Question

9．某同學查閱教材上的溶解性表時發現，CuCO₃對應的為“-”，表示不存在或遇水就分解．已知銅離子的常見沉淀為Cu（OH）₂（藍色）、Cu₂（OH）₂SO₄（藍色）、Cu₂（OH）₂CO₃（綠色）等，它們均不含結晶水．為了探究CuSO₄和Na₂CO₃反應產物的成份，該同學按以下實驗方法制備了兩種沉淀，并設計了探究沉淀成份的實驗．
取2個小燒杯和2個錐形瓶，在每個燒杯里加入50mL0.5mol/L的CuSO₄溶液，在錐形瓶里分別加入40mL 和50mL0.5mol/LNa₂CO₃溶液，置于70℃水中水浴加熱，然后將CuSO₄溶液加入到Na₂CO₃溶液中，繼續水浴，均有氣泡產生，幾分鐘后分別得到藍綠色和綠色沉淀．過濾、洗滌、干燥，得到兩份固體．
I．對藍綠色沉淀成份的探究．
通過右邊實驗證實，沉淀中含有Cu₂（OH）₂CO₃和Cu₂（OH）₂SO₄

（1）證明有Cu₂（OH）₂CO₃存在的現象為試管2有氣泡產生；
（2）試劑①為BaCl₂或Ba（NO₃）₂溶液，證明有Cu₂（OH）₂SO₄存在的現象為試管3有白色沉淀產生．
II．對綠色沉淀成份的探究
重復I實驗，發現沒有SO₄^2-存在，有Cu₂（OH）₂CO₃存在；
通過下列實驗證實，沉淀中只有Cu₂（OH）₂CO₃

（3）該同學想通過測量固體分解所得氣體的質量來確定沉淀的成份，按上述思路組裝好裝置，加入相應的藥品，并指出所加藥品的目的．

儀器 編號	藥品	目的
A	堿石灰
B	綠色固體
C
D
E	堿石灰

（4）按照該同學的設計思路，只需測定某兩個裝置的質量變化，即△m （C）：△m（D）=9：22時（括號中填寫裝置的序號）就可確定固體是Cu₂（OH）₂CO₃．
（5）結論：n（Cu²⁺）：n（CO₃^2-）＞1時，所得固體產物有Cu₂（OH）₂CO₃和Cu₂（OH）₂SO₄；n（Cu²⁺）：n（CO₃^2-）≤1時，所得固體產物全部是Cu₂（OH）₂CO₃，生成該沉淀發生反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據Cu₂（OH）₂CO₃與鹽酸反應有氣泡產生，而Cu₂（OH）₂SO₄與鹽酸反應無現象產生分析；
（2）證明有Cu₂（OH）₂SO₄存在即證明硫酸根離子，根據硫酸根與鋇離子形成白色沉淀分析；
（3）根據通過測量固體分解所得氣體的質量來確定沉淀的成份的實驗原理，則開始通除了水蒸氣和二氧化碳的空氣將綠色固體加熱分解的氣體全部排到吸收裝置中，使測量更準確，又首先應測定所得氣體中水蒸氣的質量，所以C為濃硫酸，再測定二氧化碳的質量，則D為堿石灰，最后E再用堿石灰目的主要是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳從后面進入影響測量結果，據此分析；
（4）根據Cu₂（OH）₂CO₃加熱分解方程式Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O↑+CO₂↑，只要測定水蒸氣質量與二氧化碳質量之比等于18：44即可證明固體只有Cu₂（OH）₂CO₃；
（5）根據n（Cu²⁺）：n（CO₃^2-）≤1時，所得固體產物全部是Cu₂（OH）₂CO₃結合電荷原子守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）因為Cu₂（OH）₂CO₃與鹽酸反應有氣泡產生，而Cu₂（OH）₂SO₄與鹽酸反應無現象產生，所以證明有Cu₂（OH）₂CO₃存在的現象為試管2有氣泡產生，故答案為：試管2有氣泡產生；
（2）證明有Cu₂（OH）₂SO₄存在即證明硫酸根離子，因為硫酸根與鋇離子形成白色沉淀，所以試劑①為BaCl₂或Ba（NO₃）₂溶液，證明有Cu₂（OH）₂SO₄存在的現象為試管3有白色沉淀產生，故答案為：BaCl₂或Ba（NO₃）₂溶液；試管3有白色沉淀產生；
（3）根據通過測量固體分解所得氣體的質量來確定沉淀的成份的實驗原理，則開始通除了水蒸氣和二氧化碳的空氣將綠色固體加熱分解的氣體全部排到吸收裝置中，使測量更準確，又首先應測定所得氣體中水蒸氣的質量，所以C為濃硫酸，目的吸收生成的水蒸氣，再測定二氧化碳的質量，則D為堿石灰，目的吸收生成的二氧化碳，最后E再用堿石灰目的主要是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳從后面進入影響測量結果；故答案為：

儀器 編號	藥品	目的
A		除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳
B
C	濃硫酸	吸收生成的水蒸氣
D	堿石灰	吸收生成的二氧化碳
E		防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳從后面進入影響測量結果

（4）因為Cu₂（OH）₂CO₃加熱分解方程式Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H₂O↑+CO₂↑，所以只要測定水蒸氣質量與二氧化碳質量之比等于18：44即可證明固體只有Cu₂（OH）₂CO₃，所以△m （ C）：△m（ D）=18：44=9：22 時，可確定固體是Cu₂（OH）₂CO₃；故答案為：△m （ C）：△m（ D）=9：22；
（5）當n（Cu²⁺）：n（CO₃^2-）≤1時，所得固體產物全部是Cu₂（OH）₂CO₃，則根據電荷原子守恒，離子方程式為2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；故答案為：2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑．

點評 本題主要考查了CuSO₄和Na₂CO₃反應產物的成份的探究，關鍵是明確反應原理，掌握基礎知識是解答的關鍵，本題難度不大．