Question

5．某研究性學習小組將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．甲同學認為沉淀可能是CuSO₃；乙同學認為沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同學認為沉淀可能是CuCO₃，和Cu（OH）₂的混合物．[查閱資料知：CuSO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水，受熱均易分解，各生成對應的兩種氧化物．
Ⅰ．（1）乙同學的觀點，你認為其原理是：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑
．（用離子方程式表示）
（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中過濾、洗滌、低溫干燥，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，滴加BaCl₂溶液，無沉淀生成，說明已洗凈．
Ⅱ．請用圖16所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．
（3）B裝置中試劑的化學式是CuSO₄．
（4）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現象是裝置C中澄清石灰水變渾濁．
Ⅲ．若丙同學的觀點正確，可利用圖所示裝置通過實驗定量測定其組成．

（5）各裝置的連接順序：C、A、B、D、E（或C、A、B、E、D）．
（6）裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O蒸汽和CO₂；，實驗開始和結束時都要通入過量的空氣，請說明結束時通入過量空氣的作用是將裝置中滯留的H₂O蒸汽和CO₂排出．
（7）若沉淀樣品的質量為m克，裝置B質量增加了n克，則沉淀中CuCO₃的質量分數為1-$\frac{49n}{9m}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）CO₃^2-水解成堿性，Cu²⁺與OH^?結合生成Cu（OH）₂；
（2）沉淀會附著SO₄^2-離子，取最后一次洗滌液，用BaCl₂溶液檢驗是否含有SO₄^2-；
Ⅱ．（3）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；
（4）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．（5）根據CuCO₃和Cu（OH）₂受熱分解的產物和檢驗所產生的現象來連接裝置；
（6）堿石灰可以吸收水和二氧化碳，空氣中的水以及二氧化碳會干擾試驗結果應該將其排除掉；
（7）裝置B質量增加了n克，即生成水的質量是ng，根據原子守恒來回答．

解答 解：Ⅰ．（1）乙同學認為沉淀可能是Cu（OH）₂，原因是CO₃^2-水解成堿性，Cu²⁺與OH^?結合生成Cu（OH）₂，反應的離子方程式為：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案為：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑；
（2）沉淀會附著SO₄^2-離子，則檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是：取最后一次洗滌液，滴加BaCl₂溶液，無沉淀生成，說明已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，滴加BaCl₂溶液，無沉淀生成，說明已洗凈；
Ⅱ．（3）裝置B檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗，若無水硫酸銅變藍色說明有水生成，驗證沉淀中有氫氧化銅生成，否則沉淀中無氫氧化銅，
故答案為：CuSO₄；
（4）用澄清的石灰水檢驗是否產生二氧化碳，裝置C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C中澄清石灰水變渾濁；
Ⅲ．（5）堿石灰可以吸收水和二氧化碳，空氣中的水以及二氧化碳會干擾試驗結果應該將其在實驗之前排除掉，并在裝置的最后放上堿石灰，防止空氣中的水和二氧化碳來干擾試驗結果，可以用濃硫酸來吸收水，用堿石灰來吸收二氧化碳，根據濃硫酸和堿石灰的增重量來確定生成水和二氧化碳的量，
故答案為：C、A、B、D、E （或C、A、B、E、D）；
（6）裝置C中堿石灰的作用是：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，驗開始時和實驗結束時都要通入過量且處理過的空氣其作用都是將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂排出，
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂； 將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂排出；
（7）裝置B質量增加了n克，即生成水的質量是ng，根據方程式則生成的氫氧化銅的物質的質量是：$\frac{98n}{18}$g=$\frac{49n}{9}$g，所以碳酸銅的質量是（m-$\frac{49n}{9}$）g，質量分數為：$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$=1-$\frac{49n}{9m}$，
故答案為：1-$\frac{49n}{9m}$．

點評 本題考查實驗方案設計與裝置的理解評價、物質組成與含量的測定、實驗基本操作，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．