Question

某研究性学习小组将一定浓度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到蓝色沉淀．
甲同学认为两者反应只生成CuCO₃一种沉淀；
乙同学认为这两者相互促进水解反应，生成一种Cu（OH）₂沉淀；
丙同学认为生成CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀．
（查阅资料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水）
Ⅰ．按照乙同学的理解Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反应的离子反应方程式为：

 

；
在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化．具体操作为 ①过滤②洗涤③干燥．
Ⅱ．请用如图1所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分．

（1）各装置连接顺序为

 

．
（2）装置C中装有的试剂名称是

 

．
（3）按你的装置连接顺序，甲的猜想是正确的，则可通过

 

现象来说明甲的猜想是正确的．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，丙同学通过装置Ⅰ进行定量分析来测定其组成．
（1）实验有关操作为：①往锥形瓶中放入适量的样品：②从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的稀硫酸；③检验装置的气密性；④测定收集到水的体积．正确的操作顺序为

 

．
（2）广口瓶中水的上面覆盖了一层植物油，若瓶中的液体没有装满（上方留有少量空间），实验测得CO₂的体积将

 

（填偏大、偏小或不变）．
（3）若实验中测得样品的质量为wg，气体的体积为aL（标况下），则样品中CuCO₃的质量分数为

 

（CuCO₃的式量为124）．
（4）丁同学认为，丙同学的实验方法，可能因气体体积测量不准，导致误差较大．建议改用图中的Ⅱ、III装置进行实验．只需进行简单而又必要的数据测定，可比较准确地确定样品中CuCO₃的质量分数，较合理的装置

 

（填代号）．但是丁同学的装置仍然有缺陷，所测结果将偏高或偏低

 

．理由是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：Ⅰ、根据乙同学的认为：这两者相互促进水解反应，生成Cu（OH）₂一种沉淀来回答；
Ⅱ、（1）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，若有碳酸铜可用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳；
（2）根据装置中各个部分的作用来回答；
（3）根据碳酸铜和氢氧化铜受热分解的性质来回答；
Ⅲ、（1）检查装置的气密性往往是在加药品前进行，否则将可能造成药品的浪费；
（2）根据反应前后广口瓶的上方留有的少量空间填充气体变化考虑；
（3）根据碳原子守恒通过收集的二氧化碳的量计算CuCO₃的质量，再根据CuCO₃的质量分数=

m(CuCO 3)

m 总

×100%；
（4）丁同学设计的装置Ⅲ较合理，这是通过反应前后总质量减少来测定碳酸铜的质量分数，这里的干燥管作用是吸收被二氧化碳带出来的水蒸气，若用Ⅱ，则二氧化碳被碱石灰吸收，反应前后几无质量差；但丁同学仍未考虑到空气中的水蒸气的进入，否则将造成反应后的总质量增大，相当于二氧化碳的减小，导致结果偏低．

解答： 解：Ⅰ．乙同学的认为：这两者相互促进水解反应，生成Cu（OH）₂一种沉淀，即是碳酸钠和硫酸铜之间发生双水解反应，原理为：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑故答案为：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂↓+CO₂↑； 
Ⅱ．（1）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，若有碳酸铜可用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳，故答案为：A→C→B；
（2）无水硫酸铜可以检验水的产生和存在，放在干燥管中来检验，故答案为：无水硫酸铜；
（3）碳酸铜受热分解会产生氧化铜和二氧化碳，二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊，氢氧化铜受热分解会产生氧化铜和水，水会使无水硫酸铜变蓝，故答案为：装置C中无水硫酸铜不变蓝，装置B中澄清石灰水变浑浊；  
Ⅲ．（1）检查装置的气密性往往是在加药品前进行，否则将可能造成药品的浪费，故先检验气密性，然后在锥形瓶中放入适量的样品，再从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的稀硫酸，测定收集到水的体积，故答案为：③①②④．
（2）反应前广口瓶的上方留有的少量空间填充的是空气，反应后广口瓶的上方留有的少量空间填充的是二氧化碳，二氧化碳代替了开始的空气，把最后空间中充入的二氧化碳当成开始时的空气即可，所以对实验结果没有影响，故答案为：不变；
（3）根据碳原子守恒，则CuCO₃的质量

aL

22.4L/mol

×124g/mol，所以CuCO₃的质量分数=

m(CuCO 3)

m 总

×100%=

124a 22.4

w

×100%=

124a

22.4w

×100%，故答案为：

124a

22.4w

×100%；（4）丁同学设计的装置Ⅲ较合理，这是通过反应前后总质量减少来测定碳酸铜的质量分数，这里的干燥管作用是吸收被二氧化碳带出来的水蒸气，若用Ⅱ，则二氧化碳被碱石灰吸收，反应前后几无质量差；但丁同学仍未考虑到空气中的水蒸气的进入，否则将造成反应后的总质量增大，相当于二氧化碳的减小，导致结果偏低．
故答案为：Ⅲ；偏低；吸收空气中的水蒸气；

点评：本题属于难度较大综合性较强的物质推断题，完成此类题目，要注意分析题干所提供的信息，明确各种物质的性质，以及哪些因素对实验结果有影响，认真分析实验数据，仔细作答，还要注意平时知识的积累．