Question

某研究性學習小組同學將一定濃度的NaHCO₃溶液加入到CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀他們對沉淀的成分進行了如下探究，請?zhí)顚懴嚓P內(nèi)容：
提出假設
假設1：沉淀全部是CuCO₃；
假設2：

 

；
假設3：沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．
驗證假設：
（1）如果假設1成立，則反應的離子方程式為

 

．
用離子方程式表示假設3中可能有Cu（OH）₂沉淀生成的依據(jù)：

 

．
（2）為了證明哪種假設成立，該小組同學首先將所得沉淀過濾、洗滌、低溫干燥，并進行了如下兩個實驗：
A、

 

（填操作和現(xiàn)象），
結論：假設2不成立；假設1或假設3正確．
B、利用如圖所示裝置對沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)進行測定：

①實驗過程中有以下操作步驟：
a．關閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應
b．關閉K₂、K₃，打開K₁、K₄，通入過量空氣
c．打開K₁、K₃，關閉K₂、K₄，通入過量空氣
正確順序是（填選項序號，下同）

 

．若未進行步驟

 

，將使結果偏低．
②若沉淀樣品的質(zhì)量為10.0g，裝置D的質(zhì)量增加了2.9g，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
③由以上實驗可知，假設

 

成立．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)沉淀為氫氧化銅、碳酸銅或二者混合物假設判斷，若生成碳酸銅說明是銅離子結合碳酸根離子，促進碳酸氫根離子電離；假設3可逆含有氫氧化銅，生成的氫氧化銅的原因是因為碳酸氫根離子水解顯堿性，銅離子水解顯酸性，二者水解相互促進生成氫氧化銅和二氧化碳；
（2）假設2不成立；假設1或假設3正確，加入鹽酸反應生成二氧化碳驗證；
實驗目的為測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)，由實驗裝置可知，A中NaOH溶液吸收二氧化碳，開始裝置內(nèi)含有二氧化碳，應向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，故應打開K₁、K₃，關閉K₂、K₄；然后從分液漏斗中加入硫酸，充分反應，故應關閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，反應完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，否則會導致二氧化碳測定的質(zhì)量偏低，測定碳酸銅的質(zhì)量分數(shù)偏低；而E裝置可防止空氣的二氧化碳、水進入裝置D中，影響質(zhì)量分數(shù)的測定，以此來解答．

解答： 解：依據(jù)假設可知沉淀可逆是碳酸銅或氫氧化銅或二者混合物，假設2沉淀全部為Cu（OH）₂，故答案為：沉淀全部是Cu（OH）₂；
（1）若假設1正確，若生成碳酸銅說明是銅離子結合碳酸根離子，促進碳酸氫根離子電離，反應的離子方程式為Cu²⁺+2HCO₃^-═=CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
假設3中可能有Cu（OH）₂沉淀生成的依據(jù)為生成氫氧化銅沉淀使利用銅離子和碳酸氫根離子雙水解生成：H₂O+HCO₃^-?H₂CO₃+OH^- 或Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu（OH）₂↓+2CO₂↑；
故答案為：Cu²⁺+2HCO₃^-═CuCO₃↓+H₂O+CO₂↑；H₂O+HCO₃^-?H₂CO₃+OH^- 或Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu（OH）₂↓+2CO₂↑；
（2）假設2不成立；假設1或假設3正確，取少量樣品于試管，滴加足量稀硫酸或鹽酸，沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生證明含有碳酸銅；
故答案為：取少量樣品于試管，滴加足量稀硫酸或鹽酸，沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生；
①由實驗目的及裝置可知，開始裝置內(nèi)含有二氧化碳，應向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，故應打開K₁、K₃，關閉K₂、K₄；然后從分液漏斗中加入硫酸，充分反應；故應關閉K₁、K₃，打開K₂、K₄；反應完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，故正確的順序是cab；
反應完畢，容器內(nèi)殘留部分二氧化碳，應向裝置內(nèi)通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內(nèi)的二氧化碳使反應生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，否則會導致二氧化碳測定的質(zhì)量偏低，測定碳酸銅的質(zhì)量分數(shù)偏低，
故答案為：cab；b；
②裝置D的質(zhì)量增加的2.9g為反應生成的二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳的物質(zhì)的量為=

2.9g

44g/mol

=0.066mol，根據(jù)碳元素守恒可知n（CuCO₃）=n（CO₂）=0.066mol，故碳酸銅的質(zhì)量為0.066mol×124g/mol=8.17g，故沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為

8.17g

10g

×100%=81.7%；
故答案為：81.7%；
③沉淀質(zhì)量分數(shù)假設可知含有氫氧化銅沉淀，所以假設3正確，故答案為：3．

點評：本題考查物質(zhì)含量的測定及性質(zhì)實驗方案設計，為高頻考點，把握實驗原理與裝置的理解評價、對實驗操作的理解、物質(zhì)含量的測定、化學計算等為解答的關鍵，是對所學知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與分析問題、解決問題能力，題目難度中等．