Question

將一定濃度NaHCO₃溶液與CuSO₄溶液混合，反應(yīng)后生成了藍綠色顆粒狀沉淀．某小組同學(xué)就沉淀成分提出了如下三種假設(shè)：
假設(shè)一：沉淀是CuCO₃；
假設(shè)二：沉淀是Cu（OH）₂；
假設(shè)三：沉淀是Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物
（1）寫出假設(shè)二生成沉淀是Cu（OH）₂的理由

 

（用離子方程式表示）；
（2）為了探究沉淀的成分，該小組同學(xué)取出了一部分沉淀，

 

證明沉淀中含有CuCO₃；（請補充他們的實驗操作及現(xiàn)象）
（3）為了進一步探究沉淀的成分，進而確定何種假設(shè)成立，該小組同學(xué)設(shè)計如下實驗，裝置圖如下：

①研究沉淀物組成前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作依次為過濾、

 

、干燥；
②裝置D的名稱是

 

，E中藥品的名稱是

 

其作用為

 

；
③實驗過程中有以下操作步驟：
a．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣； 此步驟的作用是

 

．
b．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)；
c．再通入過量空氣時，活塞處于打開的為

 

關(guān)閉的為

 

．
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，裝置D的質(zhì)量增加了n g；
若沉淀樣品為純凈物，m、n之間的關(guān)系為

 

； 若假設(shè)三成立，則Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)為

 

（用含m、n代數(shù)式表示）；若不進行步驟c，則會使Cu（OH）₂的質(zhì)量分數(shù)測定結(jié)果

 

（填“偏高”或“無影響”或“偏低”）

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）假設(shè)2沉淀為氫氧化銅的判斷依據(jù)是碳酸氫鈉和硫酸銅在水溶液中發(fā)生雙水解生成分析；
（2）取出了一部分沉淀，滴加稀鹽酸，有氣體放出，證明沉淀中含有碳酸銅；
（3）①將沉淀從溶液中分離并凈化的實驗步驟為過濾、洗滌、干燥；
②分析裝置是利用測定溶解沉淀生成的二氧化碳質(zhì)量計算得到，裝置D是測定二氧化碳質(zhì)量的干燥管，裝置E中裝有堿石灰，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，造成測定誤差；
③空氣中含有二氧化碳，空氣通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空氣，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，排除裝置中的焓二氧化碳氣體的空氣，避免測定誤差的產(chǎn)生；關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，裝置B中樣品充分反應(yīng)，關(guān)閉K₂，K₃，打開K₁、K₄，再通入過量空氣把裝置中生成的二氧化碳氣體全部趕到裝置D中完全吸收，減少誤差；
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，若沉淀樣品為純凈物，則判斷沉淀為CuCO₃，裝置D的質(zhì)量增加了n g，為二氧化碳氣體質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到mn的關(guān)系；若假設(shè)三正確，依據(jù)生成的二氧化碳物質(zhì)的量減少碳酸銅質(zhì)量，根據(jù)樣品質(zhì)量計算得到氫氧化銅的質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：（1）假設(shè)2沉淀為氫氧化銅的判斷依據(jù)是碳酸氫鈉和硫酸銅在水溶液中發(fā)生雙水解生成，反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu （OH）₂↓+2CO₂↑，
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu （OH）₂↓+2CO₂↑；
（2）取出了一部分沉淀，滴加稀鹽酸，有氣體放出，依據(jù)沉淀的組成可能是碳酸銅、氫氧化銅沉淀，其中碳酸銅和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，證明沉淀中含有碳酸銅，故答案為：滴加少量鹽酸有氣泡放出；
（3）①分析題干可知，將沉淀從溶液中分離并凈化的實驗步驟為過濾、洗滌、干燥，故答案為：洗滌；
②裝置是利用測定溶解沉淀生成的二氧化碳質(zhì)量計算得到，裝置D是測定二氧化碳質(zhì)量的球形干燥管，裝置E中裝有堿石灰，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，造成測定誤差，故答案為：球形干燥管；堿石灰；防止空氣中的水蒸氣和CO₂被D吸收影響CO₂質(zhì)量的測定；
③空氣中含有二氧化碳，空氣通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空氣，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，排除裝置中的焓二氧化碳氣體的空氣，避免測定誤差的產(chǎn)生；關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，裝置B中樣品充分反應(yīng)，關(guān)閉K₂，K₃，打開K₁、K₄，再通入過量空氣把裝置中生成的二氧化碳氣體全部趕到裝置D中完全吸收，減少誤差；
故答案為：排盡裝置中空氣中的CO₂使測定結(jié)果準確；K₁、K₄；K₂、K₃；
④若沉淀樣品的質(zhì)量為m g，若沉淀樣品為純凈物，則判斷沉淀為CuCO₃，裝置D的質(zhì)量增加了n g，為二氧化碳氣體質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到mg=

n

44

mol×124g/mol，得到mn的關(guān)系為31n=11m；若假設(shè)三正確，依據(jù)生成的二氧化碳物質(zhì)的量減少碳酸銅質(zhì)量，根據(jù)樣品質(zhì)量計算得到氫氧化銅的質(zhì)量分數(shù)=

mg- ng 44g/mol ×124g/mol

mg

×100%=

m- 31 11 n

m

×100%，若不進行步驟C，生成的二氧化碳氣體中含有水蒸氣，被裝置D吸收后稱量得到二氧化碳質(zhì)量增大，計算得到碳酸銅質(zhì)量增大，氫氧化銅的質(zhì)量減小，則會使測得結(jié)果質(zhì)量分數(shù)偏低，
故答案為：31n=11m；

m- 31 11 n

m

×100%；偏低．

點評：本題考查了實驗探究物質(zhì)組成的實驗設(shè)計和方案分析判斷，裝置特征分析，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，實驗基本操作和流程理解是解題關(guān)鍵，題目難度中等．