Question

聰聰同學在實驗室幫老師整理廢棄藥品時發現一瓶沒有標簽的綠色粉末，對其組成很好奇。征得老師允許后，設計了以下實驗進行探究。

操作步驟	實驗現象	結論或化學反應方程式
取少量樣品置于試管中，加入足量稀硫酸，將試管用導管與澄清石灰水相連。	①產生大量氣體，使石灰水變渾濁。 ②樣品全部溶解，溶液呈藍色。	①樣品中含有    離子 ②樣品中含有    離子
在上述藍色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲。	①鐵絲表面緩緩產生少量氣泡。 ②片刻后鐵絲表面出現紅色物質。	①                 [ ②                 （均用方程式表示）

為了進一步確定該物質的元素組成，查閱部分資料后，他繼續進行了實驗。

【資料查閱】白色的無水硫酸銅可做吸水劑，遇水會變成藍色。

【實驗步驟】

①如圖搭建實驗儀器，并檢驗裝置的氣密性。

②在A裝置中裝入11.1g綠色粉末。關閉K₁，打開K₂、K₃，持續通入適量N₂。

③關閉K₂、K₃，分別稱量裝置B、C、D的質量，記錄數據。

④打開K₃，點燃酒精燈加熱綠色粉末直至裝置C中無氣泡產生時，關閉K₃，熄滅酒精燈。分別稱量裝置B、C、D的質量，記錄數據。

⑤待A冷卻后，打開K₁、K₃，持續通入適量CO，再次點燃酒精燈加熱。

⑥當A中粉末全部變紅后，熄滅酒精燈。試管冷卻后，關閉K₁。稱量裝置A、B、C、D的質量，記錄數據。

【實驗現象和數據處理】

	裝置A	裝置B	裝置C	裝置D
第一次 加熱后	綠色粉末變黑色	質量增加0.9g	出現白色沉淀， 質量增加2.2g	無明顯變化 質量不改變
第二次 加熱后	黑色粉末變紅色 質量為6.4g	無明顯變化， 質量不改變	沉淀先增加后部分溶解； 質量增加	無明顯變化 質量不改變

【實驗分析與反思】

（1）、老師看了實驗方案后認為，從環保的角度來看，此裝置有一個缺陷，建議裝置D后還應添加一個酒精燈，并在實驗步驟      (填實驗步驟的序號)中點燃

（2）、步驟②通入氮氣的目的是：                      

【實驗結論】

該綠色粉末的組成元素是：         ；各元素的質量比為：        （寫出計算過程）

 

Answer 1

【答案】

碳酸根（CO₃^2－ ）  銅離子（Cu²⁺）

Fe＋H₂SO₄ ====H₂ ↑＋FeSO₄     Fe ＋ Cu SO₄ === Cu＋FeSO₄

【實驗現象和處理】白色粉末變藍色

【實驗分析與反思】⑤   將試管內的空氣排盡，以免其中有物質和綠色粉末反應

【實驗結論】  Cu、 C、O、H  

Cu： C：H：O==64：6： 1：40（過程有錯誤不得分）

【解析】由“與酸反應生成可使澄清石灰水變渾濁的氣體”可推斷出，樣品中含有碳酸根（CO₃^2－ ）；“樣品全部溶解，溶液呈藍色”說明樣品中含有 銅離子（Cu²⁺）；過量的稀硫酸與鐵反應產生少量氣泡，Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑，“鐵絲表面出現紅色物質”Fe＋CuSO₄=FeSO₄＋Cu；

【實驗現象和處理】裝置B質量增加0.9g，說明吸收了水蒸氣，無水CuSO₄遇水變藍色。

【實驗分析與反思】（1）由于CO有毒，故在通入CO前應先點燃酒精燈，實驗步驟為⑤。

（2）步驟②通入氮氣的目的是將試管內的空氣排盡，以免其中有物質和綠色粉末反應。

【實驗結論】由實驗可知：該綠色粉末的組成元素是： Cu、 C、O、H；  銅元素的質量為6.4g，碳元素的質量為2.2g×12／44=0.6g，氫元素的質量為0.9g×2／18=0.1g，氧元素的質量=氧化銅中氧元素質量+0.9g水中氧元素的質量+2.2gCO2中的氧元素的質量=6.4g×16／64＋0.9g×16／18＋2.2g×32／44＝4.0g。故各元素的質量比為Cu： C：H：O==6.4g：0.6g：0.1g：4.0g=64：6： 1：40。