Question

【題目】堿式碳酸鈷［Co4（OH）,（CO3）4］常用作電子材料、磁性材料的添加劑，難溶于水，受熱時(shí)可分解生成三種氧化物。為了確定其組成，某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置（不完整）進(jìn)行試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①稱(chēng)取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，稱(chēng)量乙、丙裝置的質(zhì)量；

②按如圖所示裝置組裝好儀器，…… ；

③加熱硬質(zhì)玻璃管，當(dāng)乙裝置中 ……，停止加熱；

④打開(kāi)活塞a，緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘后，稱(chēng)量乙、丙裝置的質(zhì)量；

⑤計(jì)算。

（1）從下列圖示選出合理的裝置填于方框中，使整套實(shí)驗(yàn)裝置完整（選填字母序號(hào)，可重復(fù)選）

甲： 乙： 丙：

甲裝置的作用是 。

（2）步驟②中省略的實(shí)驗(yàn)操作為 ；

步驟③中乙裝置的現(xiàn)象為 ；

步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘的目的是 。

（3）若按正確裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得如下數(shù)據(jù)。

	乙裝置的質(zhì)量/g	丙裝置的質(zhì)量/g
加熱前	80.00	62.00
加熱后	80.36	62.88

則該堿式碳酸鈷的化學(xué)式為_(kāi)____________。

（4）CO2和SO2均為酸性氣體，性質(zhì)相似。為了比較亞硫酸和碳酸的酸性強(qiáng)弱，某同學(xué)用如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象____________。

②若將SO2通入水中至飽和，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明亞硫酸是弱酸，實(shí)驗(yàn)方案為_(kāi)___________。

Answer 1

【答案】（1）D A D吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

（2）檢驗(yàn)裝置氣密性不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)將生成的CO2和水全部趕入乙和丙中吸收（3）Co3（OH）4（CO3）2 （4）①品紅色溶液不變色，澄清石灰水變渾濁②首先測(cè)得亞硫酸飽和溶液的pH，然后取一定體積的飽和溶液稀釋100倍再測(cè)pH，若△pH<2，則說(shuō)明亞硫酸未完全電離，是弱酸

【解析】

試題分析：（1）利用空氣先通過(guò)裝置D干燥管中的堿石灰除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，剩余氣體把生成的水蒸氣和二氧化碳趕入裝置乙和丙完全吸收，玻璃管中加熱分解堿式碳酸鈷[Cox（OH）y（CO3）z]，生成氣體通過(guò)裝置A中的濃硫酸吸收水蒸氣測(cè)定生成水的質(zhì)量，通過(guò)裝置D中堿石灰吸收生成的二氧化碳?xì)怏w測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量，最后的堿石灰干燥管防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置丙影響測(cè)定結(jié)果，甲裝置的作用是吸收空氣中的H2O和CO2，減少實(shí)驗(yàn)誤差；（2）步驟②中省略的實(shí)驗(yàn)操作為檢驗(yàn)裝置氣密性；③加熱玻璃管，當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生，即堿式碳酸鈷分解完畢，步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘，將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中，以免影響測(cè)量結(jié)果；（3）堿式碳酸鈷樣品3.65g，反應(yīng)前乙裝置的質(zhì)量為80.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為80.36g，故生成水的質(zhì)量為80.36g-80.00g=0.36g，物質(zhì)的量為0.36g÷18g/mol=0.02mol；反應(yīng)前丙裝置的質(zhì)量為62.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為62.88g，生成二氧化碳的質(zhì)量為62.88g-62.00g=0.88g，物質(zhì)的量為0.88g÷44g/mol＝0.02mol，故Co的質(zhì)量為3.65g-0.02mol×2×17g/mol-0.02mol×60g/mol=1.77g，故Co原子物質(zhì)的量為：1.77g÷59g/mol＝0.03mol，根據(jù)Co、H、C元素守恒可知，x：y：z=0.03mol：0.02mol×2：0.02mol=3：4：2，故堿式碳酸鈷的化學(xué)式為Co3（OH）4（CO3）2；（4）①根據(jù)裝置圖可知，二氧化硫通入碳酸氫鈉溶液中能產(chǎn)生二氧化碳，通過(guò)裝置A中高錳酸鉀溶液，二氧化硫被吸收，品紅可以檢驗(yàn)二氧化硫被吸收干凈，再通過(guò)裝置B中澄清石灰水，石灰水變混濁，說(shuō)明在碳酸氫鈉溶液中有二氧化碳產(chǎn)生，所以該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑楸容^亞硫酸與碳酸酸性的強(qiáng)弱，因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象品紅色溶液不變色，澄清石灰水變渾濁；②證明亞硫酸是弱電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案為：用pH計(jì)可測(cè)定溶液中氫離子的濃度，然后取一定體積的飽和溶液稀釋10倍再測(cè)pH，若pH差小于1，說(shuō)明亞硫酸是弱酸或用中和滴定法，根據(jù)氫氧化鈉溶液的體積可知溶液中亞硫酸的濃度，比較亞硫酸的濃度和氫離子的濃度，若亞硫酸的濃度大于氫離子的濃度，則亞硫酸為弱酸。