Question

I．實(shí)驗(yàn)室用燃燒法測定某種氨基酸（CxHyOzNp）的分子組成．取w g該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂．現(xiàn)用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（鐵架臺(tái)、鐵夾、酒精燈等未畫出）請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：

（1）寫出裝置D中分別盛放的試劑：D

銅網(wǎng)

；
（2）檢查裝置氣密性，進(jìn)行如下操作后A中氨基酸開始反應(yīng)，請(qǐng)用序號(hào)表示正確的操作順序

③④②③①

．（實(shí)驗(yàn)操作：①使用酒精燈加熱A處；②使用酒精燈加熱D處；③打開活塞a，通入氧氣； ④關(guān)閉活塞a，記錄F裝置的液面讀數(shù)．）
（3）樣品氨基酸充分燃燒后，待E裝置氣體冷卻至室溫后記錄F裝置的液面讀數(shù)，請(qǐng)指出讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題：

讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與刻度線和凹液面最低點(diǎn)相切，移動(dòng)量筒使E和F裝置的液面相平

．
（4）通過該實(shí)驗(yàn)所能測定的數(shù)據(jù)，能否確定該氨基酸的分子式：

不能

．
II．室溫下，將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入CuSO₄溶液中得到了藍(lán)色沉淀．為了確定沉淀的組成，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了以下試驗(yàn)和研究．
（1）【提出假說】
假設(shè)一：兩者反應(yīng)只生成CuCO₃沉淀；
假設(shè)二：兩者反應(yīng)只生成Cu（OH）₂沉淀；
假設(shè)三：

生成的是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物

；
（2）【理論探究】
查閱資料：CuCO₃和Cu（OH）₂均不帶結(jié)晶水；K_SP〔CuCO₃〕=1.4×10^-10
K_SP〔Cu（OH）₂〕=5.6×10^-20若只由此數(shù)據(jù)結(jié)合適當(dāng)計(jì)算來判斷，最有可能正確的是假設(shè)

二

．
（3）【實(shí)驗(yàn)探究】
步驟一：將CuSO₄溶液倒入等濃度等體積的Na₂CO₃溶液中并攪拌，有藍(lán)色沉淀生成．
步驟二：將沉淀從溶液中分離出來，其操作方法為：①過濾，②

洗滌

，③干燥．
步驟三：利用下圖所示裝置，進(jìn)行定量分析：

①A裝置中玻璃儀器的名稱是U 形管．
②儀器組裝好后首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是

檢查裝置的氣密性

．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入過量的空氣的作用是保證裝置中的水蒸氣和CO₂被C、D裝置完全吸收．
④數(shù)據(jù)記錄：
（4）【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
利用上述數(shù)據(jù)初步判斷該沉淀的成分是CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物質(zhì)的量之比為

1：1

．若所得沉淀是純凈物而不是混合物，請(qǐng)寫出該物質(zhì)的化學(xué)式

Cu₂（OH）₂CO₃

．

	B裝置的質(zhì)量（g）	C裝置的質(zhì)量（g）	D裝置的質(zhì)量（g）
實(shí)驗(yàn)前	15.4	262.1	223.8
試驗(yàn)后	6.1	264.8	230.4

Answer 1

分析：I、氨基酸燃燒生成N₂、CO₂和H₂O，H₂O（g）被B瓶中濃H₂SO₄吸收，CO₂被C管中堿石灰吸收，D管中Cu網(wǎng)可以吸收未反應(yīng)的O₂．這樣，進(jìn)入E瓶的只有N₂，排入F量筒中水的體積就是生成的N₂的體積．測出生成的CO₂、H₂O（g）的質(zhì)量及N₂的體積，確定分子中三種元素原子個(gè)數(shù)比，由此確定最簡式．再結(jié)合氨基酸相對(duì)分子質(zhì)量可求氨基酸的分子式．
（1）為保證氨基酸完全燃燒需通過量的氧氣，利用銅網(wǎng)和氧氣在加熱條件下反應(yīng)除去未反應(yīng)完氧氣，以防止影響N₂的體積的測定．
（2）先排除裝置內(nèi)空氣，以免影響氮?dú)怏w積測定，然后先加熱銅網(wǎng)防止通入的氧氣為反應(yīng)而被收集，再通入氧氣，加熱氨基酸樣品燃燒．
（3）保證內(nèi)外壓強(qiáng)相等，讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意移動(dòng)量筒使E和F裝置的液面相平；視線應(yīng)與刻度線和凹液面最低點(diǎn)相切．  
（4）該原理只能測出Wg該種氨基酸所含C元素、H元素、O元素的質(zhì)量，據(jù)此可以確定其原子個(gè)數(shù)比，確定其最簡式．若要確定分子式還需測定該氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量．
II．（1）根據(jù)Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水猜測．
（2）根據(jù)溶度積估算相同銅離子濃度要沉淀需碳酸根濃度、氫氧根濃度．
（3）將沉淀從溶液中分離出來，其操作步驟一般為：①過濾，②洗滌，③干燥．
實(shí)驗(yàn)通過加熱沉淀分解根據(jù)濃硫酸及堿石灰的增重確定沉淀的成分，儀器組裝好后首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置的氣密性．
（4）裝置B內(nèi)剩余的物質(zhì)為氧化銅，裝置C內(nèi)盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據(jù)裝置C增重，確定生成水的質(zhì)量；
裝置D內(nèi)盛放堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)裝置D增重，確定生成二氧化碳質(zhì)量；根據(jù)C原子、H原子守恒計(jì)算CuCO₃和Cu（OH）₂，在沉淀中二者的物質(zhì)的量之比，并由此確定．

解答：解：I、（1）為保證氨基酸完全燃燒需通過量的氧氣，利用銅網(wǎng)和氧氣在加熱條件下反應(yīng)除去未反應(yīng)完氧氣，以防止影響N₂的體積的測定，
故答案為：銅網(wǎng)；
（2）先排除裝置內(nèi)空氣，以免影響氮?dú)怏w積測定，然后先加熱銅網(wǎng)防止通入的氧氣為反應(yīng)而被收集，再通入氧氣，加熱氨基酸樣品燃燒，
故答案為：③④②③①；
（2）裝置B內(nèi)盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據(jù)裝置B增重，確定Wg該種氨基酸中含氫元素質(zhì)量，裝置C內(nèi)盛放堿石灰，吸收生成的二氧化碳，根據(jù)裝置C增重，確定Wg該種氨基酸中含碳元素質(zhì)量，故答案為：H元素；O元素；
（3）利用排水法測定氮?dú)獾捏w積，確定Wg該種氨基酸中含氮元素質(zhì)量．讀氮?dú)怏w積時(shí)應(yīng)注意上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面相平，以保證管內(nèi)壓強(qiáng)應(yīng)與外界大氣壓相等，視線應(yīng)與凹液面最低處相平，
故答案為：讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與刻度線和凹液面最低點(diǎn)相切，移動(dòng)量筒使E和F裝置的液面相平；
（4）該原理只能測出Wg該種氨基酸所含C元素、H元素、O元素的質(zhì)量，據(jù)此可以確定其原子個(gè)數(shù)比，確定其最簡式．若要確定分子式還需測定該氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量，
故答案為：不能；
II．（1）Cu（OH）₂和CuCO₃都不溶于水，可能為二者混合物，
故答案為：生成的是CuCO₃和Cu（OH）₂的混合物；
（2）令銅離子的濃度為cmol/L，則銅離子開始沉淀時(shí)，所需碳酸根的濃度c（CO₃^2-）=

1.4×10-10

c

．
銅離子開始沉淀時(shí)，所需氫氧根的濃度c（OH^-）=

5.6×10-20 c

=

5.6 c

×10^-10．碳酸鈉溶液呈堿性c（OH^-）＞10^-7，
所以最可能沉淀的是氫氧化銅，
故答案為：二；
（3）將沉淀從溶液中分離出來，過濾后需洗滌表面附著的一些可溶性物質(zhì)．其操作步驟一般為：①過濾，②洗滌，③干燥．
實(shí)驗(yàn)通過加熱沉淀分解根據(jù)濃硫酸及堿石灰的增重確定沉淀的成分，儀器組裝好后首先要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置的氣密性．
故答案為：步驟二：洗滌；   步驟三：②檢查裝置的氣密性；
（4）由表可知水的質(zhì)量為264.8g-262.1g=2.7g，物質(zhì)的量為

2.7g

18g/mol

=0.15mol，由H原子守恒可知?dú)溲趸�銅為0.15mol．二氧化碳的質(zhì)量為230.4g-223.8g=6.6g，物質(zhì)的量為

6.6g

44g/mol

=0.15mol，由C原子守恒可知碳酸銅為0.15mol．
所以CuCO₃和Cu（OH）₂的物質(zhì)的量之比為1：1．
所得沉淀是純凈物而不是混合物，則其化學(xué)式為 Cu₂（OH）₂CO₃．
故答案為：1：1； Cu₂（OH）₂CO₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生利用燃燒法確定有機(jī)物分子組成的知識(shí)，根據(jù)原子守恒法來解答，難度較大，關(guān)鍵在于理解實(shí)驗(yàn)原理．