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；
乙同學認為這兩者相互促進水解反應，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學認為生成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．按照乙同學的觀點，請寫出Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應的離子方程式：

Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑或CO₃^2-+H₂O HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓

．
Ⅱ．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

．并用下圖所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．

（1）裝置B中所裝試劑是

CuSO₄

．
（2）能證明乙同學觀點正確的實驗現(xiàn)象是

B中無水硫酸銅變藍，C中澄清石灰水不變渾濁

．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，可通過下列所示裝置的連接，進行定量分析來測定其組成．  
（3）各裝置連接順序為

C

接

A

接

B

接

E

接

D

．
（4）裝置C中堿石灰的作用是

吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂

，實驗開始時和實驗結束時都要通入過量的空氣，其作用分別是

開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出；結束時通入處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂趕出

．
（5）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(shù)為

1-

49n

9m

．

Answer 1

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；
Ⅱ．檢驗沉淀是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液加入合適的化學試劑進行檢驗，根據(jù)氫氧化銅加熱分解生成水的性質選擇檢驗試劑；
Ⅲ．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，根據(jù)質量的增加值計算碳酸銅和氫氧化銅的質量，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．

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：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓，也可寫成總反應式：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑，
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑或CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓；
Ⅱ．沉淀具有吸附能力，可吸附硫酸根離子，通過加入氯化鋇的方法進行檢驗，通常做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；
（1）如有Cu（OH）₂，解熱時生成水，用無水硫酸銅檢驗，如白色固體變?yōu)樗{色，說明有水生成，故答案為：CuSO₄；
（2）如為Cu（OH）₂，解熱時生成水，則B中無水硫酸銅變藍，并且C中澄清石灰水不變渾濁，故答案為：B中無水硫酸銅變藍，C中澄清石灰水不變渾濁；
Ⅲ．（3）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）；
（4）為保證樣品加熱分解生成的二氧化碳和水蒸氣完全被吸收，應通入空氣，由于空氣中含有二氧化碳和水蒸氣，應先通過盛有堿石灰的裝置B，反應結束后，為防止空氣的中二氧化碳和水蒸氣被吸收，應在裝置的后面連接盛有堿石灰的干燥管，
故答案為：吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂；開始時通入處理過的空氣可以將裝置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出；結束時通入處理過的空氣可以將裝置中滯留的H₂O 蒸汽和CO₂趕出．
（5）若沉淀樣品的質量為m克，裝置B質量增加了n克，應為水的質量，發(fā)生：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O，
Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
98g               18g
m（Cu（OH）₂）       ng
m（Cu（OH）₂）=

98n

18

g，
m（CuCO₃）=mg-

98n

18

g，
ω（CuCO₃）=

mg- 98n 18 g

mg

=1-

49n

9m

，
則沉淀中CuCO₃的質量分數(shù)為1-

49n

9m

，
故答案為：1-

49n

9m

．

點評：本題考查化學反應機理的探究，題目難度中等，本題注意根據(jù)物質的化學性質設計實驗方案，易錯點為Ⅲ，注意實驗時要排除空氣中水和二氧化碳的干擾．