Question

某研究性學習小組將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄。溶液中得到藍色沉淀。關于沉淀的成分，有以下幾種假設：
假設1：沉淀是CuCO₃；
假設2：沉淀是Cu(OH)₂；
假設3：沉淀是_____________________________________。
（1）若假設1成立，則發(fā)生反應的離子方程式為_______________________________。
（2）若假設2成立，原因是__________________________________________________。
（3）該研究性學習小組擬用以下裝置測定沉淀成分，請完成下表。已知：①CuCO₃和Cu(OH)₂均不帶結晶水；②裝置氣密性良好；③原裝置中的空氣對實驗結果的影響可忽略。

實驗步驟	預期現(xiàn)象	結論
①稱量B、D的質量分別為ml、m2，將裝置按  f→a→b→___→___→___→___→j→i順序連接。
②稱取一定質量的沉淀______________________，然后___________________，冷卻后再稱量B、D的質量分別為m3、 m4	（1）若m1 = m3，m2 < m4 （2）若m1___m3，m2___m4 （3）若ml___m3，m2___m4	（1）假設1成立 （2）假設2成立 （3）假設3成立

 
（4）若沉淀樣品的質量為w克，裝置B質量增加了x克，則沉淀中Cu(OH)₂的質量分數為__________________________。[已知Cu(OH)₂的式量為98]

Answer 1

（16分）
假設3：CuCO₃和Cu(OH)₂的混合物（2分）
（1）Cu²⁺ + CO₃^2－=CuCO₃↓ (2分)
（2）發(fā)生水解反應（1分），且Cu(OH)₂比CuCO₃更難溶（1分）
（3）

實驗步驟	預期現(xiàn)象	結論
①稱量B、D的質量分別為ml、m2，將裝置按  f→a→b→d→c→g→h或d→c→h→g（2分）→j→i順序連接。
②稱取一定質量的沉淀于A中充分加熱，然后從e口通入足量空氣（2分），冷卻后再稱量B、D的質量分別為m3、m4	（1）若m1 = m3，m2 < m4 （2）若m1_<__m3，m2_=__m4 （3）若ml_<__m3，m2_<__m4（4分）	（1）假設1成立 （2）假設2成立 （3）假設3成立

 
（4）×100%（或×100%、49x／9w、4900x／9w%）（2分）

解析試題分析：假設1說明碳酸銅是藍色沉淀，假設2說明氫氧化銅是藍色沉淀，則藍色沉淀也可能是碳酸銅和氫氧化銅的混合物，由此確定假設3的內容；（1）若假設1成立，說明碳酸鈉與硫酸銅直接發(fā)生復分解反應，生成碳酸銅沉淀和硫酸鈉，即該反應實質為Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；（2）若假設2成立，可能的原因是銅離子發(fā)生水解反應，且氫氧化銅比碳酸銅更難溶；（3）①讀圖，裝置C的作用除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止干擾，所以該裝置應放在最左邊；A的作用是使藍色固體受熱分解，通過檢驗其分解產物是否有水蒸氣、二氧化碳判斷藍色沉淀的組成；由于堿石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳，濃硫酸只能吸收水，因此必須先通過盛有濃硫酸的洗氣瓶，后通過盛有堿石灰的干燥器或U形管；為了防止右邊裝置外空氣中的水蒸氣和二氧化碳對實驗造成干擾，還需要一個盛有堿石灰的U形管或干燥管；由于洗氣時氣體必須長進短出，U形管左進右出或右進左出都可以，則稱量B、D的質量分別為m₁、m₂，將裝置按f→a→b→d→c→g→h→j→i或f→a→b→d→c→h→g→j→i；稱取一定質量的沉淀于A中充分加熱，然后從e口通入足量空氣，冷卻后再稱量B、D的質量分別為m₃、m₄，若m₁= m₃，m₂< m₄，說明沉淀分解產物沒有水蒸氣、只有二氧化碳，則假設1成立；若m₁< m₃，m₂= m₄，說明沉淀分解產物只有水蒸氣、沒有二氧化碳，則假設2成立；若m₁<m₃，m₂< m₄，說明沉淀分解產物既有水蒸氣、又有二氧化碳，則假設3成立；（4）裝置B增加的質量就是分解產物水的質量，由于n=m/M，則水的物質的量為x/18mol；由于Cu(OH)₂CuO+H₂O↑中各物質的系數之比等于物質的量之比，則參加反應的氫氧化銅的物質的量為x/18mol；由于Cu(OH)₂的式量為98，m=n?M，則參加反應的氫氧化銅的質量為98x/18g；由于沉淀樣品質量為wg，則沉淀中氫氧化銅的質量分數為×100%=×100%。
考點：考查探究實驗和化學計算，涉及提出假設、離子方程式、解釋原因、整套裝置連接順序、設計實驗方案、物質的量在化學方程式中的應用等。