成分進行了探究．
[提出假設(shè)]
假設(shè)一：沉淀只有CuCO₃．
假設(shè)二：沉淀只有

 

．
假設(shè)三：沉淀是CuCO₃、Cu（OH）₂的混合物．（查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結(jié)晶水）
[進行實驗]
假設(shè)三成立，可通過下列所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質(zhì)量（設(shè)每一裝置中的反應(yīng)或吸收均完全，反應(yīng)前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計）．

（1）上述各裝置連接順序為

 

→

 

→

 

→D→

 

．
（2）實驗結(jié)束時要通入過量的空氣，其作用是

 

．
（3）若沉淀樣品的質(zhì)量為mg，CO₂吸收裝置質(zhì)量增加了ng，則沉淀中Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
[實驗分析]
（4）若假設(shè)一正確，利用上述裝置（連接順序不變）也能證明假設(shè)一正確，實驗現(xiàn)象是：

 

．
（5）若假設(shè)二正確，寫出Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式是：

 

．某同學經(jīng)過比較沉淀成分的性質(zhì)，選擇了一種常見試劑，通過觀察實驗現(xiàn)象，就能快速判斷假設(shè)二的正確性，此試劑是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：[提出假設(shè)]將一定物質(zhì)的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀，可能是碳酸銅沉淀、氫氧化銅藍色沉淀或二者混合物，結(jié)合假設(shè)分析；
[進行實驗]
（1）假設(shè)三成立，可通過所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質(zhì)量，反應(yīng)前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計，可以利用裝置C除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳，通入后可以把反應(yīng)生成的水蒸氣和二氧化碳趕到后續(xù)裝置完全吸收，減小實驗誤差，通過裝置B吸收分解生成的水蒸氣，通過裝置D吸收生成的二氧化碳，裝置E避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D產(chǎn)生測定誤差；
（2）實驗結(jié)束時要通入過量的空氣排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收；
（3）CO₂吸收裝置質(zhì)量增加了ng，就碳元素守恒計算得到碳酸銅質(zhì)量，樣品質(zhì)量減去碳酸銅質(zhì)量得到氫氧化銅質(zhì)量，計算樣品中含有的質(zhì)量分數(shù)；
（4）若假設(shè)一正確，沉淀為碳酸銅，受熱分解生成的無水，所以裝置B質(zhì)量不變，裝置D質(zhì)量增大證明；
（5）若假設(shè)二正確，Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應(yīng)是發(fā)生的雙水解生成氫氧化銅沉淀；加入稀硫酸或稀鹽酸生成氣體二氧化碳證明假設(shè)二不正確，若無氣體生成則正確．

解答： 解：[提出假設(shè)]：將一定物質(zhì)的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀，可能是碳酸銅沉淀、氫氧化銅藍色沉淀或二者混合物，所以假設(shè)二位生成沉淀為氫氧化銅；
故答案為：Cu（OH）₂；
[進行實驗]
（1）假設(shè)三成立，可通過所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質(zhì)量，反應(yīng)前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計，可以利用裝置C除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳，通入后可以把反應(yīng)生成的水蒸氣和二氧化碳趕到后續(xù)裝置完全吸收，減小實驗誤差，通過裝置B吸收分解生成的水蒸氣，通過裝置D吸收生成的二氧化碳，裝置E避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D產(chǎn)生測定誤差；裝置連接順序為：C、A、B、D、E；
故答案為：C；A；B；E；
（2）實驗結(jié)束時要通入過量的空氣排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收，故答案為：排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收；
（3）若沉淀樣品的質(zhì)量為mg，CO₂吸收裝置質(zhì)量增加了ng，CuCO₃質(zhì)量=

n

44

×124g/mol，則沉淀中Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)=

m- 124n 44

m

×100%=1-

31n

11m

；
故答案為：1-

31n

11m

；
[實驗分析]
（4）若假設(shè)一正確，利用上述裝置（連接順序不變）也能證明假設(shè)一正確，沉淀為碳酸銅，受熱分解生成的無水，所以實驗現(xiàn)象是，裝置B質(zhì)量不變，裝置D質(zhì)量增大證明；
故答案為：B中濃硫酸質(zhì)量不增加，D中堿石灰質(zhì)量增加；
（5）若假設(shè)二正確，Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應(yīng)是發(fā)生的雙水解生成氫氧化銅沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑；加入稀硫酸或稀鹽酸生成氣體二氧化碳證明假設(shè)二不正確，若無氣體生成則正確；
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑；稀鹽酸（或稀硫酸）．

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．