Question

某小组同学将一定浓度NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中发现生成了沉淀．甲同学认为沉淀是CuCO₃；乙同学认为沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，他们设计实验测定沉淀中CuCO₃的质量分数．两同学利用下图所示装置进行测定

（1）盛装稀硫酸的仪器名称

 

，装置E中碱石灰的作用

 

（2）B中产生气体的离子方程式为

 

．
（3）实验过程中有以下操作步骤：
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．
正确的顺序是

 

（填选项序号，下同）；若未进行

 

步骤，将使测量结果偏低．步骤b中通入过量空气的原因是

 

（4）若沉淀样品的质量为m g，装置D的质量增加了n g，则沉淀中CuCO₃的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：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：（1）由图可知，盛装稀硫酸的仪器名称分液漏斗，装置E中碱石灰的作用是防止空气中的H₂O和CO₂进入D中产生误差，
故答案为：分液漏斗；防止空气中的H₂O和CO₂进入D中产生误差；
（2）B中产生气体的离子方程式为CuCO₃+2H⁺═Cu²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案为：CuCO₃+2H⁺═Cu²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）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；
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，
故答案为：cab；b；使生成的CO₂全部进入D中；
（4）装置D的质量增加的ng为反应生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为

ng

44g/mol

=

n

44

mol，根据碳元素守恒可知n（CuCO₃）=n（CO₂）=

n

44

mol，故碳酸铜的质量为

n

44

mol×124g/mol=

31n

11

g，故沉淀中CuCO₃的质量分数为

31n

11m

×100%=

31n

11m

，
故答案为：

31n

11m

．

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．