Question

将一定浓度NaHCO₃溶液与CuSO₄溶液混合，反应后生成了蓝绿色颗粒状沉淀．某小组同学就沉淀成分提出了如下三种假设：
假设一：沉淀是CuCO₃；
假设二：沉淀是Cu（OH）₂；
假设三：沉淀是Cu（OH）₂和CuCO₃的混合物
（1）写出假设二生成沉淀是Cu（OH）₂的理由

 

（用离子方程式表示）；
（2）为了探究沉淀的成分，该小组同学取出了一部分沉淀，

 

证明沉淀中含有CuCO₃；（请补充他们的实验操作及现象）
（3）为了进一步探究沉淀的成分，进而确定何种假设成立，该小组同学设计如下实验，装置图如下：

①研究沉淀物组成前，须将沉淀从溶液中分离并净化．具体操作依次为过滤、

 

、干燥；
②装置D的名称是

 

，E中药品的名称是

 

其作用为

 

；
③实验过程中有以下操作步骤：
a．打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，通入过量空气； 此步骤的作用是

 

．
b．关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，充分反应；
c．再通入过量空气时，活塞处于打开的为

 

关闭的为

 

．
④若沉淀样品的质量为m g，装置D的质量增加了n g；
若沉淀样品为纯净物，m、n之间的关系为

 

； 若假设三成立，则Cu（OH）₂的质量分数为

 

（用含m、n代数式表示）；若不进行步骤c，则会使Cu（OH）₂的质量分数测定结果

 

（填“偏高”或“无影响”或“偏低”）

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）假设2沉淀为氢氧化铜的判断依据是碳酸氢钠和硫酸铜在水溶液中发生双水解生成分析；
（2）取出了一部分沉淀，滴加稀盐酸，有气体放出，证明沉淀中含有碳酸铜；
（3）①将沉淀从溶液中分离并净化的实验步骤为过滤、洗涤、干燥；
②分析装置是利用测定溶解沉淀生成的二氧化碳质量计算得到，装置D是测定二氧化碳质量的干燥管，装置E中装有碱石灰，防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，造成测定误差；
③空气中含有二氧化碳，空气通过氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空气，打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，排除装置中的焓二氧化碳气体的空气，避免测定误差的产生；关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，装置B中样品充分反应，关闭K₂，K₃，打开K₁、K₄，再通入过量空气把装置中生成的二氧化碳气体全部赶到装置D中完全吸收，减少误差；
④若沉淀样品的质量为m g，若沉淀样品为纯净物，则判断沉淀为CuCO₃，装置D的质量增加了n g，为二氧化碳气体质量，依据碳元素守恒得到mn的关系；若假设三正确，依据生成的二氧化碳物质的量减少碳酸铜质量，根据样品质量计算得到氢氧化铜的质量分数．

解答： 解：（1）假设2沉淀为氢氧化铜的判断依据是碳酸氢钠和硫酸铜在水溶液中发生双水解生成，反应的离子方程式为Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu （OH）₂↓+2CO₂↑，
故答案为：Cu²⁺+2HCO₃^-=Cu （OH）₂↓+2CO₂↑；
（2）取出了一部分沉淀，滴加稀盐酸，有气体放出，依据沉淀的组成可能是碳酸铜、氢氧化铜沉淀，其中碳酸铜和盐酸反应生成二氧化碳气体，证明沉淀中含有碳酸铜，故答案为：滴加少量盐酸有气泡放出；
（3）①分析题干可知，将沉淀从溶液中分离并净化的实验步骤为过滤、洗涤、干燥，故答案为：洗涤；
②装置是利用测定溶解沉淀生成的二氧化碳质量计算得到，装置D是测定二氧化碳质量的球形干燥管，装置E中装有碱石灰，防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，造成测定误差，故答案为：球形干燥管；碱石灰；防止空气中的水蒸气和CO₂被D吸收影响CO₂质量的测定；
③空气中含有二氧化碳，空气通过氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空气，打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，排除装置中的焓二氧化碳气体的空气，避免测定误差的产生；关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，装置B中样品充分反应，关闭K₂，K₃，打开K₁、K₄，再通入过量空气把装置中生成的二氧化碳气体全部赶到装置D中完全吸收，减少误差；
故答案为：排尽装置中空气中的CO₂使测定结果准确；K₁、K₄；K₂、K₃；
④若沉淀样品的质量为m g，若沉淀样品为纯净物，则判断沉淀为CuCO₃，装置D的质量增加了n g，为二氧化碳气体质量，依据碳元素守恒得到mg=

n

44

mol×124g/mol，得到mn的关系为31n=11m；若假设三正确，依据生成的二氧化碳物质的量减少碳酸铜质量，根据样品质量计算得到氢氧化铜的质量分数=

mg- ng 44g/mol ×124g/mol

mg

×100%=

m- 31 11 n

m

×100%，若不进行步骤C，生成的二氧化碳气体中含有水蒸气，被装置D吸收后称量得到二氧化碳质量增大，计算得到碳酸铜质量增大，氢氧化铜的质量减小，则会使测得结果质量分数偏低，
故答案为：31n=11m；

m- 31 11 n

m

×100%；偏低．

点评：本题考查了实验探究物质组成的实验设计和方案分析判断，装置特征分析，物质性质的分析应用是解题关键，实验基本操作和流程理解是解题关键，题目难度中等．