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；乙同学认为只生成Cu（OH）₂一种沉淀；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、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

 

、

 

、

 

．
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中装有试剂的名称是

 

．
（3）能证明生成物中有CuCO₃的实验现象是

 

．
Ⅲ、若CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，可通过图2所示装置的连接（每个装置只使用一次），进行定量分析来测定其组成．
（1）各装置连接顺序为

 

→

 

→

 

→

 

；
（2）实验后还要通入过量的空气，其作用是

 

；
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：

 

；
若将C装置去掉，将导致测定结果中CuCO₃的质量分数

 

（填“增大”、“减小”或“无影响”）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：Ⅰ、沉淀从溶液中分离并净化，要先把沉淀从溶液中过滤出，要洗去附着的杂质，然后干燥．
Ⅱ、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，澄清石灰水变浑浊说明含有CuCO₃；
Ⅲ、（1）实验开始时装置的空气中会有水蒸气和二氧化碳，若不排除被吸收装置吸收会对计算结果产生较大的误差，故开始时先用除去水和二氧化碳的空气将装置中的水蒸气和二氧化碳排除（注意实验结束氢氧化铜和碳酸铜加热分解后会在反应装置中残留二氧化碳和水蒸气，也应通过用除去水和二氧化碳的空气将装置中的水蒸气和二氧化碳赶出被吸收装置完全吸收）；
（2）为保证样品加热分解生成的二氧化碳和水蒸气完全被吸收，应通入空气；
装置B质量增加了n克，说明分解生成ng水，根据水的质量计算沉淀中氢氧化铜的质量，沉淀质量减去氢氧化铜的质量等于碳酸铜的质量，再利用质量分数的定义计算；
由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，应先通过盛有碱石灰的装置C吸收空气的中二氧化碳和水蒸气，若C装置去掉，装置B质量偏大．

解答： 解：Ⅰ、沉淀从溶液中分离并净化，要先把沉淀从溶液中过滤出，要洗去附着的杂质，然后干燥除去沉淀中的水分，
故答案为：过滤、洗涤、干燥；
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）装置C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：无水硫酸铜；
（3）用澄清的石灰水检验是否产生二氧化碳，装置B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B中澄清石灰水变混浊；
Ⅲ、（1）若CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀都有，加热时生成CO₂和H₂O，定量检验时，可用浓硫酸吸收水，用碱石灰吸收二氧化碳，实验时，为减小误差，应排除空气中水和二氧化碳的干扰，并保证水和二氧化碳完全吸收，则实验仪器的连接顺序应为C A B E D（或C A B D E），
故答案为：C A B E D（或C A B D E）；
（2）为保证样品加热分解生成的二氧化碳和水蒸气完全被吸收，应通入空气，将装置中滞留的H₂O蒸汽赶入B中；
装置B质量增加了n克，说明分解生成ng水，水的物质的量为

n

18

mol，根据氢元素守恒可知氢氧化铜的物质的量为

n

18

mol，故氢氧化铜的质量为

n

18

mol×98g/mol=

49n

9

g，沉淀中CuCO₃的质量分数为

m- 49n 9

m

×100%=（1-

49n

9m

）×100%，
由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，应先通过盛有碱石灰的装置C吸收空气的中二氧化碳和水蒸气，若C装置去掉，装置B质量偏大，即吸收的水的质量偏大，求出氢氧化铜的质量偏大，则碳酸铜的质量偏小，将导致测定结果中CuCO₃的质量分数减小；
故答案为：将装置中滞留的H₂O蒸汽赶入B中；（1-

49n

9m

）×100%；减小．

点评：本题考查了物质性质的探究实验设计和实验分析应用，物质性质的熟练掌握和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．