Question

17．某研究性学习小组将一定浓度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到蓝色沉淀．
甲同学认为沉淀可能是CuCO₃；乙同学认为沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同学认为沉淀可能是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物（查阅资料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水）
Ⅰ．（1）按照甲同学的观点，发生反应的离子反应方程式为CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
（2）在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中通过过滤、洗涤、干燥等步骤分离并净化．
Ⅱ．请用如图1所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分是何种成分．

（3）B中试剂为无水硫酸铜固体．
（4）能证明生成物中有CuCO₃的实验现象是装置C中澄清石灰水变浑浊．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂两者都有，还可利用如图2装置通过实验测定其组成．
（5）各装置连接顺序为 e→f→a→b→d→c→g→h→j．（填字母序号）
（6）装置C中碱石灰的作用是吸收空气中的H₂O蒸汽和CO₂，实验开始和结束时都要通入足量的空气，请说明结束时通入足量空气的作用是将装置中滞留的H₂O蒸汽和CO₂排出
（7）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，则样品中CuCO₃的质量分数为1-$\frac{49n}{9m}$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃说明，Na₂CO₃溶液与CuSO₄溶液发生反应生成硫酸钠与碳酸铜，即碳酸根与铜离子反应生成碳酸铜沉淀；
Ⅱ．（3）利用加热的方法检验，氢氧化铜和碳酸铜加热分解得到氧化铜、水和二氧化碳，若有氢氧化铜可用无水硫酸铜检验；
（4）碳酸铜可用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳，澄清石灰水变浑浊说明含有CuCO₃；
Ⅲ．（5）根据CuCO₃和Cu（OH）₂受热分解的产物和检验所产生的现象来连接装置；
（6）碱石灰可以吸收水和二氧化碳，空气中的水以及二氧化碳会干扰试验结果应该将其排除掉；
（7）装置B质量增加了n克，即生成水的质量是ng，根据原子守恒来回答．

解答 解：Ⅰ．（1）沉淀是CuCO₃说明，Na₂CO₃溶液与CuSO₄溶液发生反应生成硫酸钠与碳酸铜，即碳酸根与铜离子反应生成碳酸铜沉淀，反应离子方程式为CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓，
故答案为：CO₃^2-+Cu²⁺=CuCO₃↓；
Ⅱ．（3）装置B检验是否有水生成，可用无水硫酸铜固体检验，若无水硫酸铜变蓝色说明有水生成，验证沉淀中有氢氧化铜生成，否则沉淀中无氢氧化铜，
故答案为：无水硫酸铜固体；
（4）用澄清的石灰水检验是否产生二氧化碳，装置C中澄清石灰水变浑浊，说明生成二氧化碳，即说明含有CuCO₃，
故答案为：装置C中澄清石灰水变浑浊；
Ⅲ．（5）碱石灰可以吸收水和二氧化碳，空气中的水以及二氧化碳会干扰试验结果应该将其在实验之前排除掉，并在装置的最后放上碱石灰，防止空气中的水和二氧化碳来干扰试验结果，可以用浓硫酸来吸收水，用碱石灰来吸收二氧化碳，根据浓硫酸和碱石灰的增重量来确定生成水和二氧化碳的量，所以实验装置的连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h→j，
故答案为：a→b→d→c→g→h；
（6）装置C中碱石灰的作用是：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂，验开始时和实验结束时都要通入过量且处理过的空气其作用都是将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂排出，
故答案为：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂； 将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂排出；
（7）装置B质量增加了n克，即生成水的质量是ng，根据方程式则生成的氢氧化铜的物质的质量是：$\frac{98n}{18}$g=$\frac{49n}{9}$g，所以碳酸铜的质量是（m-$\frac{49n}{9}$g）g，质量分数为：$\frac{（1-\frac{49n}{9}\\;）g}{mg}$=1-$\frac{49n}{9m}$，
故答案为：1-$\frac{49n}{9m}$．

点评 本题考查实验方案设计与装置的理解评价、物质组成与含量的测定、实验基本操作，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．