Question

某同学将一定浓度的Na₂CO₃溶液加入CuSO₄溶液中，发现生成了沉淀，其对沉淀的成分进行如下探究：

[提出假设]

假设1：沉淀是CuCO₃；

假设2：（1）________________________________________；

假设3沉淀是CuCO₃和Cu(OH)₂的混合物。

[验证假设]

（2）如果假设1成立，则反应的离子方程式为_______________________________

（3）用离子方程式表示假设3中有Cu(OH)₂生成的理论依据：_________________________

（4）为证明以上哪种假设成立，该同学用如图装置测定沉淀样品中CuCO₃的质量分数：

①实验时的步骤依次为a.打开K₁、K₃，关闭K₂、K₄，通入过量空气；b.关闭K₁、K₃，打开K₂、K₄，充分反应；c.打开K₁、K₄，关闭K₂、K₃，通入过量空气，若未进行步骤a，将使测定结果________(填“偏低”“偏高”或“无影响”)。实验结束时通入过量空气的目的是_________________。

②若沉淀样品的质量为10.0 g，装置D的质量增加了2.2 g，则沉淀中CuCO₃的质量分数为__________。

③由以上实验可知，假设____________成立。

Answer

沉淀是Cu(OH)2 Cu2＋＋CO32−=CuCO3↓ CO32−＋H2OHCO3−＋OH－ ，2OH－＋Cu2＋=Cu(OH)2↓ 偏高 将装置中滞留的CO2排至装置D中，使其被碱石灰吸收 62% 3

【解析】（1）依据假设可知沉淀可能是碳酸铜或氢氧化铜或二者混合物，因此假设2沉淀全部为Cu(OH)2；（2）若假设1正确，生成碳酸铜说明是铜离子结合碳酸根离子，反应的离子方程式为Cu2＋＋CO32−=CuCO3↓；（3）碳酸根水解，溶液显碱性，因此会产生氢氧化铜，有关方程式为，CO32−＋H2OHCO3−＋OH－，2OH－＋Cu2＋=Cu(OH)2↓；（4）①由实验目的及装置可知，开始装置内含有二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排尽装置内的二氧化碳，故应打开K1、K3，关闭K2、K4；然后从分液漏斗中加入硫酸，充分反应；故应关闭K1、K3，打开K2、K4；反应完毕，容器内残留部分二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收；若未进行步骤a，装置中的二氧化碳也被吸收，将使测定结果偏高；反应完毕，容器内残留部分二氧化碳，应向装置内通入除去二氧化碳的空气，排出装置内的二氧化碳使反应生成的二氧化碳被装置D完全吸收，否则会导致二氧化碳测定的质量偏低，测定碳酸铜的质量分数偏低；②装置D的质量增加的2.2g为反应生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为=2.2g÷44g/mol=0.05mol，根据碳元素守恒可知n（CuCO3）=n（CO2）=0.05mol，故碳酸铜的质量为0.05mol×124g/mol=6.2g，故沉淀中CuCO3的质量分数为6.2g/10g×100%=62%；③根据碳酸铜的沉淀质量分数可知含有氢氧化铜沉淀，所以假设3正确。

点睛：本题考查物质含量的测定及性质实验方案设计，把握实验原理与装置的理解评价、对实验操作的理解、物质含量的测定、化学计算等为解答的关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与分析问题、解决问题能力。装置顺序理解是解答的难点。