Question

某研究性学习小组将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄。溶液中得到蓝色沉淀。关于沉淀的成分，有以下几种假设：
假设1：沉淀是CuCO₃；
假设2：沉淀是Cu(OH)₂；
假设3：沉淀是_____________________________________。
（1）若假设1成立，则发生反应的离子方程式为_______________________________。
（2）若假设2成立，原因是__________________________________________________。
（3）该研究性学习小组拟用以下装置测定沉淀成分，请完成下表。已知：①CuCO₃和Cu(OH)₂均不带结晶水；②装置气密性良好；③原装置中的空气对实验结果的影响可忽略。

实验步骤	预期现象	结论
①称量B、D的质量分别为ml、m2，将装置按  f→a→b→___→___→___→___→j→i顺序连接。
②称取一定质量的沉淀______________________，然后___________________，冷却后再称量B、D的质量分别为m3、 m4	（1）若m1 = m3，m2 < m4 （2）若m1___m3，m2___m4 （3）若ml___m3，m2___m4	（1）假设1成立 （2）假设2成立 （3）假设3成立

 
（4）若沉淀样品的质量为w克，装置B质量增加了x克，则沉淀中Cu(OH)₂的质量分数为__________________________。[已知Cu(OH)₂的式量为98]

Answer 1

（16分）
假设3：CuCO₃和Cu(OH)₂的混合物（2分）
（1）Cu²⁺ + CO₃^2－=CuCO₃↓ (2分)
（2）发生水解反应（1分），且Cu(OH)₂比CuCO₃更难溶（1分）
（3）

实验步骤	预期现象	结论
①称量B、D的质量分别为ml、m2，将装置按  f→a→b→d→c→g→h或d→c→h→g（2分）→j→i顺序连接。
②称取一定质量的沉淀于A中充分加热，然后从e口通入足量空气（2分），冷却后再称量B、D的质量分别为m3、m4	（1）若m1 = m3，m2 < m4 （2）若m1_<__m3，m2_=__m4 （3）若ml_<__m3，m2_<__m4（4分）	（1）假设1成立 （2）假设2成立 （3）假设3成立

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

解析试题分析：假设1说明碳酸铜是蓝色沉淀，假设2说明氢氧化铜是蓝色沉淀，则蓝色沉淀也可能是碳酸铜和氢氧化铜的混合物，由此确定假设3的内容；（1）若假设1成立，说明碳酸钠与硫酸铜直接发生复分解反应，生成碳酸铜沉淀和硫酸钠，即该反应实质为Cu²⁺+CO₃^2－=CuCO₃↓；（2）若假设2成立，可能的原因是铜离子发生水解反应，且氢氧化铜比碳酸铜更难溶；（3）①读图，装置C的作用除去空气中的二氧化碳和水蒸气，防止干扰，所以该装置应放在最左边；A的作用是使蓝色固体受热分解，通过检验其分解产物是否有水蒸气、二氧化碳判断蓝色沉淀的组成；由于碱石灰既能吸收水又能吸收二氧化碳，浓硫酸只能吸收水，因此必须先通过盛有浓硫酸的洗气瓶，后通过盛有碱石灰的干燥器或U形管；为了防止右边装置外空气中的水蒸气和二氧化碳对实验造成干扰，还需要一个盛有碱石灰的U形管或干燥管；由于洗气时气体必须长进短出，U形管左进右出或右进左出都可以，则称量B、D的质量分别为m₁、m₂，将装置按f→a→b→d→c→g→h→j→i或f→a→b→d→c→h→g→j→i；称取一定质量的沉淀于A中充分加热，然后从e口通入足量空气，冷却后再称量B、D的质量分别为m₃、m₄，若m₁= m₃，m₂< m₄，说明沉淀分解产物没有水蒸气、只有二氧化碳，则假设1成立；若m₁< m₃，m₂= m₄，说明沉淀分解产物只有水蒸气、没有二氧化碳，则假设2成立；若m₁<m₃，m₂< m₄，说明沉淀分解产物既有水蒸气、又有二氧化碳，则假设3成立；（4）装置B增加的质量就是分解产物水的质量，由于n=m/M，则水的物质的量为x/18mol；由于Cu(OH)₂CuO+H₂O↑中各物质的系数之比等于物质的量之比，则参加反应的氢氧化铜的物质的量为x/18mol；由于Cu(OH)₂的式量为98，m=n?M，则参加反应的氢氧化铜的质量为98x/18g；由于沉淀样品质量为wg，则沉淀中氢氧化铜的质量分数为×100%=×100%。
考点：考查探究实验和化学计算，涉及提出假设、离子方程式、解释原因、整套装置连接顺序、设计实验方案、物质的量在化学方程式中的应用等。