Question

4．某研究性學習小組將一定濃度Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．甲同學認為沉淀可能是CuCO₃；乙同學認為沉淀可能是Cu（OH）₂；丙同學認為沉淀可能是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物．（查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結(jié)晶水）

Ⅰ．（1）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．其具體操作依次為過濾、洗滌、干燥．用如圖1所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分．
（2）B中試劑為無水硫酸銅固體．
（3）能證明生成物中有CuCO₃的實驗現(xiàn)象是裝置C中澄清石灰水變混濁．
Ⅱ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可利用下列裝置如圖2通過實驗測定其組成．
（4）實驗開始和結(jié)束時都要通入過量的空氣，請說明結(jié)束時通入過量空氣的作用是將裝置中滯留的氣體趕出，使其充分被吸收．
（5）各裝置連接順序為 e→f→a→b→d→c→g→h．（填字母序號）
（6）若沉淀樣品的質(zhì)量為m克，裝置B質(zhì)量增加了n克，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為（1-$\frac{49n}{m}$）×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中通過過濾、洗滌、干燥等步驟分離并凈化；
（2）利用加熱的方法檢驗，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；
（3）若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳，澄清石灰水變渾濁說明含有CuCO₃；
Ⅱ、（4）實驗結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過用除去水和二氧化碳的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；
（5）實驗開始時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算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時先用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（注意實驗結(jié)束氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，也應通過用除去水和二氧化碳的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）；
（6）裝置B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)量分數(shù)的定義計算．

解答 解：Ⅰ、（1）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．其具體操作依次為過濾、洗滌、干燥，定性探究生成物的成分，
故答案為：過濾、洗滌、干燥；
（2）利用加熱的方法檢驗，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，若有碳酸銅可用澄清的石灰水檢驗產(chǎn)生的二氧化碳，故答案為：無水硫酸銅固體；
（3）用澄清的石灰水檢驗是否產(chǎn)生二氧化碳，裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，即說明含有CuCO₃．
故答案為：裝置C中澄清石灰水變混濁；
Ⅱ、（4）實驗開始時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算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時先用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，故裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的H₂O 蒸汽和CO₂，氫氧化銅和碳酸銅加熱分解后會在反應裝置中殘留二氧化碳和水蒸氣，通過用除去水和二氧化碳的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，防止影響測定結(jié)果，
故答案為：將裝置中滯留的氣體趕出，使其充分被吸收；
（5）若CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀都有，加熱時生成CO₂和H₂O，定量檢驗時，可用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證水和二氧化碳完全吸收，則實驗儀器的連接順序應為e→f→a→b→d→c→g→h→j，
故答案為：f→a→b→d→c→g；
（6）裝置B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)氫元素守恒可知氫氧化銅的物質(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)量為（m-$\frac{49n}{9}$）g，碳酸銅的質(zhì)量分數(shù)為=$\frac{m-\frac{49n}{9}}{m}$×100%=（1-$\frac{49n}{m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{m}$）×100%．

點評 本題考查對實驗方案設(shè)計與裝置的理解、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．