Question

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，只生成Cu（OH）₂一种沉淀；
丙同学认为生成了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，向生成的沉淀中加入

 

试剂，若观察到

 

时，
就说明乙同学的猜想正确，则Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反应的离子方程式：

 

．
Ⅱ：定量探究生成物的成分将沉淀通过

 

、洗涤的操作从溶液中分离出来，再低温干燥，然后定量分析沉淀物成分．
Ⅲ：若沉淀中CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，可通过下列所示装置的链接，进行定量分析来测定其质量（设每一装置中的反应或吸收均完全，反应前系统中存在的空气忽略不计）．

（1）上述各装置连接顺序为：

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→；
（2）实验结束时要通入过量的空气，其作用是

 

．
（3）若沉淀样品的质量为m克，CO₂吸收装置质量增加了n克，则沉淀中Cu（OH）₂的质量分数为：

 

．
（4）能证明甲同学说法正确的实验现象是

 

．

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：实验探究和数据处理题

分析：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，加入盐酸无气体，则证明乙同学猜想正确；Na₂CO₃和CuSO₄相互促进水解生成氢氧化铜沉淀、硫酸钠和二氧化碳；
Ⅱ．根据固体和液体的分离方法来提纯物质；
Ⅲ．（1）沉淀中CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，可进行定量分析来测定其质量，反应前系统中存在的空气忽略不计，可以利用装置C除去空气中的水蒸气和二氧化碳，通入后可以把反应生成的水蒸气和二氧化碳赶到后续装置完全吸收，减小实验误差，通过装置B吸收分解生成的水蒸气，通过装置D吸收生成的二氧化碳，装置E避免空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置D产生测定误差；
（2）碱石灰可以吸收二氧化碳和水，实验结束时要通入过量的空气排出装置中滞留的H₂O和CO₂气体，以便完全吸收；
（3）CO₂吸收装置质量增加了ng，就碳元素守恒计算得到碳酸铜质量，样品质量减去碳酸铜质量得到氢氧化铜质量，计算样品中含有的质量分数；
（4）CuCO₃加热只会生成二氧化碳气体，不会产生水，据此判断．

解答： 解：Ⅰ．（1）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，加入盐酸无气体，则证明乙同学猜想正确；Na₂CO₃和CuSO₄相互促进水解生成氢氧化铜沉淀、硫酸钠和二氧化碳，离子方程式为：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O═Cu（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案为：稀盐酸、无气体产生、Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O═Cu（OH）₂↓+CO₂↑；
Ⅱ．将沉淀从溶液中分离出来，采用过滤的办法，将得到的固体物质洗涤干燥可以得到固体物质，故答案为：过滤；
Ⅲ．（1）通过装置的连接，进行定量分析来测定其质量，反应前系统中存在的空气忽略不计，可以利用装置C除去空气中的水蒸气和二氧化碳，通入后可以把反应生成的水蒸气和二氧化碳赶到后续装置完全吸收，减小实验误差，通过装置B吸收分解生成的水蒸气，通过装置D吸收生成的二氧化碳，装置E避免空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置D产生测定误差；装置连接顺序为：C、A、B、D、E；
故答案为：C；A；B；D；E；
（2）实验结束时要通入过量的空气排出装置中滞留的H₂O和CO₂气体，以便完全吸收，故答案为：排出装置中滞留的H₂O和CO₂气体，以便完全吸收；
（3）若沉淀样品的质量为mg，CO₂吸收装置质量增加了ng，CuCO₃质量=

n

44

×124g/mol，则沉淀中Cu（OH）₂的质量分数=

m- 124n 44

m

×100%=1-

31n

11m

；
故答案为：1-

31n

11m

．
（4）甲同学认为两者反应生成只有CuCO₃一种沉淀，加热只会生成二氧化碳气体，不会产生水，所以B质量不变，D质量增加，可以得出结论，故答案为：B质量不变，D质量增加．

点评：本题考查了实验方案设计，明确实验原理是解本题关键，结合物质的性质来分析解答，知道常见物质的检验方法、实验装置连接顺序，同时考查学生分析问题、解决问题的能力以及思考问题缜密性，难度中等．