Question

某学习小组的同学将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀：
甲同学认为：该沉淀为CuCO₃；
乙同学认为：由于两者相互促进水解反应，该沉淀为Cu（OH）₂；
丙同学认为：该沉淀为CuCO₃和Cu（OH）₂二种成分．
Ⅰ（1）Na₂CO₃溶液水解的离子方程式为

 

．
Ⅱ他们设计如图装置，选择必要的试剂，定性探究沉淀的成分．

（1）要验证沉淀是否含有Cu（OH）₂，装置C中应装的药品为

 

．
（2）能证明沉淀中有CuCO₃的实验现象为

 

．
（3）各装置连接顺序应为

 

→

 

→

 

．
Ⅲ若沉淀中CuCO₃和Cu（OH）₂二种成分都有，丙同学设计如下装置进行定量分析：

（1）装置A可以吸收空气中的H₂O和CO₂，实验开始时往B中通入处理过的空气，将装置中原有的H₂O 和CO₂排出；反应结束时需要继续通入处理过的空气，目的是

 

．
（2）若放入装置B中沉淀样品的质量为10.0克，丙同学称得实验后装置C的质量增加了1.8克，则样品中CuCO₃的质量分数为

 

．（ Cu-64   O-16   H-1）

Answer 1

考点：探究化学反应机理

专题：实验设计题

分析：I、Na₂CO₃溶液中碳酸根离子发生水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，据此写出水解的离子方程式；
Ⅱ、（1）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；
（2）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；
（3）装置连接时，必须先利用无水硫酸铜检验是否有水生成，再检验是否有二氧化碳，顺序不能颠倒；
Ⅲ、（1）实验结束氢氧化铜和碳酸铜加热分解后，在反应装置中会有残留二氧化碳和水蒸气，可以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到装置C、D；
（2）装置C质量增加了1.8g，说明分解生成1.8g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样品中CuCO₃的质量分数．

解答： 解：I、碳酸钠为强碱弱酸盐，溶液中碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，溶液显示碱性，碳酸根水解的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-，
故答案为：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；
Ⅱ、（1）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；
（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）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，必须先利用无水硫酸铜检验水，然后用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳，所以装置连接顺序为：A→C→B，
故答案为：A；C；B；
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；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；
故答案为：将B中滞留的H₂O蒸气和CO₂排入C、D使实验数据更准确；
（2）装置B质量增加了1.8g，说明分解生成1.8g水，水的物质的量为

1.8g

18g/mol

=0.1mol，根据氢元素守恒可知氢氧化铜的物质的量为0.1mol，故氢氧化铜的质量为0.1mol×98g/mol=9.8g，沉淀中CuCO₃的质量分数为：

10.0g-9.8g

10.0g

×100%=2%，
故答案为：2%．

点评：本题考查对实验方案设计与装置的理解、实验基本操作、化学计算等，题目难度中等，理解实验原理是解题的关键，本题考查了对所学知识的综合运用，要求学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．