Question

3．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)認為兩者反應(yīng)只有CuCO₃一種沉淀生成；
乙同學(xué)認為這兩者相互促進水解反應(yīng)，生成Cu（OH）₂一種沉淀；
丙同學(xué)認為生成CuCO₃和Cu（OH）₂兩種沉淀．
I．（1）寫出Na₂CO₃溶液水解的離子方程式CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（2）在探究沉淀物成份前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．具體操作為①過濾（填操作名稱）→②洗滌→③干燥．
Ⅱ．請用圖1所示裝置，選擇必要的試劑，利用以下裝置完成簡單的定性探究生成物的成分的實驗．

（1）各裝置連接順序為A→C→B．
（2）若甲同學(xué)的結(jié)論正確，實驗現(xiàn)象為C中不變藍，而D中石灰水變渾濁．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂兩者都有，可通過圖2所示裝置的連接，進行定量分析來測定其組成．
（1）E裝置中儀器的名稱是球形干燥管．
（2）儀器組裝好后首先要進行的實驗操作是檢查裝置的氣密性，實驗結(jié)束時要繼續(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．
（3）若沉淀樣品的質(zhì)量為mg，當反應(yīng)完全后，裝置C質(zhì)量增加了ng，則沉淀中CuCO₃的質(zhì)量分數(shù)為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%．

Answer 1

分析 I．（1）碳酸根離子水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子；
（2）將沉淀從溶液中分離并凈化，首先進行過濾操作；
II．（1）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，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，而D中石灰水變渾濁；
III．（1）由圖分析使用的儀器；
（2）實驗開始時，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算結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，故開始時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，實驗結(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；
（3）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）碳酸根離子水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，水解離子反應(yīng)為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（2）將沉淀從溶液中分離并凈化，具體操作為過濾→洗滌→干燥，
故答案為：過濾；
II．（1）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，即裝置的連接順序為A→C→B，
故答案為：A；C；B；
（2）甲同學(xué)的說法正確，則觀察到C中不變藍，而D中石灰水變渾濁，
故答案為：C中不變藍，而D中石灰水變渾濁；
III．（1）由圖可知儀器E為球形干燥管，
故答案為：球形干燥管；
（2）實驗開始時首先檢查裝置的氣密性，實驗結(jié)束時，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；
（3）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)氫元素守恒可知氫氧化銅的物質(zhì)的量為$\frac{n}{18}$moln，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)量分數(shù)為$\frac{mg-\frac{49n}{9}g}{mg}$×100%=（1-$\frac{49n}{9m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{49n}{9m}$）×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(xué)計算等，題目難度中等，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(xué)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．