Question

10．某研究性學(xué)習(xí)小組將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到沉淀．
甲同學(xué)認(rèn)為兩者反應(yīng)只有CuCO₃一種沉淀生成；
乙同學(xué)認(rèn)為這兩者相互促進(jìn)水解反應(yīng)，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學(xué)認(rèn)為生成CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀．

（1）如圖1各裝置連接順序?yàn)锳→C→B．
（2）若甲同學(xué)的結(jié)論正確，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為C中無水硫酸銅不變色，裝置B中澄清石灰水變渾濁．
II．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可通過下列如圖2所示裝置的連接，進(jìn)行定量分析來測定其組成．
（1）儀器組裝好后首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要繼續(xù)通入處理過的過量空氣，其作用是用空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出．
（2）若沉淀樣品的質(zhì)量為mg，當(dāng)反應(yīng)完全后，裝置C質(zhì)量增加了ng，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．
III．沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用．例如，用Na₂CO₃溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO₄轉(zhuǎn)化為較疏松瓶易清除的CaCO₃，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K=3.25×10³（寫數(shù)值）．[已知K_sp（CaSO₄）=9.1×10^-6，K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9]
IV．藍(lán)銅礦的主要成分為2CuCO₃•Cu（OH）₂，當(dāng)它與焦炭一起加熱時(shí)，可以生成銅、二氧化碳和水，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2[2CuCO₃•Cu（OH）₂]+3C=7CO₂+6Cu+2H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）利用加熱的方法檢驗(yàn)，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解得到氧化銅、水和二氧化碳，若有氫氧化銅可用無水硫酸銅檢驗(yàn)，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，澄清石灰水變渾濁說明含有CuCO₃；
（2）甲同學(xué)的說法正確，C中不變藍(lán)，而D中石灰水變渾濁；
Ⅱ．（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，首先檢查裝置的氣密性，裝置的空氣中會有水蒸氣和二氧化碳，若不排除被吸收裝置吸收會對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時(shí)先用空氣除去水和二氧化碳的空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳排除，實(shí)驗(yàn)結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應(yīng)裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，也應(yīng)利用空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出被吸收裝置完全吸收；
（2）裝置C質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng水，根據(jù)水的質(zhì)量計(jì)算沉淀中氫氧化銅的質(zhì)量，沉淀質(zhì)量減去氫氧化銅的質(zhì)量等于碳酸銅的質(zhì)量，再利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計(jì)算；
Ⅲ．CaSO₄和碳酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaCO₃的離子方程式為：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），其平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$；
Ⅳ．藍(lán)銅礦的主要成分為2CuCO₃•Cu（OH）₂，當(dāng)它與焦炭一起加熱時(shí)，可以生成銅、二氧化碳和水，Cu的化合價(jià)變化（+2→0），C的化合價(jià)變化（0→+4），根據(jù)得失電子守恒、原子守恒配平，有元素化合價(jià)變化的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)．

解答 解：I．（1）利用加熱的方法檢驗(yàn)，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解得到氧化銅、水和二氧化碳，若有氫氧化銅可用無水硫酸銅檢驗(yàn)，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，即裝置的連接順序?yàn)锳→C→B，
故答案為：A；C；B；
（2）甲同學(xué)的說法正確，則觀察到C中無水硫酸銅不變藍(lán)，而B中石灰水變渾濁，
故答案為：C中無水硫酸銅不變色，裝置B中澄清石灰水變渾濁；
II．（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)首先檢查裝置的氣密性，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應(yīng)裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，應(yīng)用空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出被吸收裝置完全吸收，故答案為：檢查裝置的氣密性；用空氣將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕出；
（2）裝置C質(zhì)量增加了n克，說明分解生成ng水，水的物質(zhì)的量為$\frac{n}{18}$mol，根據(jù)氫元素守恒可知?dú)溲趸�銅的物質(zhì)的量為$\frac{n}{18}$mol，故氫氧化銅的質(zhì)量為$\frac{n}{18}$mol×98g/mol=$\frac{49n}{9}$g，沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$×100%=（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．
Ⅲ．平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（CaS{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{9.1×1{0}^{-6}}{2.8×1{0}^{-9}}$=3.25×10³，
故答案為：3.25×10³；
IV．藍(lán)銅礦的主要成分為2CuCO₃•Cu（OH）₂，當(dāng)它與焦炭一起加熱時(shí)，可以生成銅、二氧化碳和水，該反應(yīng)中Cu的化合價(jià)變化（+2→0），C的化合價(jià)變化（0→+4），1mol2CuCO₃•Cu（OH）₂反應(yīng)生成3molCu，得到6mol電子，所以最小公倍數(shù)為12，所以C前系數(shù)為4，2CuCO₃•Cu（OH）₂前系數(shù)為2，根據(jù)原子守恒可得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2[2CuCO₃•Cu（OH）₂]+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+7CO₂↑+2H₂O，
故答案為：2[2CuCO₃•Cu（OH）₂]+3C=7CO₂+6Cu+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與裝置的理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等，題目難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．