Question

聪聪同学在实验室帮老师整理废弃药品时发现一瓶没有标签的绿色粉末，对其组成很好奇。征得老师允许后，设计了以下实验进行探究。

操作步骤	实验现象	结论或化学反应方程式
取少量样品置于试管中，加入足量稀硫酸，将试管用导管与澄清石灰水相连。	①产生大量气体，使石灰水变浑浊。 ②样品全部溶解，溶液呈蓝色。	①样品中含有    离子 ②样品中含有    离子
在上述蓝色溶液中，插入一根洁净的铁丝。	①铁丝表面缓缓产生少量气泡。 ②片刻后铁丝表面出现红色物质。	①                 [ ②                 （均用方程式表示）

为了进一步确定该物质的元素组成，查阅部分资料后，他继续进行了实验。

【资料查阅】白色的无水硫酸铜可做吸水剂，遇水会变成蓝色。

【实验步骤】

①如图搭建实验仪器，并检验装置的气密性。

②在A装置中装入11.1g绿色粉末。关闭K₁，打开K₂、K₃，持续通入适量N₂。

③关闭K₂、K₃，分别称量装置B、C、D的质量，记录数据。

④打开K₃，点燃酒精灯加热绿色粉末直至装置C中无气泡产生时，关闭K₃，熄灭酒精灯。分别称量装置B、C、D的质量，记录数据。

⑤待A冷却后，打开K₁、K₃，持续通入适量CO，再次点燃酒精灯加热。

⑥当A中粉末全部变红后，熄灭酒精灯。试管冷却后，关闭K₁。称量装置A、B、C、D的质量，记录数据。

【实验现象和数据处理】

	装置A	装置B	装置C	装置D
第一次 加热后	绿色粉末变黑色	质量增加0.9g	出现白色沉淀， 质量增加2.2g	无明显变化 质量不改变
第二次 加热后	黑色粉末变红色 质量为6.4g	无明显变化， 质量不改变	沉淀先增加后部分溶解； 质量增加	无明显变化 质量不改变

【实验分析与反思】

（1）、老师看了实验方案后认为，从环保的角度来看，此装置有一个缺陷，建议装置D后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤      (填实验步骤的序号)中点燃

（2）、步骤②通入氮气的目的是：                      

【实验结论】

该绿色粉末的组成元素是：         ；各元素的质量比为：        （写出计算过程）

 

Answer 1

【答案】

碳酸根（CO₃^2－ ）  铜离子（Cu²⁺）

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

【实验现象和处理】白色粉末变蓝色

【实验分析与反思】⑤   将试管内的空气排尽，以免其中有物质和绿色粉末反应

【实验结论】  Cu、 C、O、H  

Cu： C：H：O==64：6： 1：40（过程有错误不得分）

【解析】由“与酸反应生成可使澄清石灰水变浑浊的气体”可推断出，样品中含有碳酸根（CO₃^2－ ）；“样品全部溶解，溶液呈蓝色”说明样品中含有 铜离子（Cu²⁺）；过量的稀硫酸与铁反应产生少量气泡，Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑，“铁丝表面出现红色物质”Fe＋CuSO₄=FeSO₄＋Cu；

【实验现象和处理】装置B质量增加0.9g，说明吸收了水蒸气，无水CuSO₄遇水变蓝色。

【实验分析与反思】（1）由于CO有毒，故在通入CO前应先点燃酒精灯，实验步骤为⑤。

（2）步骤②通入氮气的目的是将试管内的空气排尽，以免其中有物质和绿色粉末反应。

【实验结论】由实验可知：该绿色粉末的组成元素是： Cu、 C、O、H；  铜元素的质量为6.4g，碳元素的质量为2.2g×12／44=0.6g，氢元素的质量为0.9g×2／18=0.1g，氧元素的质量=氧化铜中氧元素质量+0.9g水中氧元素的质量+2.2gCO2中的氧元素的质量=6.4g×16／64＋0.9g×16／18＋2.2g×32／44＝4.0g。故各元素的质量比为Cu： C：H：O==6.4g：0.6g：0.1g：4.0g=64：6： 1：40。