Question

某同學(xué)將一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀．其對(duì)沉淀的成分進(jìn)行如下探究：
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：沉淀是CuCO₃；
假設(shè)2：

 

；
假設(shè)3：沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．
【驗(yàn)證假設(shè)】
（1）如果假設(shè)1成立，則反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）用離子方程式表示假設(shè)3中有Cu（OH）₂生成的理論依據(jù)：

 

．
（3）為證明以上哪種假設(shè)成立，該同學(xué)用如圖裝置測定沉淀樣品中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

①實(shí)驗(yàn)時(shí)的步驟依次為：
a．打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣； 
b．關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)； 
c．打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，
若未進(jìn)行步驟a，將使測定結(jié)果

 

．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入過量空氣的目的是

 

．
②若沉淀樣品的質(zhì)量為10.0g，裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
③由以上實(shí)驗(yàn)可知，假設(shè)

 

成立．
【總結(jié)反思】除了以上方案，還可以設(shè)計(jì)其它方案通過測量

 

來測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀，可能是反應(yīng)生成的碳酸銅沉淀，也可能是雙水解生成的氫氧化銅沉淀，也可能是二者共存的沉淀分析判斷；
（1）如果假設(shè)1成立，則反應(yīng)的離子方程式為碳酸根離子和銅離子結(jié)合生成碳酸銅沉淀的過程；
（2）沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，可能是碳酸根離子水解顯堿性和銅離子水解顯酸性相互促進(jìn)反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，碳酸根離子結(jié)合銅離子生成碳酸銅沉淀；
（3）①為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w，一段時(shí)間之后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收；
②裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，應(yīng)為CO₂的質(zhì)量，則m（CuCO₃）=

2.2g

44g/mol

=0.05mol，以此計(jì)算沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③依據(jù)沉淀質(zhì)量分析判斷成分；
測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還可通過測量CO₂的體積進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：一定濃度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，發(fā)現(xiàn)生成了沉淀，可能是反應(yīng)生成的碳酸銅沉淀，也可能是雙水解生成的氫氧化銅沉淀，也可能是二者共存的沉淀分析判斷，依據(jù)假設(shè)推斷可知，假設(shè)2：沉淀是Cu（OH）₂，故答案為：Cu（OH）₂；
（1）如果假設(shè)1成立，則反應(yīng)的離子反應(yīng)為碳酸根離子和銅離子結(jié)合生成碳酸銅沉淀，離子方程式為Cu²⁺+CO₃^2-═CuCO₃↓，
故答案為：Cu²⁺+CO₃^2-═CuCO₃↓；
（2）沉淀是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，可能是碳酸根離子水解顯堿性和銅離子水解顯酸性相互促進(jìn)反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，碳酸根離子結(jié)合銅離子生成碳酸銅沉淀，反應(yīng)的理論依據(jù)主要是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（3）①為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)先通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，排除裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w，即打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，一段時(shí)間之后，再關(guān)閉K₁、K₃，打開K₂、K₄，充分反應(yīng)，最后還要通入過量經(jīng)NaOH處理的空氣，使生成的二氧化碳全部被吸收，即打開K₁、K₄，關(guān)閉K₂、K₃，通入過量空氣，如若未進(jìn)行步驟a，打開K₁、K₃，關(guān)閉K₂、K₄，通入過量空氣，裝置中的二氧化碳不能被趕出，將使測量結(jié)果偏高；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入過量空氣的目的是將裝置中的二氧化碳全部趕出到堿石灰吸收，減少誤差；
故答案為：偏高；將裝置中滯留的CO₂排至裝置D中，使其被堿石灰吸收；
②裝置D的質(zhì)量增加了2.2g，應(yīng)為CO₂的質(zhì)量，則m（CuCO₃）=

2.2g

44g/mol

=0.05mol，
則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.05mol×124g/mol

10.0g

×100%=62%，
故答案為：62%；
③上述計(jì)算可知沉淀中碳酸銅占62%，說明沉淀含有氫氧化銅沉淀，說明假設(shè)3正確，
測定沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還可通過測量CO₂的體積或稱量加熱后固體的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，
故答案為：3；測量CO₂的體積或（樣品質(zhì)量和）樣品充分灼燒后的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和組成的實(shí)驗(yàn)分析判斷，實(shí)驗(yàn)過程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．