Question

I．實驗室用燃燒法測定某種氨基酸（CxHyOzNp）的分子組成．取w g該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂．現用圖示裝置進行實驗（鐵架臺、鐵夾、酒精燈等未畫出）請回答下列有關問題：

（1）寫出裝置D中分別盛放的試劑：D______；
（2）檢查裝置氣密性，進行如下操作后A中氨基酸開始反應，請用序號表示正確的操作順序______．（實驗操作：①使用酒精燈加熱A處；②使用酒精燈加熱D處；③打開活塞a，通入氧氣； ④關閉活塞a，記錄F裝置的液面讀數．）
（3）樣品氨基酸充分燃燒后，待E裝置氣體冷卻至室溫后記錄F裝置的液面讀數，請指出讀數時應注意的問題：______．
（4）通過該實驗所能測定的數據，能否確定該氨基酸的分子式：______．
II．室溫下，將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到了藍色沉淀．為了確定沉淀的組成，某研究性學習小組進行了以下試驗和研究．
（1）【提出假說】
假設一：兩者反應只生成CuCO₃沉淀；
假設二：兩者反應只生成Cu（OH）₂沉淀；
假設三：______；
（2）【理論探究】
查閱資料：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結晶水；K_SP〔CuCO₃〕=1.4×10^-10
K_SP〔Cu（OH）₂〕=5.6×10^-20若只由此數據結合適當計算來判斷，最有可能正確的是假設______．
（3）【實驗探究】
步驟一：將CuSO₄溶液倒入等濃度等體積的Na₂CO₃溶液中并攪拌，有藍色沉淀生成．
步驟二：將沉淀從溶液中分離出來，其操作方法為：①過濾，②______，③干燥．
步驟三：利用下圖所示裝置，進行定量分析：

①A裝置中玻璃儀器的名稱是U 形管．
②儀器組裝好后首先要進行的實驗操作是______．
③實驗結束時通入過量的空氣的作用是保證裝置中的水蒸氣和CO₂被C、D裝置完全吸收．
④數據記錄：
（4）【實驗結論】
利用上述數據初步判斷該沉淀的成分是CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物質的量之比為______．若所得沉淀是純凈物而不是混合物，請寫出該物質的化學式______．

	B裝置的質量（g）	C裝置的質量（g）	D裝置的質量（g）
實驗前	15.4	262.1	223.8
試驗后	6.1	264.8	230.4

Answer 1

【答案】分析：I、氨基酸燃燒生成N₂、CO₂和H₂O，H₂O（g）被B瓶中濃H₂SO₄吸收，CO₂被C管中堿石灰吸收，D管中Cu網可以吸收未反應的O₂．這樣，進入E瓶的只有N₂，排入F量筒中水的體積就是生成的N₂的體積．測出生成的CO₂、H₂O（g）的質量及N₂的體積，確定分子中三種元素原子個數比，由此確定最簡式．再結合氨基酸相對分子質量可求氨基酸的分子式．
（1）為保證氨基酸完全燃燒需通過量的氧氣，利用銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應完氧氣，以防止影響N₂的體積的測定．
（2）先排除裝置內空氣，以免影響氮氣體積測定，然后先加熱銅網防止通入的氧氣為反應而被收集，再通入氧氣，加熱氨基酸樣品燃燒．
（3）保證內外壓強相等，讀數時應注意移動量筒使E和F裝置的液面相平；視線應與刻度線和凹液面最低點相切．  
（4）該原理只能測出Wg該種氨基酸所含C元素、H元素、O元素的質量，據此可以確定其原子個數比，確定其最簡式．若要確定分子式還需測定該氨基酸的相對分子質量．
II．（1）根據Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水猜測．
（2）根據溶度積估算相同銅離子濃度要沉淀需碳酸根濃度、氫氧根濃度．
（3）將沉淀從溶液中分離出來，其操作步驟一般為：①過濾，②洗滌，③干燥．
實驗通過加熱沉淀分解根據濃硫酸及堿石灰的增重確定沉淀的成分，儀器組裝好后首先要進行的實驗操作是檢查裝置的氣密性．
（4）裝置B內剩余的物質為氧化銅，裝置C內盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據裝置C增重，確定生成水的質量；
裝置D內盛放堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據裝置D增重，確定生成二氧化碳質量；根據C原子、H原子守恒計算CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物質的量之比，并由此確定．
解答：解：I、（1）為保證氨基酸完全燃燒需通過量的氧氣，利用銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應完氧氣，以防止影響N₂的體積的測定，
故答案為：銅網；
（2）先排除裝置內空氣，以免影響氮氣體積測定，然后先加熱銅網防止通入的氧氣為反應而被收集，再通入氧氣，加熱氨基酸樣品燃燒，
故答案為：③④②③①；
（2）裝置B內盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據裝置B增重，確定Wg該種氨基酸中含氫元素質量，裝置C內盛放堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據裝置C增重，確定Wg該種氨基酸中含碳元素質量，故答案為：H元素；O元素；
（3）利用排水法測定氮氣的體積，確定Wg該種氨基酸中含氮元素質量．讀氮氣體積時應注意上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平，以保證管內壓強應與外界大氣壓相等，視線應與凹液面最低處相平，
故答案為：讀數時視線應與刻度線和凹液面最低點相切，移動量筒使E和F裝置的液面相平；
（4）該原理只能測出Wg該種氨基酸所含C元素、H元素、O元素的質量，據此可以確定其原子個數比，確定其最簡式．若要確定分子式還需測定該氨基酸的相對分子質量，
故答案為：不能；
II．（1）Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水，可能為二者混合物，
故答案為：生成的是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物；
（2）令銅離子的濃度為cmol/L，則銅離子開始沉淀時，所需碳酸根的濃度c（CO₃^2-）=．
銅離子開始沉淀時，所需氫氧根的濃度c（OH^-）==×10^-10．碳酸鈉溶液呈堿性c（OH^-）＞10^-7，
所以最可能沉淀的是氫氧化銅，
故答案為：二；
（3）將沉淀從溶液中分離出來，過濾后需洗滌表面附著的一些可溶性物質．其操作步驟一般為：①過濾，②洗滌，③干燥．
實驗通過加熱沉淀分解根據濃硫酸及堿石灰的增重確定沉淀的成分，儀器組裝好后首先要進行的實驗操作是檢查裝置的氣密性．
故答案為：步驟二：洗滌；   步驟三：②檢查裝置的氣密性；
（4）由表可知水的質量為264.8g-262.1g=2.7g，物質的量為=0.15mol，由H原子守恒可知氫氧化銅為0.15mol．二氧化碳的質量為230.4g-223.8g=6.6g，物質的量為=0.15mol，由C原子守恒可知碳酸銅為0.15mol．
所以CuCO₃和Cu（OH）₂的物質的量之比為1：1．
所得沉淀是純凈物而不是混合物，則其化學式為 Cu₂（OH）₂CO₃．
故答案為：1：1； Cu₂（OH）₂CO₃．
點評：本題考查學生利用燃燒法確定有機物分子組成的知識，根據原子守恒法來解答，難度較大，關鍵在于理解實驗原理．