Question

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．
甲同学认为两者反应只生成CuCO₃一种沉淀；
乙同学认为这两者相互促进水解反应，生成Cu（OH）₂一种沉淀；
丙同学认为生成CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀．（查阅资料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水）
I．按照乙同学的观点，请写出Na₂CO₃溶液和CuSO₄溶液反应的离子方程式：

Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑或CO₃^2-+H₂O HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓

．
Ⅱ．在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，检验沉淀是否洗涤干净的方法是

取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净

．并用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分．

（1）装置B中所装试剂是

CuSO₄

．
（2）能证明乙同学观点正确的实验现象是

B中无水硫酸铜变蓝，C中澄清石灰水不变浑浊

．
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀都有，可通过下列所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成．  
（3）各装置连接顺序为

C

接

A

接

B

接

E

接

D

．
（4）装置C中碱石灰的作用是

吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂

，实验开始时和实验结束时都要通入过量的空气，其作用分别是

开始时通入处理过的空气可以将装置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出；结束时通入处理过的空气可以将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂赶出

．
（5）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，则沉淀中CuCO₃的质量分数为

1-

49n

9m

．

Answer 1

分析：Ⅰ．根据Cu²⁺与CO₃^2-发生相互促进的水解反应生成CO₂和Cu（OH）₂ 书写反应的离子方程式；
Ⅱ．检验沉淀是否洗涤干净，可取最后一次洗涤液加入合适的化学试剂进行检验，根据氢氧化铜加热分解生成水的性质选择检验试剂；
Ⅲ．若CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀都有，加热时生成CO₂和H₂O，定量检验时，可用浓硫酸吸收水，用碱石灰吸收二氧化碳，根据质量的增加值计算碳酸铜和氢氧化铜的质量，实验时，为减小误差，应排除空气中水和二氧化碳的干扰，并保证水和二氧化碳完全吸收．

解答：解：Ⅰ．Cu²⁺与CO₃^2-发生相互促进的水解反应生成CO₂和Cu（OH）₂ ，可分别发生：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓，也可写成总反应式：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑，
故答案为：Cu²⁺+CO₃^2-+H₂O=Cu（OH）₂ ↓+CO₂↑或CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，Cu²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂ ↓；
Ⅱ．沉淀具有吸附能力，可吸附硫酸根离子，通过加入氯化钡的方法进行检验，通常做法是取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液，滴加BaCl₂溶液，无沉淀生成，说明已洗净；
（1）如有Cu（OH）₂，解热时生成水，用无水硫酸铜检验，如白色固体变为蓝色，说明有水生成，故答案为：CuSO₄；
（2）如为Cu（OH）₂，解热时生成水，则B中无水硫酸铜变蓝，并且C中澄清石灰水不变浑浊，故答案为：B中无水硫酸铜变蓝，C中澄清石灰水不变浑浊；
Ⅲ．（3）若CuCO₃和Cu（OH）₂两种沉淀都有，加热时生成CO₂和H₂O，定量检验时，可用浓硫酸吸收水，用碱石灰吸收二氧化碳，实验时，为减小误差，应排除空气中水和二氧化碳的干扰，并保证水和二氧化碳完全吸收，则实验仪器的连接顺序应为C A B E D（或C A B D E），
故答案为：C A B E D（或C A B D E）；
（4）为保证样品加热分解生成的二氧化碳和水蒸气完全被吸收，应通入空气，由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，应先通过盛有碱石灰的装置B，反应结束后，为防止空气的中二氧化碳和水蒸气被吸收，应在装置的后面连接盛有碱石灰的干燥管，
故答案为：吸收空气中的H₂O 蒸汽和CO₂；开始时通入处理过的空气可以将装置中原有的H₂O 蒸汽和CO₂排出；结束时通入处理过的空气可以将装置中滞留的H₂O 蒸汽和CO₂赶出．
（5）若沉淀样品的质量为m克，装置B质量增加了n克，应为水的质量，发生：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O，
Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O
98g               18g
m（Cu（OH）₂）       ng
m（Cu（OH）₂）=

98n

18

g，
m（CuCO₃）=mg-

98n

18

g，
ω（CuCO₃）=

mg- 98n 18 g

mg

=1-

49n

9m

，
则沉淀中CuCO₃的质量分数为1-

49n

9m

，
故答案为：1-

49n

9m

．

点评：本题考查化学反应机理的探究，题目难度中等，本题注意根据物质的化学性质设计实验方案，易错点为Ⅲ，注意实验时要排除空气中水和二氧化碳的干扰．