Question

13．某研究性学习小组同学将一定浓度的NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中，发现生成了沉淀．他们对沉淀的成分进行了如下探究，请填写相关内容：
提出假设         假设1：沉淀是CuCO₃；假设2：沉淀全部是Cu（OH）₂；
假设3：沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．
验证假设        
（1）如果假设1成立，则反应的离子方程式为Cu²⁺+2HCO₃^-═CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑．
（2）为了证明以上哪种假设成立，该小组同学利用下图所示装置对CuCO₃的质量分数进行测定：

①实验过程中有以下操作步骤：（上图从左到右分别是K₁，K₂，K₃，K₄）
a．关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，充分反应        b．打开K₁、K₄，关闭K₂、K₃，通入过量空气
c．打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，通入过量空气    正确顺序是（填选项序号）cab．
②若沉淀样品的质量为10.0g，装置D的质量增加了2.2g，则沉淀中CuCO₃的质量分数为62%． 
③由以上实验可知，假设3成立．

Answer 1

分析 （1）依据沉淀为氢氧化铜、碳酸铜或二者混合物假设判断，若生成碳酸铜说明是铜离子结合碳酸根离子，促进碳酸氢根离子电离；
（2）实验目的为测定沉淀中CuCO₃的质量分数，由实验装置可知，A中NaOH溶液吸收二氧化碳，开始装置内含有二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排尽装置内的二氧化碳，故应打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄；然后从分液漏斗中加入硫酸，充分反应，故应关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，反应完毕，容器内残留部分二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收，否则会导致二氧化碳测定的质量偏低，测定碳酸铜的质量分数偏低；而E装置可防止空气的二氧化碳、水进入装置D中，影响质量分数的测定，以此来解答．

解答 解：依据假设可知沉淀可逆是碳酸铜或氢氧化铜或二者混合物，假设2沉淀全部为Cu（OH）₂，故答案为：沉淀全部是Cu（OH）₂；
（1）若假设1正确，若生成碳酸铜说明是铜离子结合碳酸根离子，促进碳酸氢根离子电离，反应的离子方程式为Cu²⁺+2HCO₃^-═CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
故答案为：Cu²⁺+2HCO₃^-═CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（2）①由实验目的及装置可知，开始装置内含有二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排尽装置内的二氧化碳，故应打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄；然后从分液漏斗中加入硫酸，充分反应；故应关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄；反应完毕，容器内残留部分二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收，故正确的顺序是cab；
故答案为：cab；
②装置D的质量增加的2.2g为反应生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为=$\frac{2.2g}{44g/mol}$=0.05mol，根据碳元素守恒可知n（CuCO₃）=n（CO₂）=0.05mol，故碳酸铜的质量为0.05mol×124g/mol=6.2g，故沉淀中CuCO₃的质量分数为$\frac{6.2g}{10g}$×100%=62%；
故答案为：62%；
③沉淀质量分数假设可知含有氢氧化铜沉淀，所以假设3正确，故答案为：3．

点评 本题考查物质含量的测定及性质实验方案设计，为高频考点，把握实验原理与装置的理解评价、对实验操作的理解、物质含量的测定、化学计算等为解答的关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与分析问题、解决问题能力，题目难度中等．