Question

10．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，提出問題：“測(cè)定水的組成還有其他的方法嗎？”經(jīng)過討論后，得到了肯定的答案，邀請(qǐng)你一起對(duì)此展開探究．

【查閱資料】D裝置球形管中堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣．它們不但能吸收水，還能吸收CO₂，寫出氫氧化鈉與 CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O
【設(shè)計(jì)方案】甲同學(xué)利用氫氣還原氧化銅的原理和上圖裝置及藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（操作規(guī)范）．A 裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
【分析交流】當(dāng)玻璃管中固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時(shí)，實(shí)驗(yàn)后測(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1：8．
【數(shù)據(jù)處理】在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生氫氣 0.2g，共消耗稀硫酸 50g，請(qǐng)依據(jù)化學(xué)方程式求出該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【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)）．

Answer 1

分析 【查閱資料】根據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水進(jìn)行分析；
【設(shè)計(jì)方案】根據(jù)鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣進(jìn)行分析；
【分析交流】根據(jù)“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”，則可推測(cè)算得水中氧元素的質(zhì)量，氫元素的質(zhì)量；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)化學(xué)方程式和生成氫氣的質(zhì)量計(jì)算參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量，然后計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【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．

解答 解：【查閱資料】氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
【設(shè)計(jì)方案】鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，化學(xué)方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
【分析交流】根據(jù)“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”，則可推測(cè)算得水中氧元素的質(zhì)量是1.6g，氫元素的質(zhì)量是1.82g-1.6g=0.22g，則水中H、O元素的質(zhì)量比為：0.22g：1.6g=1.1：8，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；
【數(shù)據(jù)處理】設(shè)參加反應(yīng)的硫酸質(zhì)量為x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
     98        2
      x        0.2g
     $\frac{98}{x}$=$\frac{2}{0.2g}$
      x=9.8g
所以該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{9.8g}{50g}$×100%=19.6%；
【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．
故答案為：【查閱資料】2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
【設(shè)計(jì)方案】Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
【分析交流】1.1：8，1：8；
【數(shù)據(jù)處理】所以該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.6%；
【分析交流】在D裝置后面再連接一個(gè)干燥管．

點(diǎn)評(píng) 通過計(jì)算可以確定物質(zhì)的組成，這是近年來�？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．