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)計了如圖所示的裝置（不完整）進行試驗。

實驗步驟如下：

①稱取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，稱量乙、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，當乙裝置中 ……，停止加熱；

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

⑤計算。

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

甲： 乙： 丙：

甲裝置的作用是 。

（2）步驟②中省略的實驗操作為 ；

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）若按正確裝置進行實驗，測得如下數(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_____________。

（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弱，某同學(xué)用如下裝置進行實驗。

①寫出該實驗?zāi)苓_到實驗?zāi)康牡膶嶒灛F(xiàn)象____________。

②若將SO2通入水中至飽和，請設(shè)計實驗證明亞硫酸是弱酸，實驗方案為____________。

Answer 1

【答案】（1）D A D吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，減少實驗誤差。

（2）檢驗裝置氣密性不再有氣泡產(chǎn)生時將生成的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pH，若△pH<2，則說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]，生成氣體通過裝置A中的濃硫酸吸收水蒸氣測定生成水的質(zhì)量，通過裝置D中堿石灰吸收生成的二氧化碳氣體測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入裝置丙影響測定結(jié)果，甲裝置的作用是吸收空氣中的H2O和CO2，減少實驗誤差；（2）步驟②中省略的實驗操作為檢驗裝置氣密性；③加熱玻璃管，當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，通過裝置A中高錳酸鉀溶液，二氧化硫被吸收，品紅可以檢驗二氧化硫被吸收干凈，再通過裝置B中澄清石灰水，石灰水變混濁，說明在碳酸氫鈉溶液中有二氧化碳產(chǎn)生，所以該實驗的實驗?zāi)康臑楸容^亞硫酸與碳酸酸性的強弱，因此該實驗?zāi)苓_到實驗?zāi)康牡膶嶒灛F(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)的實驗方案為：用pH計可測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pH，若pH差小于1，說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。