Question

聰聰同學在實驗室幫老師整理廢棄藥品時發現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，設計了以下實驗進行探究．

操作步驟	實驗現象	結論或化學反應方程式
取少量樣品置于試管中，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，使石灰水變渾濁． ②樣品全部溶解，溶液呈藍色．	①樣品中含有   離子 ②樣品中含有   離子
在上述藍色溶液中，插入一根潔凈的鐵絲．	①鐵絲表面緩緩產生少量氣泡． ②片刻后鐵絲表面出現紅色物質．	①   ②   （均用方程式表示）

為了進一步確定該物質的元素組成，查閱部分資料后，他繼續進行了實驗．
[資料查閱]白色的無水硫酸銅可做吸水劑，遇水會變成藍色．
[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，記錄數據．
[實驗現象和數據處理]

	裝置A	裝置B	裝置C	裝置D
第一次 加熱后	綠色粉末變黑色	質量增加0.9g	出現白色沉淀， 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]
1、老師看了實驗方案后認為，從環保的角度來看，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

 

（填實驗步驟的序號）中點燃．
2、步驟②通入氮氣的目的是：

 

．
[實驗結論]該綠色粉末的組成元素是：

 

；各元素的質量比為：

 

（寫出計算過程）

Answer 1

分析：此題為物質的推斷題，完成此題，可以依據題干提供的信息，樣品中加入稀硫酸有能使澄清石灰水變渾濁的氣體產生，說明生成了二氧化碳，則樣品中含有碳酸根離子，所得溶液與鐵接觸能生成紅色固體，則有銅生成，說明溶液中含有銅離子，鐵能與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，能與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，無水硫酸銅遇水會變成藍色，根據生成水的質量可以求得氫元素和氧元素的質量，根據紅色粉末的質量可以求得銅的質量以及與銅結合的氧元素的質量，根據石灰水增加的量可以求得二氧化碳的質量，從而求得碳元素以及其中所含氧元素的質量．

解答：解：實驗探究：樣品中加入稀硫酸有能使澄清石灰水變渾濁的氣體產生，說明生成了二氧化碳，則樣品中含有碳酸根離子，所得溶液呈藍色，說明含有銅離子，與鐵接觸能生成紅色固體，則有銅生成，有氣泡產生，則說明還有硫酸，鐵能與硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，能與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，所以本題答案為：

操作步驟	實驗步驟	結論或化學方程式
		①碳酸根（CO32- ） ②銅（Cu2+）
		①Fe+H2SO4═H2↑+FeSO4      ②Fe+CuSO4═Cu+FeSO4

[實驗現象和處理]無水硫酸銅質量增加，則有水生成，白色粉末會變藍，所以本題答案為：

	裝置A	裝置B	裝置C	裝置D
		白色粉末變藍色

[實驗分析與反思]1、實驗中使用了一氧化碳，一氧化碳是有毒的氣體，易造成空氣污染，需要在⑤后進行尾氣處理，所以本題答案為：⑤；
2、為保證實驗數據的可靠性，需排除其他物質造成的干擾，可以先將裝置中的空氣排盡，所以本題答案為：將試管內的空氣排盡，以免其中有物質和綠色粉末反應；
[實驗結論]根據實驗可以看出，綠色粉末經過反應能生成氧化銅、水和二氧化碳，所以含有銅、碳、氫、氧四種元素，銅的質量為6.4g，氧化銅的化學式為CuO，所以氧化銅所含的氧元素的質量為1.6g，生成的水的質量為0.9g，所以氫元素的質量為

2

18

×0.9g=0.1g，所以水中所含氧元素的質量為0.9g-0.1g=0.8g，生成二氧化碳的質量為2.2g，所以碳元素的質量為

12

44

×2.2g=0.6g，所以二氧化碳中所含氧元素的質量為2.2g-0.6g=1.6g，所以Cu：C：H：O═6.4g：0.6g：0.1g：（1.6g+0.8g+1.6g）=64：6：1：40，所以本題答案為：Cu、C、O、H；Cu：C：H：O═64：6：1：40．

點評：本題考查了物質成分的推斷，完成此題，可以依據已有的知識結合題干提供的信息進行，要求同學們在平時的學習中加強基礎知識的儲備，以便靈活應用，另外要熟練的應用質量守恒定律．