Question

4．某小組同學(xué)將一定濃度NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中發(fā)現(xiàn)生成了沉淀．甲同學(xué)認(rèn)為沉淀是CuCO₃；乙同學(xué)認(rèn)為沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，他們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）按照甲同學(xué)的觀點(diǎn)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2HCO₃^-=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為有Cu（OH）₂生成的理論依據(jù)是HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-、Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓（用離子方程式表示）．
（3）兩同學(xué)利用如圖所示裝置進(jìn)行測定

①在研究沉淀物組成前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作依次為過濾、洗滌、干燥．
②裝置E中堿石灰的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入裝置D．
③實(shí)驗(yàn)過程中有以下操作步驟：
a．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)
b．打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣
c．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣
正確的順序是cab（填選項(xiàng)序號，下同）． 若未進(jìn)行步驟b，將使測量結(jié)果偏低．
為了準(zhǔn)確測定水和二氧化碳的質(zhì)量，是否需要在分液漏斗上部和集氣瓶之間連接橡膠管：否．
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，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{31n}{11m}$×100%．
（4）丙同學(xué)認(rèn)為還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）按照甲同學(xué)的觀點(diǎn)，HCO₃^-電離生成H⁺和CO₃^2-，CO₃^2-與Cu²⁺反應(yīng)生成CuCO₃沉淀，H⁺與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₂和H₂O；
（2）乙同學(xué)認(rèn)為有Cu（OH）₂生成的理論依據(jù)NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中銅離子交換碳酸氫根離子水解生成的氫氧根離子生成氫氧化銅沉淀，促進(jìn)水解反應(yīng)進(jìn)行；
（3）①將沉淀從溶液中分離并凈化，應(yīng)進(jìn)行過濾、洗滌和干燥等操作；
②為準(zhǔn)確測定生成CO₂的質(zhì)量，應(yīng)防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入裝置；
③為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w，一段時間之后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收；在分液漏斗上部和集氣瓶之間連接橡膠管是為了保持兩個裝置中氣壓相等，使硫酸順利滴下，對準(zhǔn)確測定水和二氧化碳的質(zhì)量沒有影響；
④裝置D的質(zhì)量增加了ng，應(yīng)為CO₂的質(zhì)量，則n（CuCO₃）=$\frac{ng}{44g/mol}$，以此計(jì)算沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）除題中實(shí)驗(yàn)方案外，還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量等方法來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）按照甲同學(xué)的觀點(diǎn)，HCO₃^-電離生成H⁺和CO₃^2-，CO₃^2-與Cu²⁺反應(yīng)生成CuCO₃沉淀，H⁺與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₂和H₂O，
反應(yīng)的方程式為：Cu²⁺+2HCO₃^-=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃^-=CuCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）乙同學(xué)認(rèn)為有Cu（OH）₂生成的理論依據(jù)是：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-、Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓；
故答案為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-、Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓；
（3）①將沉淀從溶液中分離并凈化，應(yīng)進(jìn)行過濾、洗滌和干燥等操作，
故答案為：過濾；干燥；
②為準(zhǔn)確測定生成CO₂的質(zhì)量，應(yīng)防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入裝置，
故答案為：防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入裝置D；
③為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w，即打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，一段時間之后，再關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收，即打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，如若未進(jìn)行步驟b，將使測量結(jié)果偏低；在分液漏斗上部和集氣瓶之間連接橡膠管是為了保持氣壓相等，使分液漏斗中硫酸順利流下，該裝置中不需要此操作，且與準(zhǔn)確測定水和二氧化碳的質(zhì)量沒有關(guān)系，
故答案為：cab； b；否；
④裝置D的質(zhì)量增加了ng，應(yīng)為CO₂的質(zhì)量，則n（CuCO₃）=$\frac{ng}{44g/mol}$=$\frac{n}{44}$mol，
則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分$\frac{31n}{11m}$×100%；
（4）除題中實(shí)驗(yàn)方案外，還可以通過測量CO₂的體積或測量樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量等方法來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：樣品質(zhì)量和樣品充分灼燒后的質(zhì)量．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解評價(jià)、對實(shí)驗(yàn)操作的理解、物質(zhì)含量的測定、化學(xué)計(jì)算等知識，題目難度中等，是對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與分析問題、解決問題能力．