Question

某研究性學習小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．
甲同學認為兩者反應只生成CuCO₃一種沉淀：
己同學認為這兩者相互促進水解反應，生成Cu（OH）₂一種沉淀同時還有一種氣體；
丙同學訣為生成CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀．
（查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水）
Ⅰ．按照乙同學的理解Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應的離子反應方程式為：

 

；在探究沉淀物成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化，主要有三步操作，它們是

 

；
Ⅱ．請用圖1所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．
（1）圖1各裝置連接順序為

 

→

 

→

 

．
（2）圖1裝置C中裝有的試劑名稱是

 

．
（3）圖1能證明生成物中有CuCO₃的實驗現(xiàn)象是

 

．
Ⅲ．（1）圖2各裝置連接順序為

 

．
（2）圖2裝置C中堿石灰的作用是

 

．
（3）圖2中若沉淀樣品的質(zhì)量為m克，裝置B質(zhì)量增加了n克，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ．根據(jù)Cu²⁺與CO₃^2-發(fā)生相互促進的水解反應生成CO₂和Cu（OH）₂ 書寫反應的離子方程式；沉淀從溶液中分離并凈化，要先把沉淀從溶液中過濾出，要洗去附著的雜質(zhì)，然后干燥．
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(chǎn)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(chǎn)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（注意實驗結束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，也應通過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趕出被吸收裝置完全吸收）；
（2）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；
（3）裝置B質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng水，根據(jù)水的質(zhì)量計算沉淀中氫氧化銅的質(zhì)量，沉淀質(zhì)量減去氫氧化銅的質(zhì)量等于碳酸銅的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分數(shù)的定義計算．

解答： 解：Ⅰ．Cu²⁺與CO₃^2-發(fā)生相互促進的水解反應生成CO₂和Cu（OH）₂ ，可分別發(fā)生：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑，
沉淀從溶液中分離并凈化，要先把沉淀從溶液中過濾出，要洗去附著的雜質(zhì)，然后干燥除去沉淀中的水分，
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑；過濾、洗滌、干燥；
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，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳，
故答案為：A；C；B；
（2）裝置C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：無水硫酸銅；
（3）用澄清的石灰水檢驗是否產(chǎn)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）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時生成CO₂和H₂O，定量檢驗時，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證水和二氧化碳完全吸收，則實驗儀器的連接順序應為C A B E D（或C A B D E），
故答案為：C A B E D（或C A B D E）；
（2）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；裝置C中堿石灰的作用是：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；
（3）裝置B質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng水，水的物質(zhì)的量為

n

18

mol，根據(jù)氫元素守恒可知氫氧化銅的物質(zhì)的量為

n

18

mol，故氫氧化銅的質(zhì)量為

n

18

mol×98g/mol=

49n

9

g，沉淀中CuCO₃的質(zhì)量為（m-

49n

9

）g，碳酸銅的質(zhì)量分數(shù)為=

m- 49n 9

m

×100%=（1-

49n

9m

）×100%，
故答案為：（1-

49n

9m

）×100%．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗設計和實驗分析應用，物質(zhì)性質(zhì)的熟練掌握和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等．