Question

某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用電解水的方法測(cè)定水的組成后，提出問(wèn)題：“測(cè)定水的組成還有其他的方法嗎？”經(jīng)過(guò)討論后，得到了肯定的答案，邀請(qǐng)你一起對(duì)此展開(kāi)探究．

【設(shè)計(jì)方案】甲同學(xué)利用氫氣還原氧化銅的原理和如圖裝置及藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（操作規(guī)范）．洗氣瓶B中濃硫酸的作用為

 

【實(shí)驗(yàn)探究】當(dāng)玻璃管中固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得：
①裝置C的玻璃管和其中固體的總質(zhì)量在反應(yīng)后減少了1.6g；
②裝置D的干燥管和其中物質(zhì)的總質(zhì)量在反應(yīng)后增加了1.82g，用此數(shù)據(jù)算得水中H、O元素的質(zhì)量比為

 

，而由水的化學(xué)式算得H、O元素的質(zhì)量比為

 

．
【分析交流】針對(duì)上述結(jié)果與理論值有偏差，乙同學(xué)認(rèn)為：該裝置存在缺陷，此觀點(diǎn)得到了大家的認(rèn)同，你對(duì)此改進(jìn)的方法是

 

 （假設(shè)生成的水完全被D中堿石灰吸收，裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計(jì)）．小組同學(xué)用改進(jìn)后的裝置重新實(shí)驗(yàn)得到了正確結(jié)果．
【意外發(fā)現(xiàn)】丙同學(xué)不小心將反應(yīng)后的少量紅色固體a灑落到足量稀硫酸中了，發(fā)現(xiàn)除了有紅色固體b以外，溶液的顏色由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色．
[提出問(wèn)題】銅與稀硫酸是不反應(yīng)的，這里溶液的顏色為什么會(huì)變藍(lán)呢？
【查閱資料】
①CuO被還原的過(guò)程中會(huì)有Cu₂O生成，Cu₂O也能被還原在Cu；
②Cu₂O固體是紅色的，它一稀硫酸的反應(yīng)為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．
【得出結(jié)論】紅色固體a中含有Cu₂O．
【分析交流】紅色固體a中含有Cu₂O是否會(huì)影響水組成的測(cè)定結(jié)果

 

 （填“影響”或“不影響”）．
【提出猜想】針對(duì)紅色固體a的成分，小組同學(xué)提出猜想①是：Cu₂O和Cu；猜想②是：

 

．
【拓展探究】丁同學(xué)利用改進(jìn)后的裝置及藥品重新實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后固體質(zhì)量的方法去確定哪種猜想成立，他已稱得：①玻璃管的質(zhì)量；②反應(yīng)前紅色固體a和玻璃管的總質(zhì)量，完全反應(yīng)后，你認(rèn)為他還需要稱量

 

的質(zhì)量．
【教師點(diǎn)撥】稱取一定質(zhì)量的紅色固體a與足量的稀硫酸充分反應(yīng)后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后再稱量紅色固體b的質(zhì)量，也可以確定哪種猜想成立．
【定量分析】小組同學(xué)再次實(shí)驗(yàn)，他們開(kāi)始稱取質(zhì)量為3.6g的紅色固體a，與足量的稀硫酸完全反應(yīng)后得到紅色固體b為2g．假如3.6g紅色固體a都是Cu₂O，請(qǐng)你計(jì)算出生成銅的質(zhì)量（利用Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．進(jìn)行計(jì)算，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）；然后，通過(guò)與實(shí)際得到的固體2g進(jìn)行比較，判斷猜想

 

成立（填①或②）．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的干燥（除水）,氫氣的制取和檢驗(yàn),酸的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算,氫氣的化學(xué)性質(zhì)與燃燒實(shí)驗(yàn)

專題：科學(xué)探究

分析：【設(shè)計(jì)方案】根據(jù)濃硫酸具有吸水性進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)氧化銅減少的質(zhì)量和堿石灰增加的質(zhì)量進(jìn)行分析；
【分析交流】根據(jù)空氣中含有水和二氧化碳進(jìn)行分析；
【分析交流】根據(jù)玻璃管中固體減少的質(zhì)量就是生成的水中氧元素的質(zhì)量，紅色固體a中含有Cu₂O不影響對(duì)水的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析；
【拓展探究】根據(jù)玻璃管的質(zhì)量，反應(yīng)前后紅色固體a和玻璃管的總質(zhì)量都已經(jīng)稱量，如果再知道生成水的質(zhì)量，就可以確定紅色固體a的成分進(jìn)行分析；
【定量分析】根據(jù)化學(xué)方程式和題中的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算可以確定紅色固體a的成分．

解答：解：【設(shè)計(jì)方案】洗氣瓶B中濃硫酸的作用是吸收水，所以洗氣瓶B中濃硫酸的作用為：干燥氫氣；
【實(shí)驗(yàn)探究】通過(guò)題中的數(shù)據(jù)，計(jì)算得出水中氧元素的質(zhì)量是1.6g，氫元素的質(zhì)量是1.82g-1.6g=0.22g，所以水中H、O元素的質(zhì)量比為：0.22g：1.6g=11：80，由水的化學(xué)式算得H、O元素的質(zhì)量比為：（1×2）：（16×1）=1：8；
【分析交流】因?yàn)榭諝庵械乃�、二氧化碳進(jìn)入了干燥管，影響了結(jié)果，所以應(yīng)該在D裝置后面再連接一個(gè)干燥管，這樣能夠防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D中；
【分析交流】紅色固體a中含有Cu₂O不影響水測(cè)定結(jié)果，因?yàn)椴ＡЧ苤泄腆w減少的質(zhì)量就是生成的水中氧元素的質(zhì)量，和固體的成分無(wú)關(guān)；
【提出猜想】猜想②應(yīng)該是氧化亞銅；
【拓展猜想】因?yàn)橥耆�反�?yīng)后銅的質(zhì)量通過(guò)稱量可以計(jì)算出來(lái)，如果知道反應(yīng)生成的水的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式可以求出反應(yīng)生成銅的質(zhì)量，再和通過(guò)稱量計(jì)算出的銅的質(zhì)量比較，就可以確定固體的組成，因此還需要稱量反應(yīng)后紅色固體a和玻璃管的質(zhì)量；
【定量分析】
設(shè)3.6g紅色固體a都是Cu₂O，則完全反應(yīng)后生成銅的質(zhì)量為x，
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144              64
3.6g             x

144

3.6g

=

64

x

x=1.6g
由于1.6g＜2g，因此紅色固體a中含有Cu₂O和Cu．
故答案為：【設(shè)計(jì)方案】干燥氫氣；
【實(shí)驗(yàn)探究】11：80，1：8；
【分析交流】在D裝置后，再連接一個(gè)盛堿石灰的干燥管，防止空氣中的水蒸氣和CO₂加入D裝置；
【分析交流】不影響；
【提出猜想】Cu₂O；
【拓展探究】反應(yīng)后紅色固體和玻璃管的總質(zhì)量；
【定量分析】①．
解：設(shè)生成銅的質(zhì)量為x
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144              64
3.6g             x

144

3.6g

=

64

x

x=1.6g
由于1.6g＜2g，因此紅色固體a中含有Cu₂O和Cu．

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)計(jì)算可以確定物質(zhì)的組成，這是近年來(lái)�？嫉膬�(nèi)容之一，既是重點(diǎn)、又是難點(diǎn)，要仔細(xì)領(lǐng)會(huì)、全面掌握．