Question

聪聪同学在实验室帮老师整理废弃药品时发现一瓶没有标签的绿色粉末，对其组成很好奇．征得老师允许后，设计了以下实验进行探究．

操作步骤	实验现象	结论或化学反应方程式
取少量样品置于试管中，加入足量稀硫酸，将试管用导管与澄清石灰水相连．	①产生大量气体，使石灰水变浑浊． ②样品全部溶解，溶液呈蓝色．	①样品中含有______离子 ②样品中含有______离子
在上述蓝色溶液中，插入一根洁净的铁丝．	①铁丝表面缓缓产生少量气泡． ②片刻后铁丝表面出现红色物质．	①______ ②______ （均用方程式表示）

为了进一步确定该物质的元素组成，查阅部分资料后，他继续进行了实验．
[资料查阅]白色的无水硫酸铜可做吸水剂，遇水会变成蓝色．
[实验步骤]

①如图搭建实验仪器，并检验装置的气密性．
②在A装置中装入11.1g绿色粉末．关闭K₁，打开K₂、K₃，持续通入适量N₂．
③关闭K₂、K₃，分别称量装置B、C、D的质量，记录数据．
④打开K₃，点燃酒精灯加热绿色粉末直至装置C中无气泡产生时，关闭K₃，熄灭酒精灯．分别称量装置B、C、D的质量，记录数据．
⑤待A冷却后，打开K₁、K₃，持续通入适量CO，再次点燃酒精灯加热．
⑥当A中粉末全部变红后，熄灭酒精灯．试管冷却后，关闭K₁．称量装置A、B、C、D的质量，记录数据．
[实验现象和数据处理]

	装置A	装置B	装置C	装置D
第一次 加热后	绿色粉末变黑色	______ 质量增加0.9g	出现白色沉淀， 质量增加2.2g	无明显变化 质量不改变
第二次 加热后	黑色粉末变红色 质量为6.4g	无明显变化， 质量不改变	沉淀先增加后部分溶解； 质量增加	无明显变化 质量不改变

[实验分析与反思]
1、老师看了实验方案后认为，从环保的角度来看，此装置有一个缺陷，建议装置D后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤______（填实验步骤的序号）中点燃．
2、步骤②通入氮气的目的是：______．
[实验结论]该绿色粉末的组成元素是：______；各元素的质量比为：______（写出计算过程）

Answer

此题为物质的推断题，完成此题，可以依据题干提供的信息，样品中加入稀硫酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生，说明生成了二氧化碳，则样品中含有碳酸根离子，所得溶液与铁接触能生成红色固体，则有铜生成，说明溶液中含有铜离子，铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，无水硫酸铜遇水会变成蓝色，根据生成水的质量可以求得氢元素和氧元素的质量，根据红色粉末的质量可以求得铜的质量以及与铜结合的氧元素的质量，根据石灰水增加的量可以求得二氧化碳的质量，从而求得碳元素以及其中所含氧元素的质量．
【解析】
实验探究：样品中加入稀硫酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生，说明生成了二氧化碳，则样品中含有碳酸根离子，所得溶液呈蓝色，说明含有铜离子，与铁接触能生成红色固体，则有铜生成，有气泡产生，则说明还有硫酸，铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，能与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，所以本题答案为：
操作步骤 实验步骤 结论或化学方程式
    ①碳酸根（CO32- ）
②铜（Cu2+）
    ①Fe+H2SO4═H2↑+FeSO4     
②Fe+CuSO4═Cu+FeSO4

[实验现象和处理]无水硫酸铜质量增加，则有水生成，白色粉末会变蓝，所以本题答案为：

  装置A 装置B 装置C 装置D
    白色粉末变蓝色    

[实验分析与反思]1、实验中使用了一氧化碳，一氧化碳是有毒的气体，易造成空气污染，需要在⑤后进行尾气处理，所以本题答案为：⑤；
2、为保证实验数据的可靠性，需排除其他物质造成的干扰，可以先将装置中的空气排尽，所以本题答案为：将试管内的空气排尽，以免其中有物质和绿色粉末反应；
[实验结论]根据实验可以看出，绿色粉末经过反应能生成氧化铜、水和二氧化碳，所以含有铜、碳、氢、氧四种元素，铜的质量为6.4g，氧化铜的化学式为CuO，所以氧化铜所含的氧元素的质量为1.6g，生成的水的质量为0.9g，所以氢元素的质量为×0.9g=0.1g，所以水中所含氧元素的质量为0.9g-0.1g=0.8g，生成二氧化碳的质量为2.2g，所以碳元素的质量为×2.2g=0.6g，所以二氧化碳中所含氧元素的质量为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，所以本题答案为：Cu、C、O、H；Cu：C：H：O═64：6：1：40．