题目内容

11．某研究小组为了探究一种无机矿物质X（仅含四种元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：
实验一、定性测定：用如图1装置测定矿物X中的元素

（1）加热一段时间后观察到现象：CuSO4固体由白色变为蓝色，澄清石灰水变浑浊，说明X分解生成了CO2和H2O．
（2）取分解后的固体少量，加入稀盐酸后固体溶解得到蓝色溶液．
据以上事实证明X中的四种元素分别是Cu、H、C、O．
实验二、定量测定：通过图2所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成．
（3）实验开始时要通入过量的空气，其作用是排净空气中CO2和水蒸气．
（4）各装置的接口顺序是：a→f→g→h→i→b→c→d．
（5）装置C放在最后的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入，影响测定结果．
（6）实验过程中称取矿物X的质量为11.1克，反应结束后装置B质量增加了2.2克，E装置增重0.9克，则矿物X的化学式为：Cu2（OH）2CO3．

分析 I、（1）无水硫酸铜变蓝说明有水，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳；
（2）分解后的固体少量，加入稀盐酸后固体溶解得到蓝色溶液，说明有氯化铜溶液生成，结合（1）判断元素组成；
II、把空气先通过碱石灰，出掉空气中的二氧化碳和水蒸气，然后通入整个装置，以排净装置中原有的空气，在加热条件下样品分解，生成的混合气体，通过浓硫酸吸收水，再通过B碱石灰吸收二氧化碳，最后连接C，以防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入B中产生干扰；
（3）先通过量空气排出装置中原有的空气；
（4）根据实验过程分析判断仪器连接顺序；
（5）空气中的二氧化碳和水蒸气进入B中会使测得的二氧化碳的质量偏大；
（6）反应结束后装置B质量增加了2.2克，即生成的二氧化碳为2.2g，E装置增重0.9克，即生成水为0.9g，根据元素守恒计算C、H、O、Cu的物质的量，据此确定化学式．

解答 解：I、（1）无水硫酸铜变蓝说明有水，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳，所以X分解生成了CO2和；
故答案为：CO2；H2O；
（2）由（1）分析可知X分解生成二氧化碳和水，则X中含有C、H、O元素，分解后的固体少量，加入稀盐酸后固体溶解得到蓝色溶液，说明有氯化铜溶液生成，则X中还含有Cu元素，所以X中元素组成为Cu、H、C、O；
故答案为：Cu、H、C、O；
II、把空气先通过碱石灰，出掉空气中的二氧化碳和水蒸气，然后通入整个装置，以排净装置中原有的空气，在加热条件下样品分解，生成的混合气体，通过浓硫酸吸收水，再通过B碱石灰吸收二氧化碳，最后连接C，以防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入B中产生干扰；
（3）装置中有空气，其中的二氧化碳和水蒸气对实验有干扰，所以实验开始时要通入过量的空气，排净空气中CO2和水蒸气；
故答案为：排净空气中CO2和水蒸气；
（4）由分析可知装置的连接顺序为：a→f→g→h→i→b→c；
故答案为：f、g、h、i、b、c；
（5）空气中的二氧化碳和水蒸气进入B中会使测得的二氧化碳的质量偏大，所以B装置后面连接一个盛有碱石灰的干燥管C，防止空气中的CO2和水蒸气进入，影响测定结果；
故答案为：防止空气中的CO2和水蒸气进入，影响测定结果；
（6）反应结束后装置B质量增加了2.2克，即生成的二氧化碳为2.2g，则n（CO2）=n（C）=$\frac{2.2g}{44g/mol}$=0.05mol，
E装置增重0.9克，即生成水为0.9g，则n（H）=2n（H2O）=$\frac{0.9g}{18g/mol}$×2=0.1mol，
由定性分析可知：分解后的固体少量，加入稀盐酸后固体溶解得到蓝色溶液，则分解后的固体为CuO，则CuO的质量为11.1g-2.2g-0.9g=8.0g，
所以n（CuO）=$\frac{8.0g}{80g/mol}$=0.1mol，
样品中O元素的物质的量：n（O）=0.05×2+0.05+0.1=0.25mol，
则样品中N（Cu）：N（H）：N（C）：N（O）=0.1mol：0.05mol：0.1mol：0.25mol=2：1：2：5，则其化学式为Cu2（OH）2CO3；
故答案为：Cu2（OH）2CO3．

点评 本题考查了物质化学式的确定，涉及物质的检验、物质的性质、原子守恒在计算中的应用等知识点，熟悉元素化合物的性质是解本题关键，明白实验原理以及实验装置的连接顺序和每一步发生的反应及反应现象是解题的关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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（填序号）．
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