题目内容

某小组同学将一定浓度NaHCO3溶液加入到CuSO4溶液中发现生成了沉淀.甲同学认为沉淀是CuCO3;乙同学认为沉淀是CuCO3和Cu(OH)2的混合物,他们设计实验测定沉淀中CuCO3的质量分数.
(1)按照甲同学的观点,发生反应的离子方程式为
 

(2)两同学利用如图所示装置进行测定
①在研究沉淀物组成前,须将沉淀从溶液中分离并净化.具体操作依次为
 
、洗涤、干燥.
②装置E中碱石灰的作用是
 
.
③实验过程中有以下操作步骤:
a.关闭K1、K3,打开K2、K4,充分反应
b.打开K1、K4,关闭K2、K3,通入过量空气
c.打开K1、K3,关闭K2、K4,通入过量空气
正确的顺序是(填选项序号)
 
.
④若沉淀样品的质量为m g,装置D的质量增加了n g,则沉淀中CuCO3的质量分数为
 
.
考点:探究物质的组成或测量物质的含量,铜金属及其重要化合物的主要性质
专题:实验探究和数据处理题
分析:(1)NaHCO3溶液与CuSO4溶液生成CuCO3;
(2)①在研究沉淀物组成前,须将沉淀从溶液中分离并净化,需要过滤、洗涤、干燥;
②实验通过测定D装置质量装置确定二氧化碳的质量,进而确定沉淀中碳酸铜的质量,计算碳酸铜的质量分数.装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气,防止空气中CO2和水蒸气进入装置D影响二氧化碳的质量测定;
③实验通过测定D装置质量装置确定二氧化碳的质量,进而确定沉淀中碳酸铜的质量,计算碳酸铜的质量分数.开始装置内含有二氧化碳,应向装置内通入除去二氧化碳的空气,排尽装置内的二氧化碳,故应打开K1、K3,关闭K2、K4;然后从分液漏斗中加入硫酸,充分反应;故应关闭K1、K3,打开K2、K4;反应完毕,容器内残留部分二氧化碳,应向装置内通入除去二氧化碳的空气,排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收;
④装置D的质量增加的ng为反应生成的二氧化碳的质量,计算二氧化碳的物质的量,根据碳元素守恒可知n(CuCO3)=n(CO2),进而计算沉淀中CuCO3的质量分数.
解答: 解:(1)NaHCO3溶液与CuSO4溶液生成CuCO3,同时生成二氧化碳、硫酸钠和水,则反应的离子方程式为:Cu2++2HCO3=CuCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案为:Cu2++2HCO3=CuCO3↓+CO2↑+H2O;
(2)①在研究沉淀物组成前,须将沉淀从溶液中分离并净化,需要过滤、洗涤、干燥,故答案为:过滤;
②实验通过测定D装置质量装置确定二氧化碳的质量,进而确定沉淀中碳酸铜的质量,计算碳酸铜的质量分数.装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气,防止空气中CO2和水蒸气进入装置D影响二氧化碳的质量测定,
故答案为:防止空气中CO2和水蒸气进入装置D;
③实验通过测定D装置质量装置确定二氧化碳的质量,进而确定沉淀中碳酸铜的质量,计算碳酸铜的质量分数.开始装置内含有二氧化碳,应向装置内通入除去二氧化碳的空气,排尽装置内的二氧化碳,故应打开K1、K3,关闭K2、K4;然后从分液漏斗中加入硫酸,充分反应;故应关闭K1、K3,打开K2、K4;反应完毕,容器内残留部分二氧化碳,应向装置内通入除去二氧化碳的空气,排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收,故正确的顺序是cab;
故答案为:cab;
④装置D的质量增加的ng为反应生成的二氧化碳的质量,二氧化碳的物质的量=
ng
44g/mol
=
n
44
,根据碳元素守恒可知n(CuCO3)=n(CO2)=
n
44
mol,故碳酸铜的质量为
n
44
mol×124g/mol=
31n
11
g,故沉淀中CuCO3的质量分数为
31n
11m
×100%,
故答案为:
31n
11m
×100%.
点评:本题考查学生对实验原理与装置的理解评价、对实验操作的理解、物质含量的测定、化学计算等,难度中等,是对所学知识的综合运用,需要学生具备扎实的基础知识与分析问题、解决问题能力.
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