Question

5．某研究性学习小组将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到蓝色沉淀．甲同学认为沉淀可能是CuSO₃；乙同学认为沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同学认为沉淀可能是CuCO₃，和Cu（OH）₂的混合物．[查阅资料知：CuSO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水，受热均易分解，各生成对应的两种氧化物．
Ⅰ．（1）乙同学的观点，你认为其原理是：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑
．（用离子方程式表示）
（2）在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，检验沉淀是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净．
Ⅱ．请用图16所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分．
（3）B装置中试剂的化学式是CuSO₄．
（4）能证明生成物中有CuCO₃的实验现象是装置C中澄清石灰水变浑浊．
Ⅲ．若丙同学的观点正确，可利用图所示装置通过实验定量测定其组成．

（5）各装置的连接顺序：C、A、B、D、E（或C、A、B、E、D）．
（6）装置C中碱石灰的作用是吸收空气中的H₂O蒸汽和CO₂；，实验开始和结束时都要通入过量的空气，请说明结束时通入过量空气的作用是将装置中滞留的H₂O蒸汽和CO₂排出．
（7）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，则沉淀中CuCO₃的质量分数为1-$\frac{49n}{9m}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）CO₃^2-水解成碱性，Cu²⁺与OH^?结合生成Cu（OH）₂；
（2）沉淀会附着SO₄^2-离子，取最后一次洗涤液，用BaCl₂溶液检验是否含有SO₄^2-；
Ⅱ．（3）利用加热的方法检验，氢氧化铜和碳酸铜加热分解得到氧化铜、水和二氧化碳，若有氢氧化铜可用无水硫酸铜检验；
（4）碳酸铜可用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳，澄清石灰水变浑浊说明含有CuCO₃；
Ⅲ．（5）根据CuCO₃和Cu（OH）₂受热分解的产物和检验所产生的现象来连接装置；
（6）碱石灰可以吸收水和二氧化碳，空气中的水以及二氧化碳会干扰试验结果应该将其排除掉；
（7）装置B质量增加了n克，即生成水的质量是ng，根据原子守恒来回答．

解答 解：Ⅰ．（1）乙同学认为沉淀可能是Cu（OH）₂，原因是CO₃^2-水解成碱性，Cu²⁺与OH^?结合生成Cu（OH）₂，反应的离子方程式为：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案为：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑；
（2）沉淀会附着SO₄^2-离子，则检验沉淀是否洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净；
Ⅱ．（3）装置B检验是否有水生成，可用无水硫酸铜检验，若无水硫酸铜变蓝色说明有水生成，验证沉淀中有氢氧化铜生成，否则沉淀中无氢氧化铜，
故答案为：CuSO₄；
（4）用澄清的石灰水检验是否产生二氧化碳，装置C中澄清石灰水变浑浊，说明生成二氧化碳，即说明含有CuCO₃，
故答案为：装置C中澄清石灰水变浑浊；
Ⅲ．（5）碱石灰可以吸收水和二氧化碳，空气中的水以及二氧化碳会干扰试验结果应该将其在实验之前排除掉，并在装置的最后放上碱石灰，防止空气中的水和二氧化碳来干扰试验结果，可以用浓硫酸来吸收水，用碱石灰来吸收二氧化碳，根据浓硫酸和碱石灰的增重量来确定生成水和二氧化碳的量，
故答案为：C、A、B、D、E （或C、A、B、E、D）；
（6）装置C中碱石灰的作用是：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂，验开始时和实验结束时都要通入过量且处理过的空气其作用都是将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂排出，
故答案为：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂； 将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂排出；
（7）装置B质量增加了n克，即生成水的质量是ng，根据方程式则生成的氢氧化铜的物质的质量是：$\frac{98n}{18}$g=$\frac{49n}{9}$g，所以碳酸铜的质量是（m-$\frac{49n}{9}$）g，质量分数为：$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$=1-$\frac{49n}{9m}$，
故答案为：1-$\frac{49n}{9m}$．

点评 本题考查实验方案设计与装置的理解评价、物质组成与含量的测定、实验基本操作，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．