Question

【題目】某同學將一定濃度的Na2CO3溶液加入CuSO4溶液中，發現生成了沉淀，其對沉淀的成分進行如下探究：

[提出假設]

假設1：沉淀是CuCO3；

假設2：（1）________________________________________；

假設3沉淀是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。

[驗證假設]

（2）如果假設1成立，則反應的離子方程式為_______________________________

（3）用離子方程式表示假設3中有Cu(OH)2生成的理論依據：_________________________

（4）為證明以上哪種假設成立，該同學用如圖裝置測定沉淀樣品中CuCO3的質量分數：

①實驗時的步驟依次為a.打開K1、K3，關閉K2、K4，通入過量空氣；b.關閉K1、K3，打開K2、K4，充分反應；c.打開K1、K4，關閉K2、K3，通入過量空氣，若未進行步驟a，將使測定結果________(填“偏低”“偏高”或“無影響”)。實驗結束時通入過量空氣的目的是_________________。

②若沉淀樣品的質量為10.0 g，裝置D的質量增加了2.2 g，則沉淀中CuCO3的質量分數為__________。

③由以上實驗可知，假設____________成立。

Answer 1

【答案】 沉淀是Cu(OH)2 Cu2＋＋CO32=CuCO3↓ CO32＋H2OHCO3＋OH－ ，2OH－＋Cu2＋=Cu(OH)2↓ 偏高 將裝置中滯留的CO2排至裝置D中，使其被堿石灰吸收 62% 3

【解析】（1）依據假設可知沉淀可能是碳酸銅或氫氧化銅或二者混合物，因此假設2沉淀全部為Cu(OH)2；（2）若假設1正確，生成碳酸銅說明是銅離子結合碳酸根離子，反應的離子方程式為Cu2＋＋CO32=CuCO3↓；（3）碳酸根水解，溶液顯堿性，因此會產生氫氧化銅，有關方程式為，CO32＋H2OHCO3＋OH－，2OH－＋Cu2＋=Cu(OH)2↓；（4）①由實驗目的及裝置可知，開始裝置內含有二氧化碳，應向裝置內通入除去二氧化碳的空氣，排盡裝置內的二氧化碳，故應打開K1、K3，關閉K2、K4；然后從分液漏斗中加入硫酸，充分反應；故應關閉K1、K3，打開K2、K4；反應完畢，容器內殘留部分二氧化碳，應向裝置內通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內的二氧化碳使反應生成的二氧化碳被裝置D完全吸收；若未進行步驟a，裝置中的二氧化碳也被吸收，將使測定結果偏高；反應完畢，容器內殘留部分二氧化碳，應向裝置內通入除去二氧化碳的空氣，排出裝置內的二氧化碳使反應生成的二氧化碳被裝置D完全吸收，否則會導致二氧化碳測定的質量偏低，測定碳酸銅的質量分數偏低；②裝置D的質量增加的2.2g為反應生成的二氧化碳的質量，二氧化碳的物質的量為=2.2g÷44g/mol=0.05mol，根據碳元素守恒可知n（CuCO3）=n（CO2）=0.05mol，故碳酸銅的質量為0.05mol×124g/mol=6.2g，故沉淀中CuCO3的質量分數為6.2g/10g×100%=62%；③根據碳酸銅的沉淀質量分數可知含有氫氧化銅沉淀，所以假設3正確。