12.
某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用電解水的方法測定水的組成后,提出問題:“測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,邀請你一起對此展開探究.
【設(shè)計方案】甲同學(xué)利用氫氣還原氧化銅的原理和下圖裝置及藥品進行實驗(操作規(guī)范).裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+H
2SO
4═ZnSO
4+H
2↑,洗氣瓶B中濃硫酸的作用為吸收水
【實驗探究】當(dāng)玻璃管中固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時,實驗測得: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11:80,而由水的化學(xué)式算得H、O元素的質(zhì)量比為1:8.
【分析交流】針對上述結(jié)果與理論值有偏差,乙同學(xué)認(rèn)為:該裝置存在缺陷,此觀點得到了大家的認(rèn)同,你對此改進的方法是在D裝置后面再連接一個干燥管(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、CO
2忽略不計).小組同學(xué)用改進后的裝置重新實驗得到了正確結(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灑落到多量稀硫酸中了,發(fā)現(xiàn)除了有紅色固體b以外,溶液的顏色由無色變?yōu)樗{色.
【提出問題】銅與稀硫酸是不反應(yīng)的,這里溶液的顏色為什么會變藍呢?
【查閱資料】①CuO被還原的過程中會有Cu
2O生成,Cu
2O也能被還原為Cu;
②Cu
2O固體是紅色的,它與稀硫酸的反應(yīng)為:Cu
2O+H
2SO
4=CuSO
4+Cu+H
2O.
【得出結(jié)論】紅色固體a中含有Cu
2O.
【分析交流】紅色固體a中含 有Cu
2O是否會影響水組成的測定結(jié)果不影響(填“影響”或“不影響”).
【提出猜想】針對紅色固體a的成分,小組同學(xué)提出猜想①是:Cu
2O和Cu;猜想②是:Cu
2O.
【拓展探究】丁同學(xué)利用改進后的裝置及藥品重新實驗,通過測量反應(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)為他還需要稱量反應(yīng)后紅色固體a和玻璃管 的質(zhì)量.
【教師點撥】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)再次實驗,他們開始稱取質(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Cu
2O,則出生成銅的質(zhì)量1.6(利用Cu
2O+H
2SO
4=CuSO
4+Cu+H
2O.進行計算);然后,通過與實際得到的固體2g進行比較,判斷猜想① 成立(填①或②).