Question

10．聰聰同學在實驗室?guī)屠蠋熣�理廢棄藥品時發(fā)現(xiàn)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，設計了如表實驗進行探究．將表格填寫完整．

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論或化學反應方程式
取少量樣品于試管中，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，使澄清石灰水變渾濁． ②樣品全部溶解，溶液呈藍色．	①樣品中含有CO32-離子 ②樣品中含有Cu2+離子
在上述藍色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲．	①鐵絲表面產生少量氣泡． ②同時鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質．	寫出②中的反應方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

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(xù)進行了實驗．

【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(xù)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(xù)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．
【實驗現(xiàn)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?yōu)楹谏?/TD>	白色粉末變藍色 質量增加0.9g	出現(xiàn)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】
老師看了實驗方案后認為，從環(huán)保的角度來看，此裝置有一個缺陷，建議裝置D后還應添加一個酒精燈，并在實驗步驟⑤（填實驗步驟的序號）中點燃．
（2）步驟②通入氮氣的目的是將試管內的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗
【實驗結論】
該綠色粉末的化學式為Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

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

解答 解：產生大量氣體，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，溶液呈藍色，說明樣品中含有銅離子，鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質，說明鐵和硫酸銅反應生成了銅和硫酸亞鐵，表格填寫如下表所示：

操作步驟	實驗現(xiàn)象	結論或化學反應方程式
取少量樣品于試管中，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，使澄清石灰水變渾濁． ②樣品全部溶解，溶液呈藍色．	①樣品中含有CO32- 離子 ②樣品中含有Cu2+離子
在上述藍色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲．	①鐵絲表面產生少量氣泡． ②同時鐵絲表面出現(xiàn)紅色物質．	寫出②中的反應方程式：  Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

【實驗步驟】
⑤待A冷卻后，打開K₁、K₃，持續(xù)通入適量CO，再次點燃酒精燈加熱；
故填：打開K₁、K₃，持續(xù)通入適量CO，再次點燃酒精燈加熱．
【實驗現(xiàn)象和數據處理】
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>	白色粉末變藍色， 質量增加0.9g	出現(xiàn)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】
從環(huán)保的角度來看，此裝置有一個缺陷，建議裝置D后還應添加一個酒精燈，并在實驗步驟⑤中點燃；
步驟②通入氮氣的目的是將試管內的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗．
故填：⑤；將試管內的空氣排盡，避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗．
【實驗結論】
黑色粉末變紅色，質量為6.4g，說明樣品中銅元素的質量是6.4g；
黑色粉末是氧化銅，銅元素質量是6.4g時，氧元素質量是1.6g；
白色粉末變藍色，質量增加0.9g，說明生成水的質量是0.9g，則樣品中氫元素質量為：0.9g×$\frac{2}{18}$×100%=0.1g；
出現(xiàn)白色沉淀，質量增加2.2g，說明生成二氧化碳的質量是2.2g，則樣品中碳元素質量為：2.2g×$\frac{12}{44}$×100%=0.6g；
則樣品中氧元素質量為：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，堿式碳酸銅的化學式為Cu₂（OH）₂CO₃．
故填：Cu₂（OH）₂CO₃．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．