Question

將一定物質的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．某研究性學習小組關于沉淀的成分進行了探究．
[提出假設]
假設一：沉淀只有CuCO₃．
假設二：沉淀只有

 

．
假設三：沉淀是CuCO₃、Cu（OH）₂的混合物．（查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水）
[進行實驗]
假設三成立，可通過下列所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質量（設每一裝置中的反應或吸收均完全，反應前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計）．

（1）上述各裝置連接順序為

 

→

 

→

 

→D→

 

．
（2）實驗結束時要通入過量的空氣，其作用是

 

．
（3）若沉淀樣品的質量為mg，CO₂吸收裝置質量增加了ng，則沉淀中Cu（OH）₂的質量分數(shù)為

 

．
[實驗分析]
（4）若假設一正確，利用上述裝置（連接順序不變）也能證明假設一正確，實驗現(xiàn)象是：

 

．
（5）若假設二正確，寫出Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應的離子方程式是：

 

．某同學經(jīng)過比較沉淀成分的性質，選擇了一種常見試劑，通過觀察實驗現(xiàn)象，就能快速判斷假設二的正確性，此試劑是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：[提出假設]將一定物質的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀，可能是碳酸銅沉淀、氫氧化銅藍色沉淀或二者混合物，結合假設分析；
[進行實驗]
（1）假設三成立，可通過所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質量，反應前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計，可以利用裝置C除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳，通入后可以把反應生成的水蒸氣和二氧化碳趕到后續(xù)裝置完全吸收，減小實驗誤差，通過裝置B吸收分解生成的水蒸氣，通過裝置D吸收生成的二氧化碳，裝置E避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D產(chǎn)生測定誤差；
（2）實驗結束時要通入過量的空氣排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收；
（3）CO₂吸收裝置質量增加了ng，就碳元素守恒計算得到碳酸銅質量，樣品質量減去碳酸銅質量得到氫氧化銅質量，計算樣品中含有的質量分數(shù)；
（4）若假設一正確，沉淀為碳酸銅，受熱分解生成的無水，所以裝置B質量不變，裝置D質量增大證明；
（5）若假設二正確，Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應是發(fā)生的雙水解生成氫氧化銅沉淀；加入稀硫酸或稀鹽酸生成氣體二氧化碳證明假設二不正確，若無氣體生成則正確．

解答： 解：[提出假設]：將一定物質的量濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀，可能是碳酸銅沉淀、氫氧化銅藍色沉淀或二者混合物，所以假設二位生成沉淀為氫氧化銅；
故答案為：Cu（OH）₂；
[進行實驗]
（1）假設三成立，可通過所示裝置的連接，進行定量分析來測定其質量，反應前系統(tǒng)中存在的空氣忽略不計，可以利用裝置C除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳，通入后可以把反應生成的水蒸氣和二氧化碳趕到后續(xù)裝置完全吸收，減小實驗誤差，通過裝置B吸收分解生成的水蒸氣，通過裝置D吸收生成的二氧化碳，裝置E避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D產(chǎn)生測定誤差；裝置連接順序為：C、A、B、D、E；
故答案為：C；A；B；E；
（2）實驗結束時要通入過量的空氣排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收，故答案為：排出裝置中滯留的H₂O和CO₂氣體，以便完全吸收；
（3）若沉淀樣品的質量為mg，CO₂吸收裝置質量增加了ng，CuCO₃質量=

n

44

×124g/mol，則沉淀中Cu（OH）₂的質量分數(shù)=

m- 124n 44

m

×100%=1-

31n

11m

；
故答案為：1-

31n

11m

；
[實驗分析]
（4）若假設一正確，利用上述裝置（連接順序不變）也能證明假設一正確，沉淀為碳酸銅，受熱分解生成的無水，所以實驗現(xiàn)象是，裝置B質量不變，裝置D質量增大證明；
故答案為：B中濃硫酸質量不增加，D中堿石灰質量增加；
（5）若假設二正確，Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反應是發(fā)生的雙水解生成氫氧化銅沉淀，反應的離子方程式為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑；加入稀硫酸或稀鹽酸生成氣體二氧化碳證明假設二不正確，若無氣體生成則正確；
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑；稀鹽酸（或稀硫酸）．

點評：本題考查了物質組成的實驗分析應用，實驗設計和步驟理解應用是解題關鍵，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．