Question

10．聰聰同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室?guī)屠蠋熣�理廢棄藥品時發(fā)現(xiàn)一瓶沒有標(biāo)簽的綠色粉末，對其組成很好奇．征得老師允許后，設(shè)計了如表實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．將表格填寫完整．

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論或化學(xué)反應(yīng)方程式
取少量樣品于試管中，加入足量稀硫酸，將試管用導(dǎo)管與澄清石灰水相連．	①產(chǎn)生大量氣體，使澄清石灰水變渾濁． ②樣品全部溶解，溶液呈藍(lán)色．	①樣品中含有CO32-離子 ②樣品中含有Cu2+離子
在上述藍(lán)色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲．	①鐵絲表面產(chǎn)生少量氣泡． ②同時鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)．	寫出②中的反應(yīng)方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

為了進(jìn)一步確定該物質(zhì)的元素組成，查閱部分資料后，他繼續(xù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．

【實(shí)驗(yàn)步驟】
①如圖搭建實(shí)驗(yàn)儀器，并檢驗(yàn)裝置的氣密性．
②在A裝置中裝入11.1g綠色粉末．關(guān)閉K₁，打開K₂、K₃，持續(xù)通入適量N₂．
③關(guān)閉K₂、K₃，分別稱量裝置B、C、D的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)．
④打開K₃，點(diǎn)燃酒精燈加熱綠色粉末直至裝置C中無氣泡產(chǎn)生時，關(guān)閉K₃，熄滅酒精燈．分別稱量裝置B、C、D的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)．
⑤待A冷卻后，打開K₁、K₃，持續(xù)通入適量CO，再次點(diǎn)燃酒精燈加熱
⑥當(dāng)A中粉末全部變紅后，熄滅酒精燈．試管冷卻后，關(guān)閉K1．稱量裝置A、B、C、D的質(zhì)量．
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)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?yōu)楹谏?/TD>	白色粉末變藍(lán)色 質(zhì)量增加0.9g	出現(xiàn)白色沉淀， 質(zhì)量增加2.2g	無明顯變化 質(zhì)量不改變
第二次 加熱后	黑色粉末變紅色 質(zhì)量為6.4g	無明顯變化， 質(zhì)量不改變	沉淀先增加后部分溶解； 質(zhì)量增加	無明顯變化 質(zhì)量不改變

【實(shí)驗(yàn)分析與反思】
老師看了實(shí)驗(yàn)方案后認(rèn)為，從環(huán)保的角度來看，此裝置有一個缺陷，建議裝置D后還應(yīng)添加一個酒精燈，并在實(shí)驗(yàn)步驟⑤（填實(shí)驗(yàn)步驟的序號）中點(diǎn)燃．
（2）步驟②通入氮?dú)獾哪康氖菍⒃嚬軆?nèi)的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
該綠色粉末的化學(xué)式為Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 碳酸鹽能和酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
銅離子在溶液中顯藍(lán)色；
鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
【實(shí)驗(yàn)步驟】
一氧化碳能和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳；
無水硫酸銅是白色粉末，能和水反應(yīng)生成藍(lán)色硫酸銅晶體；
澄清石灰水中的氫氧化鈣能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水；
【實(shí)驗(yàn)分析與反思】
一氧化碳有毒，逸散到空氣在會污染環(huán)境；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
由實(shí)驗(yàn)過程可知，該綠色粉末是堿式碳酸銅．

解答 解：產(chǎn)生大量氣體，使澄清石灰水變渾濁，說明樣品中含有碳酸根離子，樣品全部溶解，溶液呈藍(lán)色，說明樣品中含有銅離子，鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)，說明鐵和硫酸銅反應(yīng)生成了銅和硫酸亞鐵，表格填寫如下表所示：

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論或化學(xué)反應(yīng)方程式
取少量樣品于試管中，加入足量稀硫酸，將試管用導(dǎo)管與澄清石灰水相連．	①產(chǎn)生大量氣體，使澄清石灰水變渾濁． ②樣品全部溶解，溶液呈藍(lán)色．	①樣品中含有CO32- 離子 ②樣品中含有Cu2+離子
在上述藍(lán)色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲．	①鐵絲表面產(chǎn)生少量氣泡． ②同時鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)．	寫出②中的反應(yīng)方程式：  Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

【實(shí)驗(yàn)步驟】
⑤待A冷卻后，打開K₁、K₃，持續(xù)通入適量CO，再次點(diǎn)燃酒精燈加熱；
故填：打開K₁、K₃，持續(xù)通入適量CO，再次點(diǎn)燃酒精燈加熱．
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)處理】
填表如下表所示：

	裝置A	裝置B	裝置C	裝置D
第一次 加熱后	綠色粉末變?yōu)楹谏?/TD>	白色粉末變藍(lán)色， 質(zhì)量增加0.9g	出現(xiàn)白色沉淀， 質(zhì)量增加2.2g	無明顯變化 質(zhì)量不改變
第二次 加熱后	黑色粉末變紅色 質(zhì)量為6.4g	無明顯變化， 質(zhì)量不改變	沉淀先增加后部分溶解； 質(zhì)量增加	無明顯變化 質(zhì)量不改變

【實(shí)驗(yàn)分析與反思】
從環(huán)保的角度來看，此裝置有一個缺陷，建議裝置D后還應(yīng)添加一個酒精燈，并在實(shí)驗(yàn)步驟⑤中點(diǎn)燃；
步驟②通入氮?dú)獾哪康氖菍⒃嚬軆?nèi)的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)．
故填：⑤；將試管內(nèi)的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
黑色粉末變紅色，質(zhì)量為6.4g，說明樣品中銅元素的質(zhì)量是6.4g；
黑色粉末是氧化銅，銅元素質(zhì)量是6.4g時，氧元素質(zhì)量是1.6g；
白色粉末變藍(lán)色，質(zhì)量增加0.9g，說明生成水的質(zhì)量是0.9g，則樣品中氫元素質(zhì)量為：0.9g×$\frac{2}{18}$×100%=0.1g；
出現(xiàn)白色沉淀，質(zhì)量增加2.2g，說明生成二氧化碳的質(zhì)量是2.2g，則樣品中碳元素質(zhì)量為：2.2g×$\frac{12}{44}$×100%=0.6g；
則樣品中氧元素質(zhì)量為：0.9g×$\frac{16}{18}$×100%=0.1g+2.2g×$\frac{32}{44}$×100%+1.6g=4g，
則樣品中銅原子、氫原子、碳原子、氧原子的個數(shù)比為：$\frac{6.4g}{64}$：$\frac{0.1g}{1}$：$\frac{0.6g}{12}$：$\frac{4g}{16}$=2：2：1：3：5，
該綠色粉末是堿式碳酸銅，堿式碳酸銅的化學(xué)式為Cu₂（OH）₂CO₃．
故填：Cu₂（OH）₂CO₃．

點(diǎn)評 合理設(shè)計實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．