Question

某研究性學習小組將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到藍色沉淀．對于沉淀的成分，甲同學認為可能是CuCO₃；乙同學認為可能是Cu（OH）₂；丙同學認為可能是CuCO₃，和Cu（OH）₂的混合物．丁同學查閱資料知：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水，在加熱條件下均能發生分解反應生成氧化銅，于是設計了如下實驗來并通過數據分析來確定沉淀的成分．

其操作步驟是：
加熱前，由A向B先通入足夠的空氣，并準確稱量B、C、D的質量；充分加熱后，再由A向裝置通入足夠空氣至B恢復到常溫，再分別準確稱量 B、C、D的質量；

裝置質量（含藥品）	m（B）	m（C）	m（D）
加熱前	b1	c1	d1
加熱后	b2	c2	d2

請回答下列問題：
（1）探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中分離并凈化．其三個主要的操作步驟依次為：

 

．
（2）裝置A中堿石灰的作用是

 

，加熱前通足夠空氣的作用是：

 

；充分加熱后通入足夠空氣的作用是

 

．
（3）分析b₁、c₁、d₁、b₂、c₂、d₂6個數據間的關系，以此位依據，可以判斷出沉淀的成分．

沉淀成分	可作判斷的依據一	可作判斷依據二
只是CuCO3
只是Cu（OH）2
是CuCO3和Cu（OH）2的混合物

Answer 1

分析：（1）沉淀從溶液中分離并凈化，要先把沉淀從溶液中過濾出，要洗去附著的雜質，然后干燥；
（2）實驗時，為減小誤差，應排除空氣中水和二氧化碳的干擾，并保證生成的水和二氧化碳完全吸收；
（3）根據反應方程式和B、C、D裝置前后質量變化來判斷沉淀的成分．

解答：解：（1）沉淀從溶液中分離并凈化，要先把沉淀從溶液中過濾出，要洗去附著的雜質，然后干燥除去沉淀中的水分，
故答案為：過濾、洗滌、干燥；
（2）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果產生較大的誤差，
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水蒸氣和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，防止影響測定結果，
故答案為：吸收空氣中的水蒸氣和CO₂；將裝置B中的水、CO₂ 趕出；將裝置B中產生的水蒸氣和CO₂全部趕出；
（3）若只有CuCO₃，CuCO₃分解反應方程式為：CuCO₃

△   .

CuO+CO₂↑，
C裝置吸收水蒸氣，由于無水蒸氣，所以c₁=c₂，
D裝置吸收二氧化碳，二氧化碳的質量為：d₂-d₁，b₁-b₂為固體減少質量，即為二氧化碳的質量，故b₁-b₂=d₂-d₁；
若只是Cu（OH）₂，反應方程式為：Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O，D裝置吸收二氧化碳，由于無二氧化碳，所以d₁=d₂，
c₂-c₁為水的質量，b₁-b₂為固體質量差，即為水的質量，所以b₁-b₂=c₂-c₁；
若是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物，b₁-b₂為產物水和二氧化碳的質量，而c₂-c₁只為水的質量，d₂-d₁只為二氧化碳的質量，故（b₁-b₂）＞（c₂-c₁）＞0，或（b₁-b₂）＞（ d₂-d₁）＞0，
故答案為：

沉淀成分	可作判斷的依據一	可作判斷依據二
只是CuCO3	當c1=c2	b1-b2=d2-d1
只是Cu（OH）2	當d1=d2	b1-b2=c2-c1
是CuCO3和Cu（OH）2的混合物	（b1-b2）＞（c2-c1）＞0	或（b1-b2）＞（ d2-d1）＞0

點評：本題考查對實驗方案設計與裝置的理解、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鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．