Question

16．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．
甲同学认为沉淀可能是CuCO₃；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：CuCO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水）
Ⅰ．（1）按照甲同学的观点，发生反应的离子反应方程式为CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
（2）在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中通过过滤、洗涤、干燥等步骤分离并净化．
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是何种成分．

（3）B中试剂为无水硫酸铜固体．
（4）能证明生成物中有CuCO₃的实验现象是装置C装置C中澄清石灰水变浑浊．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，还可利用如图2装置通过实验测定其组成．
（5）各装置连接顺序为 e→f→a→b→d→c→g→h→j．（填字母序号）
（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足量的空气，请说明结束时通入足量空气的作用是结束时通入处理过的空气可以将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂赶出
（7）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，则样品中CuCO₃的质量分数为1-$\frac{49n}{9m}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃说明，Na₂CO₃溶液与CuSO₄溶液发生反应生成硫酸钠与碳酸铜，据此书写反应的离子方程式；
Ⅱ．根据氢氧化铜加热分解生成水的性质选择检验试剂，
（3）装置B检验是否有水生成，可用无水硫酸铜固体检验；
（4）用澄清的石灰水检验是否产生二氧化碳；
Ⅲ．（5）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；
（6）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；
（7）根据质量的增加值计算碳酸铜和氢氧化铜的质量，

解答 解：Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃说明，Na₂CO₃溶液与CuSO₄溶液发生反应生成硫酸钠与碳酸铜，即碳酸根与铜离子反应生成碳酸铜沉淀，反应离子方程式为CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓，
故答案为：CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
Ⅱ．（3）装置B检验是否有水生成，可用无水硫酸铜固体检验，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：无水硫酸铜固体；
（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）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e→f→a→b→d→c→g→h→j，
故答案为：a→b→d→c→g→h；
（6）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，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B，开始时通入处理过的空气可以将装置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出，反应结束后，为防止空气的中二氧化碳和水蒸气被吸收，应在装置的后面连接盛有碱石灰的干燥管，
故答案为：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂；结束时通入处理过的空气可以将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂赶出；
（7）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，应为水的质量，发生：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O，
Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O
98g               18g
m（Cu（OH）₂）       ng
m（Cu（OH）₂）=$\frac{98n}{18}$g，
m（CuCO₃）=mg-$\frac{98n}{18}$g，
ω（CuCO₃）=$\frac{mg-\frac{98n}{18}g}{mg}$=1-$\frac{49n}{9m}$，
则沉淀中CuCO₃的质量分数为1-$\frac{49n}{9m}$，
故答案为：1-$\frac{49n}{9m}$．

点评 本题考查化学反应机理的探究，题目难度中等，本题注意根据物质的化学性质设计实验方案，实验时要排除空气中水和二氧化碳的干扰．