Question

I．实验室用燃烧法测定某种氨基酸（CxHyOzNp）的分子组成．取w g该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成CO₂、H₂O和N₂．现用图示装置进行实验（铁架台、铁夹、酒精灯等未画出）请回答下列有关问题：

（1）写出装置D中分别盛放的试剂：D

铜网

；
（2）检查装置气密性，进行如下操作后A中氨基酸开始反应，请用序号表示正确的操作顺序

③④②③①

．（实验操作：①使用酒精灯加热A处；②使用酒精灯加热D处；③打开活塞a，通入氧气； ④关闭活塞a，记录F装置的液面读数．）
（3）样品氨基酸充分燃烧后，待E装置气体冷却至室温后记录F装置的液面读数，请指出读数时应注意的问题：

读数时视线应与刻度线和凹液面最低点相切，移动量筒使E和F装置的液面相平

．
（4）通过该实验所能测定的数据，能否确定该氨基酸的分子式：

不能

．
II．室温下，将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到了蓝色沉淀．为了确定沉淀的组成，某研究性学习小组进行了以下试验和研究．
（1）【提出假说】
假设一：两者反应只生成CuCO₃沉淀；
假设二：两者反应只生成Cu（OH）₂沉淀；
假设三：

生成的是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物

；
（2）【理论探究】
查阅资料：CuCO₃和Cu（OH）₂均不带结晶水；K_SP〔CuCO₃〕=1.4×10^-10
K_SP〔Cu（OH）₂〕=5.6×10^-20若只由此数据结合适当计算来判断，最有可能正确的是假设

二

．
（3）【实验探究】
步骤一：将CuSO₄溶液倒入等浓度等体积的Na₂CO₃溶液中并搅拌，有蓝色沉淀生成．
步骤二：将沉淀从溶液中分离出来，其操作方法为：①过滤，②

洗涤

，③干燥．
步骤三：利用下图所示装置，进行定量分析：

①A装置中玻璃仪器的名称是U 形管．
②仪器组装好后首先要进行的实验操作是

检查装置的气密性

．
③实验结束时通入过量的空气的作用是保证装置中的水蒸气和CO₂被C、D装置完全吸收．
④数据记录：
（4）【实验结论】
利用上述数据初步判断该沉淀的成分是CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物质的量之比为

1：1

．若所得沉淀是纯净物而不是混合物，请写出该物质的化学式

Cu₂（OH）₂CO₃

．

	B装置的质量（g）	C装置的质量（g）	D装置的质量（g）
实验前	15.4	262.1	223.8
试验后	6.1	264.8	230.4

Answer 1

分析：I、氨基酸燃烧生成N₂、CO₂和H₂O，H₂O（g）被B瓶中浓H₂SO₄吸收，CO₂被C管中碱石灰吸收，D管中Cu网可以吸收未反应的O₂．这样，进入E瓶的只有N₂，排入F量筒中水的体积就是生成的N₂的体积．测出生成的CO₂、H₂O（g）的质量及N₂的体积，确定分子中三种元素原子个数比，由此确定最简式．再结合氨基酸相对分子质量可求氨基酸的分子式．
（1）为保证氨基酸完全燃烧需通过量的氧气，利用铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气，以防止影响N₂的体积的测定．
（2）先排除装置内空气，以免影响氮气体积测定，然后先加热铜网防止通入的氧气为反应而被收集，再通入氧气，加热氨基酸样品燃烧．
（3）保证内外压强相等，读数时应注意移动量筒使E和F装置的液面相平；视线应与刻度线和凹液面最低点相切．  
（4）该原理只能测出Wg该种氨基酸所含C元素、H元素、O元素的质量，据此可以确定其原子个数比，确定其最简式．若要确定分子式还需测定该氨基酸的相对分子质量．
II．（1）根据Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水猜测．
（2）根据溶度积估算相同铜离子浓度要沉淀需碳酸根浓度、氢氧根浓度．
（3）将沉淀从溶液中分离出来，其操作步骤一般为：①过滤，②洗涤，③干燥．
实验通过加热沉淀分解根据浓硫酸及碱石灰的增重确定沉淀的成分，仪器组装好后首先要进行的实验操作是检查装置的气密性．
（4）装置B内剩余的物质为氧化铜，装置C内盛放浓硫酸，吸收生成的水，根据装置C增重，确定生成水的质量；
装置D内盛放碱石灰，吸收生成的二氧化碳，根据装置D增重，确定生成二氧化碳质量；根据C原子、H原子守恒计算CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物质的量之比，并由此确定．

解答：解：I、（1）为保证氨基酸完全燃烧需通过量的氧气，利用铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气，以防止影响N₂的体积的测定，
故答案为：铜网；
（2）先排除装置内空气，以免影响氮气体积测定，然后先加热铜网防止通入的氧气为反应而被收集，再通入氧气，加热氨基酸样品燃烧，
故答案为：③④②③①；
（2）装置B内盛放浓硫酸，吸收生成的水，根据装置B增重，确定Wg该种氨基酸中含氢元素质量，装置C内盛放碱石灰，吸收生成的二氧化碳，根据装置C增重，确定Wg该种氨基酸中含碳元素质量，故答案为：H元素；O元素；
（3）利用排水法测定氮气的体积，确定Wg该种氨基酸中含氮元素质量．读氮气体积时应注意上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平，以保证管内压强应与外界大气压相等，视线应与凹液面最低处相平，
故答案为：读数时视线应与刻度线和凹液面最低点相切，移动量筒使E和F装置的液面相平；
（4）该原理只能测出Wg该种氨基酸所含C元素、H元素、O元素的质量，据此可以确定其原子个数比，确定其最简式．若要确定分子式还需测定该氨基酸的相对分子质量，
故答案为：不能；
II．（1）Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水，可能为二者混合物，
故答案为：生成的是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物；
（2）令铜离子的浓度为cmol/L，则铜离子开始沉淀时，所需碳酸根的浓度c（CO₃^2-）=

1.4×10-10

c

．
铜离子开始沉淀时，所需氢氧根的浓度c（OH^-）=

5.6×10-20 c

=

5.6 c

×10^-10．碳酸钠溶液呈碱性c（OH^-）＞10^-7，
所以最可能沉淀的是氢氧化铜，
故答案为：二；
（3）将沉淀从溶液中分离出来，过滤后需洗涤表面附着的一些可溶性物质．其操作步骤一般为：①过滤，②洗涤，③干燥．
实验通过加热沉淀分解根据浓硫酸及碱石灰的增重确定沉淀的成分，仪器组装好后首先要进行的实验操作是检查装置的气密性．
故答案为：步骤二：洗涤；   步骤三：②检查装置的气密性；
（4）由表可知水的质量为264.8g-262.1g=2.7g，物质的量为

2.7g

18g/mol

=0.15mol，由H原子守恒可知氢氧化铜为0.15mol．二氧化碳的质量为230.4g-223.8g=6.6g，物质的量为

6.6g

44g/mol

=0.15mol，由C原子守恒可知碳酸铜为0.15mol．
所以CuCO₃和Cu（OH）₂的物质的量之比为1：1．
所得沉淀是纯净物而不是混合物，则其化学式为 Cu₂（OH）₂CO₃．
故答案为：1：1； Cu₂（OH）₂CO₃．

点评：本题考查学生利用燃烧法确定有机物分子组成的知识，根据原子守恒法来解答，难度较大，关键在于理解实验原理．