Question

20．探究一：為除去銅片中混有的少量鐵片，并測(cè)定該混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，現(xiàn)有如下A、B兩組實(shí)驗(yàn)方案．
A：稱取一定質(zhì)量的樣品$\frac{加入足量的稀鹽酸}{攪拌}$過濾、洗滌、干燥、稱量所得固體質(zhì)量
B：稱取一定質(zhì)量的樣品$\frac{加入足量的硫酸銅溶液}{攪拌}$過濾、洗滌、干燥、稱量所得固體質(zhì)量
（1）兩種方案，你認(rèn)為不能達(dá)到目的是B（填“A”或“B”），理由是生成的銅蓋在鐵片表面，使鐵不能完全反應(yīng)．
（2）在你所選取的方案中，若采用加熱烘干的方式干燥濾渣，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”、“不變”或“無(wú)法判斷”）．
探究二：某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時(shí)有較多的氣泡放出．生成的是什么氣體呢？同學(xué)們決定進(jìn)行探究．探究前老師提示，該反應(yīng)生成的氣體只有一種．
【提出猜想】放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂，提出猜想的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律．
【查閱資料】SO₂易溶于水，化學(xué)性質(zhì)與二氧化碳有相似之處，它能使澄清石灰水變渾濁，生成CaSO₃．
【方案設(shè)計(jì)】依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗(yàn)方法是用帶火星的木條．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為是SO₂，則只需將放出的氣體通入澄清石灰水中，看澄清石灰水是否變渾濁．寫出SO₂與Ca（OH）₂反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃+H₂O．
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如下組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體．

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是H₂．
探究三：在銅的冶煉史中我國(guó)勞動(dòng)人民有一項(xiàng)重大發(fā)明是“濕法冶金”．在五千年前我國(guó)勞動(dòng)人民還會(huì)使用木炭煉銅．在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里模擬煉銅，既可用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置（見圖甲），又能用改進(jìn)的微型實(shí)驗(yàn)裝置（見圖乙）．化學(xué)興趣小組采用圖乙裝置，開展以下探究活動(dòng)：
【提出問題】木炭與CuO反應(yīng)所得紅色固體中含有什么物質(zhì)？

【查閱資料】
（1）木炭與CuO的反應(yīng)是：C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，若該反應(yīng)進(jìn)行的不徹底，產(chǎn)物中還有氧化亞銅（Cu₂O）
（2）Cu₂O是紅色固體，能與稀硫酸反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O
作出猜想】紅色固體的成分：
①全部是Cu；②全部是Cu₂O；③是Cu和Cu₂O的混合物．
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）取木炭、CuO兩種黑色粉末適量，再取少許CaCl₂（能降低反應(yīng)溫度，加快反應(yīng)速率）均勻混合，然后將黑色粉末裝入長(zhǎng)柄V形玻璃管的直管內(nèi)．
（2）按圖乙連好實(shí)驗(yàn)裝置，然后加熱反應(yīng)物；2分鐘后，黑色粉末出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象，同時(shí)澄清的石灰水變渾濁，此時(shí)停止加熱．
（3）待玻璃管冷卻后，提取里面的紅色固體，進(jìn)行如下的驗(yàn)證：

步驟	現(xiàn)象	結(jié)論
①取1.44g紅色固體裝入試管，滴入足量的稀硫酸，充分反應(yīng)	紅色固體部分減少，溶為變?yōu)樗{(lán)色	猜想①錯(cuò)誤
②濾出試管中殘留的紅色固體，洗滌干燥，稱其質(zhì)量為1.04g	/	猜想②正確

【評(píng)價(jià)反思】
使用圖乙裝置與使用圖甲裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約藥品（寫出1條即可）．

Answer 1

分析 探究一：（1）鐵與硫酸銅反應(yīng)時(shí)生成的銅會(huì)附著在鐵的表面，使反應(yīng)不能徹底進(jìn)行．
（2）銅在高溫下會(huì)與氧氣反應(yīng)，烘干后質(zhì)量增大；
探究二：提出猜想：進(jìn)行猜想要考慮到反應(yīng)前后元素種類不變；
【方案設(shè)計(jì)】（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律考慮；
（2）根據(jù)題中信息結(jié)合化學(xué)方程式的寫法考慮；
結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
探究三：【作出猜想】根據(jù)兩種物質(zhì)都有考慮；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（2）據(jù)反應(yīng)C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑可知，反應(yīng)過程中有二氧化碳產(chǎn)生，故石灰水會(huì)變渾濁；
（3）據(jù)紅色固體部分減少，推測(cè)含有Cu₂O；據(jù)銅的質(zhì)量推測(cè)原固體中含有銅單質(zhì)；
【評(píng)價(jià)反思】微型實(shí)驗(yàn)裝置藥品用量較少，節(jié)約藥品．

解答 解：
探究一：（1）鐵與硫酸銅反應(yīng)時(shí)生成的銅會(huì)附著在鐵的表面，使反應(yīng)不能徹底進(jìn)行，所以B方案不能達(dá)到目的．
（2）銅在高溫下會(huì)與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，烘干后質(zhì)量增大，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 偏��；
探究二：鐵粉投入硫酸銅溶液中，反應(yīng)前含有S、O、H、Cu元素，依據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得出猜想；
【方案設(shè)計(jì)】（1）氧氣具有助燃性，可以通過檢驗(yàn)氣體的助燃效果進(jìn)行判斷；
故為：用帶火星的木條檢驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃；
（2）二氧化硫和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成亞硫酸鈣和水；化學(xué)方程式為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；
結(jié)論：A裝置中溶液不變渾濁，說明沒有二氧化硫，H₂可以使CuO還原成紅色的Cu，故產(chǎn)生的氣體為氫氣；
探究三：【作出猜想】紅色固體的成分：③既有Cu也有Cu₂O．
【實(shí)驗(yàn)探究】
（2）據(jù)反應(yīng)C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑可知，反應(yīng)過程中有二氧化碳產(chǎn)生，故石灰水會(huì)變渾濁；
（3）紅色固體部分減少，推測(cè)含有Cu₂O，故滴入的應(yīng)是稀硫酸，氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、銅和水，故溶液變?yōu)樗{(lán)色，所以猜想①錯(cuò)誤；
由化學(xué)方程式Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O知，每144份質(zhì)量的氧化亞銅反應(yīng)會(huì)生成64份質(zhì)量的銅，若有1.44g的氧化亞銅反應(yīng)會(huì)生成0.64g的銅，而實(shí)際收集到的銅的質(zhì)量為1.04g，故1.44g是氧化亞銅和銅的混合物．
【評(píng)價(jià)反思】微型實(shí)驗(yàn)裝置藥品用量較少，節(jié)約藥品；
故答案為：
探究一：（1）B；生成的銅蓋在鐵片表面，使鐵不能完全反應(yīng)；
（2）偏��；
探究二：【提出猜想】質(zhì)量守恒定律（或元素守恒）；
【方案設(shè)計(jì)】（1）用帶火星的木條；
（2）SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃+H₂O；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】H₂；
探究三：【作出猜想】③是Cu和Cu₂O的混合物；
【實(shí)驗(yàn)探究】（2）變渾濁（3）稀硫酸；藍(lán)；①；②
【評(píng)價(jià)反思】節(jié)約藥品（或節(jié)約能源等）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，在解此類題時(shí)，首先分析題中考查的問題，然后結(jié)合所給的知識(shí)和學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行分析解答．