Question

某研究性學習小組的同學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?”經過討論后，得到了肯定的答案，邀請你一起對此展開探究。

[設計方案]甲同學利用氫氣還原氧化銅的原理和下圖裝置及藥品進行實驗（操作規范）。洗氣瓶B中濃硫酸的作用為________________________

[實驗探究]當玻璃管中固體由黑色轉變為紅色時，實驗測得：

①裝置C的玻璃管和其中固體的總質量在反應后減少了1.6g；

②裝置D的干燥管和其中物質的總質量在反應后增加了1.82g，用此數據算得水中H、O元素的質量比為________，而由水的化學式算得H、O元素的質量比為________。

[分析交流]針對上述結果與理論值有偏差，乙同學認為：該裝置存在缺陷，此觀點得到了大家的認同，你對此改進的方法是____________________ （假設生成的水完全被D中堿石灰吸收，裝置內空氣中的水蒸氣、CO₂忽略不計）。小組同學用改進后的裝置重新實驗得到了正確結果。

[意外發現]丙同學不小心將反應后的少量紅色固體a灑落到足量稀硫酸中了，發現除了有紅色固體b以外，溶液的顏色由無色變為藍色。

[提出問題]銅與稀硫酸是不反應的，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，它一稀硫酸的反應為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．

[得出結論]紅色固體a中含有Cu₂O。

[分析交流]紅色固體a中含有Cu₂O是否會影響水組成的測定結果________ （填“影響”或“不影響”）。

[提出猜想]針對紅色固體a的成分，小組同學提出猜想①是：Cu₂O和Cu；猜想②是：________。

[拓展探究]丁同學利用改進后的裝置及藥品重新實驗，通過測量反應前后固體質量的方法去確定哪種猜想成立，他已稱得：①玻璃管的質量；②反應前紅色固體a和玻璃管的總質量，完全反應后，你認為他還需要稱量________的質量。

[教師點撥]稱取一定質量的紅色固體a與足量的稀硫酸充分反應后，經過濾、洗滌、干燥后再稱量紅色固體b的質量，也可以確定哪種猜想成立。

[定量分析]小組同學再次實驗，他們開始稱取質量為3.6g的紅色固體a，與足量的稀硫酸完全反應后得到紅色固體b為2g。假如3.6g紅色固體a都是Cu₂O，請你計算出生成銅的質量（利用Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．進行計算，寫出計算過程）；然后，通過與實際得到的固體2g進行比較，判斷猜想________成立（填①或②）。

   

Answer 1

 答案    10分（每空1分，【定量分析】3分）

【設計方案】（1分）吸收水蒸氣或干燥氫氣

【實驗探究】11:8（1分）  1:8（1分）

【分析交流】在D裝置后，再連接一個盛堿石灰的干燥管，防止空氣中的水蒸氣和CO₂加入D裝置。（1分）

【分析交流】不影響（1分）

【提出猜想】Cu₂O （1分）

【拓展探究】反應后紅色固體和玻璃管的總質量（1分）

【定量分析】猜想①成立（1分）

解：設生成銅的質量為

Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O

144               64

3.6g             

由于1.6g<2g  因此紅色固體a中含有Cu₂O和Cu（2分）