Question

某研究性学习小组探究在含有盐酸的Cu²⁺．Ca²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液时发生反应的过程．（已知 Ksp{Cu（OH）₂小于Ksp（CuCO₃）}取适量样品溶液，插入pH传感器并逐滴滴入Na₂CO₃溶液，测得pH变化曲线如图所示：

（1）为简单而精确地控制加入的Na₂CO₃溶液的体积，可将碳酸钠溶液置于

 

（填仪器名称）中滴加．
（2）图中有二个pH增加较快的阶段，第一阶段（a点前）对应的实验现象是

 

．
（3）对于a．b之间溶液pH值变化缓慢的本质，该小组同学做出了如下推测，请补充推测2和3：
推测1：生成了Cu（OH）₂沉淀，消耗了CO₃^2-；
推测2：

 

；
推测3：

 

；
若推测1符合实际情况，则此情况下反应的离子方程式为

 

；
（4）请设计实验验证检测推测1，不要写出详细的实验过程，试剂不受限制．

实验方法、步骤	实验现象和结论

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：由图象可知，pH变化缓慢的主要原因应为：生成CuCO₃沉淀，消耗CO₃^2-；碳酸铜沉淀转化为Cu（OH）₂沉淀；生成CaCO₃沉淀消耗CO₃^2-；
（1）碳酸钠溶液水解呈碱性，且需要知道碳酸钠的体积变化，故只能利用碱式滴定管量取；
（2）pH=2，溶液中存在大量的氢离子，与碳酸根反应生成二氧化碳气体；
（3）铜离子与钙离子均可以与碳酸根反应生成沉淀，据此分析即可；
（4）依据氢氧化铜的性质回答即可．

解答： 解：（1）精确控制加入Na₂CO₃溶液的体积，应用精确度0.01ml的滴定管，又Na₂CO₃水解呈碱性，故选用碱式滴定管，故答案为：碱式滴定管；
（2）由图象可知，第一阶段pH变化较快的主要原因应为溶液中的氢离子与碳酸钠反应生成二氧化碳气体，故答案为：有无色无味的气体产生；
（3）根据分析可知，pH变化缓慢的主要原因应为：生成CuCO₃沉淀，消耗CO₃^2-；碳酸铜沉淀转化为Cu（OH）₂沉淀；生成CaCO₃沉淀消耗CO₃^2-，若生成氢氧化铜沉淀，那么即铜离子与碳酸根双水解生成氢氧化铜和二氧化碳，离子反应方程式为：CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O═Cu（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案为：生成了CaCO₃沉淀，消耗了CO₃^2-；既生成了CaCO₃沉淀，又生成了Cu（OH）₂沉淀，都消耗了CO₃^2-；CO₃^2-+Cu²⁺+H₂O═Cu（OH）₂↓+CO₂↑；
（4）氢氧化铜加热分解生成黑色的氧化铜和水，据此可以验证，答案如下：

实验方法、步骤	实验现象和结论
取适量洗涤、干燥后的沉淀充分加热，将产生的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水	若加热时蓝色固体变为黑色，无水硫酸铜由白变蓝，澄清石灰水不变浑浊，则推测1成立，否则不成立

点评：本题考查了学生根据图象分析反应过程的能力，解题关键还在于熟悉有关镁铝的性质．