Question

某課外活動小組對紅褐色銅粉（含炭）樣品進行實驗，所用裝置如圖所示（圖中部分儀器裝置已略去）．

回答下列問題：
（一）實驗目的

 

．
（二）實驗用品
儀器：大試管、硬質玻璃管、干燥管、酒精燈、鐵架臺等．
藥品：紅褐色銅粉（含炭）樣品、氯酸鉀、二氧化錳、堿石灰（固體NaOH和CaO的混合物，對某此氣體如CO₂、水蒸氣等具有很強的吸收能力）等．
（3）實驗內容

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	化學方程式
檢查裝置的氣密性．在A中裝入制氧藥品，稱量wg樣品裝入C中，稱量D（堿石灰和干燥管，下同）的質量為m1g．連接好裝置．
對A進行加熱．
對C進行加熱，當C中藥品充分反應后，停止加熱．
冷卻后，稱量D的質量為m2g．

（4）計算
紅褐色銅粉中銅的質量分數(shù)=

 

（用含w、m₁、m₂的代數(shù)式表示）．
（5）問題和討論
實驗完畢后，老師評議說：按以上設計進行實驗，即使C中反應完全，D中吸收完全，也得不出正確結果．經(jīng)討論，有同學認為應在A和C之間加一裝置，再次實驗后，得到了較正確的結果．在A和C之間應加入的裝置是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,金屬的化學性質,碳的化學性質

專題：科學探究

分析：（1）根據(jù)實驗過程和實驗裝置來判斷實驗目的；
（3）根據(jù)銅和碳的化學性質及各裝置的用途來判斷每一步驟中現(xiàn)象并寫出化學方程式；
（4）根據(jù)圖中裝置及實驗目的可以知道D裝置是用來吸收二氧化碳的，所以可以根據(jù)碳元素的質量守恒來完成該題的解答；
（5）吸收二氧化碳用堿石灰，而反應開始生成的氣體會帶出一部分水蒸氣解答．

解答：解：
（1）實驗中用的是過量的碳粉來還原氧化銅的，所以制得的銅中含有碳粉，那么該實驗的目的就是來探究銅粉在混合物中的質量分數(shù)的；
（3）根據(jù)實驗目的可以知道若驗證銅的質量分數(shù)，可以用氧氣來與之反應，然后測量質量進行求算，所可以判斷在B中所發(fā)生的反應為過氧化氫溶液和二氧化錳的反應，所以可以知道該裝置中所發(fā)生的反應為過氧化氫和二氧化錳的反應，故可以寫出化學方程式，而實驗現(xiàn)象為：在B和E裝置中產(chǎn)生氣泡，生成的氧氣通入被加熱的碳粉和銅粉的混合物中，銅和碳都會和氧氣反應，以可以寫出該反應的化學方程式，所以原來紅色的銅和黑色的碳組成的混合物要全部變?yōu)楹谏��?br />（4）根據(jù)（三）可以知道D管吸收了二氧化碳，所以可以知道D管的質量變化即為生成的氣體二氧化碳的質量，根據(jù)質量守和定律可以知道，二氧化碳中的碳的質量即為碳粉的質量，所以碳的質量=（m₂-m₁）×

12

44

×100%，那么銅的質量分數(shù)為：

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%
（5）過氧化氫溶液分解產(chǎn)生的氧氣逸出時會帶出一部分水蒸氣，被D裝置吸收，而使測得的二氧化碳氣體的質量增加，即碳的質量增加，所以會使測量結果偏小，為了防止水蒸氣影響實驗結果，可以在A和C之間加一個盛有堿石灰的干燥管，從而使結果盡可能的準確．
答案：
（1）測定銅粉在混合物中的質量分數(shù)；
（3）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
灰黑色的固體逐漸變?yōu)楹谏?nbsp; C+O₂

△   .

CO₂ 2Cu+O₂

△   .

2CuO 
 （4）

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%

（5）干燥管（內裝堿石灰）

點評：熟練掌握碳和銅的化學性質，知道氧氣的實驗室制法并會書寫化學方程式，對于用固體和液體制取氣體的方法，在生成氣體時容易帶出水蒸氣，如果水蒸氣能夠干擾實驗現(xiàn)象要注意對氣體進行干燥，防止干擾實驗現(xiàn)象．