Question

某化學小組四位同學欲測定銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)，探究過程如下：
【提出問題】測定銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)
【設計實驗】其中三位同學欲利用如圖所示裝置（圖中固定裝置已略去）．
①連接實驗裝置并檢查裝置氣密性．
②向裝置I中的錐形瓶加入2.0g的銅鋅合金樣品粉末，由注射緩緩注入稀硫酸，待到錐形瓶中不再產(chǎn)生氣體時，準確讀取注射器內(nèi)度數(shù)，減少10.5mL稀硫酸，同時立即夾緊彈簧夾，移出裝置Ⅲ中的導管，準確讀取量筒內(nèi)水的體積為214.0mL．（注：樣品中的雜質(zhì)不參加反應）
③裝置Ⅰ中剩余固體物質(zhì)經(jīng)過適當處理后，準確稱量其質(zhì)量1.4g．
④該小組的三位同學利用實驗裝置過程測得不同數(shù)據(jù)，計算銅鋅合金樣品中鋅的質(zhì)量分數(shù)．
甲同學利用裝置Ⅰ中反應前后固體的質(zhì)量進行計算；
乙同學利用裝置Ⅰ中加入稀硫酸的量進行計算；
丙同學利用裝置Ⅲ中量取水的體積進行計算，并查得：在標準狀況下，氫氣的密度為0.09g/L．
回答下列問題：
（1）步驟②加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體，目的是

 

．
（2）步驟③中稱量剩余固體之前的正確操作是過濾、

 

、干燥．
【反思評價】
（3）在步驟③中適當處理，如不干燥，則計算出合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)將

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）
（4）根據(jù)實驗測定的數(shù)據(jù)，上述三位同學乙同學無法進行計算樣品中鋅的質(zhì)量分數(shù)的原因，是缺少稀硫酸中

 

的數(shù)據(jù)．
【拓展探究】
（5）化學小組同學發(fā)現(xiàn)：按照丙同學的方案進行計算，致使實驗結(jié)果出現(xiàn)較大偏差．以下因素可能造成偏差的有

 

（填標號）．
①由于鋅和稀硫酸反應放熱
②移出裝置Ⅲ時，導管內(nèi)留存了一部分水
③實驗測量前，沒有排除裝置Ⅰ中的空氣
④數(shù)據(jù)處理時，未排除加入稀硫酸所占的體積．
【實踐運用】
（6）丁同學改進方法：將6.8g銅鋅樣品粉末加入燒杯中，緩緩注入50.0g稀硫酸，恰好完全反應后，秤得燒杯內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量為56.6g．式計算：
①生成氫氣的質(zhì)量

 

g．
②6.8g銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)．
③所用稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的簡單計算,金屬的化學性質(zhì),根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：（1）為了使鋅完全反應，步驟②加入稀硫酸應該至不再產(chǎn)生氣體為止；
（2）步驟③中稱量剩余固體之前的正確操作是過濾、洗滌、干燥；
（3）在步驟③中適當處理，如不干燥，則會導致計算出的鋅的質(zhì)量偏小，從而導致計算出合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)偏��；
（4）只有知道稀硫酸的體積、密度和硫酸的質(zhì)量分數(shù)才能夠計算鋅的質(zhì)量，進一步才能夠計算鋅的質(zhì)量分數(shù)；
（5）如果操作不當，或分析不全面，會影響實驗結(jié)果，甚至會導致實驗失��；
（6）反應前后的質(zhì)量差即為反應生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的質(zhì)量可以計算鋅和硫酸的質(zhì)量，進一步可以計算銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)和所用稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）步驟②加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體，目的是使鋅完全反應．
故填：使鋅完全反應．
（2）步驟③中稱量剩余固體之前的正確操作是過濾、洗滌、干燥．
故填：洗滌．
（3）在步驟③中適當處理，如不干燥，則會導致計算的鋅的質(zhì)量偏小，從而導致計算出合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)偏�。�
故填：偏�。�
（4）乙同學無法進行計算樣品中鋅的質(zhì)量分數(shù)的原因，是缺少稀硫酸中密度和質(zhì)量分數(shù)的數(shù)據(jù)．
故填：密度和質(zhì)量分數(shù)．
（5）化學小組同學發(fā)現(xiàn)：按照丙同學的方案進行計算，致使實驗結(jié)果出現(xiàn)較大偏差．以下因素可能造成偏差的有 ①②④（填標號）．
①由于鋅和稀硫酸反應放熱，會導致空氣受熱膨脹，一部分空氣會進入Ⅱ中，從而導致計算出的氫氣質(zhì)量偏大，進一步導致計算的鋅的質(zhì)量偏大，從而導致計算出的鋅的質(zhì)量分數(shù)偏大；
②移出裝置Ⅲ時，導管內(nèi)留存了一部分水，會導致計算出的氫氣質(zhì)量偏小，進一步導致計算的鋅的質(zhì)量偏小，從而導致計算出的鋅的質(zhì)量分數(shù)偏�。�
③實驗測量前，沒有排除裝置Ⅰ中的空氣，正好使計算的結(jié)果正確，即不影響實驗結(jié)果；
④數(shù)據(jù)處理時，未排除加入稀硫酸所占的體積，會導致計算出的氫氣質(zhì)量偏大，進一步導致計算的鋅的質(zhì)量偏大，從而導致計算出的鋅的質(zhì)量分數(shù)偏大．
故填：①②④．
（6）①生成氫氣的質(zhì)量為：6.8g+50.0g-56.6g=0.2g．
故填：0.2．
②設鋅的質(zhì)量為x，硫酸的質(zhì)量為y，
 Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，
 65   98          2
 x    y          0.2g

65

x

=

98

y

=

2

0.2g

，
x=6.5g，y=9.8g，
6.8g銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)為：

6.5g

6.8g

×100%=95.6%，
答：6.8g銅鋅合金中鋅的質(zhì)量分數(shù)為95.6%．
③所用稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為：

9.8g

50.0g

×100%=19.6%，
答：所用稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為19.6%．

點評：合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．