Question

某研究性學(xué)習(xí)小組將一定濃度的Na₂C0₃溶液滴入CuSO₄．溶液中得到藍(lán)色沉淀．關(guān)于沉淀的成分，有以下幾種假設(shè)：
假設(shè)1：沉淀是CuCO₃；
假設(shè)2：沉淀是Cu（OH）₂；
假設(shè)3：沉淀是

 

（1）若假設(shè)1成立，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

（2）若假設(shè)2成立，原因是

 

（3）該研究性學(xué)習(xí)小組擬用以下裝置測(cè)定沉淀成分，請(qǐng)完成下表．已知：①CuC03和Cu（OH）2均不帶結(jié)晶水；②裝置氣密性良好；③原裝置中的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
①稱量B、D的質(zhì)量分別為ml、m2，將裝置按  f→a→b→   →   →   →   →j→i順序連接．
②稱取一定質(zhì)量的沉淀   ，然后   冷卻后再稱量B、D的質(zhì)量分別為m3、m4	（1）若m1=m3，m2＜m4 （2）若m1   m3， m2   m4 （3）若ml   m3， m2   m4	（1）假設(shè)1成立 （2）假設(shè)2成立 （3）假設(shè)3成立

（4）若沉淀樣品的質(zhì)量為w克，裝置B質(zhì)量增加了n克，則沉淀中Cu（OH）₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：假設(shè)1說明碳酸銅是藍(lán)色沉淀，假設(shè)2說明氫氧化銅是藍(lán)色沉淀，則藍(lán)色沉淀也可能是碳酸銅和氫氧化銅的混合物，由此確定假設(shè)3的內(nèi)容；
（1）若假設(shè)1成立，說明碳酸鈉與硫酸銅直接發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉；
（2）若假設(shè)2成立，說明發(fā)生了水解反應(yīng)，且氫氧化銅比碳酸銅更難溶；
（3））①裝置C的作用除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止干擾，所以該裝置應(yīng)放在最左邊；A的作用是使藍(lán)色固體受熱分解，通過檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物是否有水蒸氣、二氧化碳判斷藍(lán)色沉淀的組成；由于堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳，濃硫酸只能吸收水，因此必須先通過盛有濃硫酸的洗氣瓶，后通過盛有堿石灰的干燥器或U形管；為了防止右邊裝置外空氣中的水蒸氣和二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾，還需要一個(gè)盛有堿石灰的U形管或干燥管，據(jù)此連接裝置；
②如果有水生成，則m₂≤m₄，說明混合物中含有氫氧化銅，如果有二氧化碳生成，則m₁≤m₃，說明混合物中含有碳酸銅，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）裝置B增加的質(zhì)量就是氫氧化銅分解生成水的質(zhì)量，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算出水的物質(zhì)的量，從而得出氫氧化銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算出氫氧化銅的質(zhì)量，最后計(jì)算出氫氧化銅的含量．

解答： 解：假設(shè)1說明碳酸銅是藍(lán)色沉淀，假設(shè)2說明氫氧化銅是藍(lán)色沉淀，則藍(lán)色沉淀也可能是碳酸銅和氫氧化銅的混合物，由此確定假設(shè)3：沉淀可能為CuC0₃和Cu（OH）₂的混合物，
故答案為：CuC0₃和Cu（OH）₂的混合物；
（1）若假設(shè)1成立，說明碳酸鈉與硫酸銅直接發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，即該反應(yīng)實(shí)質(zhì)為：Cu²⁺+CO₃^2-=CuCO₃↓，
故答案為：Cu²⁺+C0₃^2-=CuC0₃↓；
（2）若假設(shè)2成立，可能的原因是銅離子發(fā)生水解反應(yīng)，且氫氧化銅比碳酸銅更難溶，
故答案為：發(fā)生水解反應(yīng)，且Cu（OH）₂比CuC0₃更難溶；
（3）①讀圖，裝置C的作用除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止干擾，所以該裝置應(yīng)放在最左邊；A的作用是使藍(lán)色固體受熱分解，通過檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物是否有水蒸氣、二氧化碳判斷藍(lán)色沉淀的組成；由于堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳，濃硫酸只能吸收水，因此必須先通過盛有濃硫酸的洗氣瓶，后通過盛有堿石灰的干燥器或U形管；為了防止右邊裝置外空氣中的水蒸氣和二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾，還需要一個(gè)盛有堿石灰的U形管或干燥管；由于洗氣時(shí)氣體必須長(zhǎng)進(jìn)短出，U形管左進(jìn)右出或右進(jìn)左出都可以，則稱量B、D的質(zhì)量分別為m₁、m₂，將裝置按f→a→b→d→c→g→h→j→i或f→a→b→d→c→h→g→j→i連接；
②稱取一定質(zhì)量的沉淀于A中充分加熱，然后從e口通入足量空氣，冷卻后再稱量B、D的質(zhì)量分別為m₃、m₄，
若m₁=m₃，m₂＜m₄，說明沉淀分解產(chǎn)物沒有水蒸氣、只有二氧化碳，則假設(shè)1成立；
若m₁＜m₃，m₂=m₄，說明沉淀分解產(chǎn)物只有水蒸氣、沒有二氧化碳，則假設(shè)2成立；
若m₁＜m₃，m₂＜m₄，說明沉淀分解產(chǎn)物既有水蒸氣、又有二氧化碳，則假設(shè)3成立，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
d→c→g→h或d→c→h→g；
于A中試管充分加熱；從e口通入足量的空氣	（1）若m1=m3，m2＜m4 （2）若m1＜m3，m2=m4 （3）若ml＜m3，m2＜m4	（1）假設(shè)1成立 （2）假設(shè)2成立 （3）假設(shè)3成立

（4）裝置B增加的質(zhì)量就是氫氧化銅分解產(chǎn)物水的質(zhì)量，則ng水的物質(zhì)的量為：

ng

18g/mol

=

n

18

mol，由于Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O↑中各物質(zhì)的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，則參加反應(yīng)的氫氧化銅的物質(zhì)的量為

n

18

mol；由于Cu（OH）₂的式量為98，則參加反應(yīng)的氫氧化銅的質(zhì)量為：98g/mol×

n

18

mol=

98n

18

g，
由于沉淀樣品質(zhì)量為wg，則沉淀中氫氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

98n 18 g

wg

×100%=

49n

9w

×100%，
故答案為：

49n

9w

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查探究實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算，涉及提出假設(shè)、離子方程式、解釋原因、整套裝置連接順序、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用等，題目難度較大，正確分析理解題干信息為解答關(guān)鍵，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．