Question

11．某研究小組為了探究一種無機(jī)礦物質(zhì)X（僅含四種元素）的組成和性質(zhì)，設(shè)計(jì)并完成如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一、定性測(cè)定：用如圖1裝置測(cè)定礦物X中的元素

（1）加熱一段時(shí)間后觀察到現(xiàn)象：CuSO₄固體由白色變?yōu)樗{(lán)色，澄清石灰水變渾濁，說明X分解生成了CO₂和H₂O．
（2）取分解后的固體少量，加入稀鹽酸后固體溶解得到藍(lán)色溶液．
據(jù)以上事實(shí)證明X中的四種元素分別是Cu、H、C、O．
實(shí)驗(yàn)二、定量測(cè)定：通過圖2所示裝置的連接，進(jìn)行定量分析來測(cè)定其組成．
（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要通入過量的空氣，其作用是排凈空氣中CO₂和水蒸氣．
（4）各裝置的接口順序是：a→f→g→h→i→b→c→d．
（5）裝置C放在最后的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入，影響測(cè)定結(jié)果．
（6）實(shí)驗(yàn)過程中稱取礦物X的質(zhì)量為11.1克，反應(yīng)結(jié)束后裝置B質(zhì)量增加了2.2克，E裝置增重0.9克，則礦物X的化學(xué)式為：Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 I、（1）無水硫酸銅變藍(lán)說明有水，澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳；
（2）分解后的固體少量，加入稀鹽酸后固體溶解得到藍(lán)色溶液，說明有氯化銅溶液生成，結(jié)合（1）判斷元素組成；
II、把空氣先通過堿石灰，出掉空氣中的二氧化碳和水蒸氣，然后通入整個(gè)裝置，以排凈裝置中原有的空氣，在加熱條件下樣品分解，生成的混合氣體，通過濃硫酸吸收水，再通過B堿石灰吸收二氧化碳，最后連接C，以防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入B中產(chǎn)生干擾；
（3）先通過量空氣排出裝置中原有的空氣；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程分析判斷儀器連接順序；
（5）空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B中會(huì)使測(cè)得的二氧化碳的質(zhì)量偏大；
（6）反應(yīng)結(jié)束后裝置B質(zhì)量增加了2.2克，即生成的二氧化碳為2.2g，E裝置增重0.9克，即生成水為0.9g，根據(jù)元素守恒計(jì)算C、H、O、Cu的物質(zhì)的量，據(jù)此確定化學(xué)式．

解答 解：I、（1）無水硫酸銅變藍(lán)說明有水，澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳，所以X分解生成了CO₂和；
故答案為：CO₂；H₂O；
（2）由（1）分析可知X分解生成二氧化碳和水，則X中含有C、H、O元素，分解后的固體少量，加入稀鹽酸后固體溶解得到藍(lán)色溶液，說明有氯化銅溶液生成，則X中還含有Cu元素，所以X中元素組成為Cu、H、C、O；
故答案為：Cu、H、C、O；
II、把空氣先通過堿石灰，出掉空氣中的二氧化碳和水蒸氣，然后通入整個(gè)裝置，以排凈裝置中原有的空氣，在加熱條件下樣品分解，生成的混合氣體，通過濃硫酸吸收水，再通過B堿石灰吸收二氧化碳，最后連接C，以防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入B中產(chǎn)生干擾；
（3）裝置中有空氣，其中的二氧化碳和水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)有干擾，所以實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要通入過量的空氣，排凈空氣中CO₂和水蒸氣；
故答案為：排凈空氣中CO₂和水蒸氣；
（4）由分析可知裝置的連接順序?yàn)椋篴→f→g→h→i→b→c；
故答案為：f、g、h、i、b、c；
（5）空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B中會(huì)使測(cè)得的二氧化碳的質(zhì)量偏大，所以B裝置后面連接一個(gè)盛有堿石灰的干燥管C，防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入，影響測(cè)定結(jié)果；
故答案為：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入，影響測(cè)定結(jié)果；
（6）反應(yīng)結(jié)束后裝置B質(zhì)量增加了2.2克，即生成的二氧化碳為2.2g，則n（CO₂）=n（C）=$\frac{2.2g}{44g/mol}$=0.05mol，
E裝置增重0.9克，即生成水為0.9g，則n（H）=2n（H₂O）=$\frac{0.9g}{18g/mol}$×2=0.1mol，
由定性分析可知：分解后的固體少量，加入稀鹽酸后固體溶解得到藍(lán)色溶液，則分解后的固體為CuO，則CuO的質(zhì)量為11.1g-2.2g-0.9g=8.0g，
所以n（CuO）=$\frac{8.0g}{80g/mol}$=0.1mol，
樣品中O元素的物質(zhì)的量：n（O）=0.05×2+0.05+0.1=0.25mol，
則樣品中N（Cu）：N（H）：N（C）：N（O）=0.1mol：0.05mol：0.1mol：0.25mol=2：1：2：5，則其化學(xué)式為Cu₂（OH）₂CO₃；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)化學(xué)式的確定，涉及物質(zhì)的檢驗(yàn)、物質(zhì)的性質(zhì)、原子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，熟悉元素化合物的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，明白實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序和每一步發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)現(xiàn)象是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．