Question

4．某化學小組利用下圖所示裝置測定銅鋅合金樣品中鋅的質量分數（圖中固定裝置已略去）探究過程如下：
Ⅰ．連接實驗裝置并檢查裝置氣密性．
Ⅱ．向B中加入質量為m的銅鋅合金粉末，由注射器A向B緩緩加入稀硫酸，待B中不再有氣體產生氣體時，夾緊彈簧夾，立即移出D中導管，準確讀取并記錄量筒內水的體積．
Ⅲ．經過濾等操作，準確稱量并記錄B中剩余固體物質的質量
IV．該小組甲同學根據反應前后B中固體物質的質量計算樣品中鋅的質量分數；乙同學認定量筒內測得水的體積即為反應生成氣體的體積，并利用該氣體在常溫下的密度，根據化學方程式進行相關計算，得到樣品中鋅的質量分數．請回答下列問題：
（1）正確讀取量筒內液體的體積視線與液體的凹液面的最低處保持相平．
（2）Ⅲ中，正確的操作順序是：過濾、洗滌、干燥、稱量．
（3）通過誤差分析，化學小組發現乙同學所用數據不可靠．造成該數據不可靠的原因及其對計算結果的影響
是：（不考慮量筒讀取的誤差）
①Ⅱ中，移出D中的導管內留存有水，導致計算結果偏小；
②未等裝置B冷卻就讀取D中數據，導致計算結果偏大．
（4）取銅鋅樣品80克，與稀硫酸反應，在操作正確的情況下，測得量筒內的體積為22.4ml（氣體的密度為0.089g/ml）．計算樣品中鋅的質量分數．

Answer 1

分析 （1）根據正確讀取量筒內液體的體積的方法進行分析；
（2）根據從銅和硫酸鋅溶液的混合物中得到銅進行分析；
（3）根據實驗過程中可能出現的錯誤操作考慮．
（4）此合金中是鋅與稀硫酸反應產生氫氣，要根據氫氣的質量，利用化學方程式求鋅的質量．

解答 解：（1）正確讀取量筒內液體的體積視線與液體的凹液面的最低處保持相平；
（2）從銅和硫酸鋅溶液的混合物中得到銅，先進行過濾，得到帶有硫酸鋅溶液的銅，再進行洗滌除去表面的硫酸鋅，再進行干燥除去水即可；
（3）由于鋅與硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣時，放出熱量，如果沒等冷卻到室溫，根據熱漲冷縮的原理可知進入量筒中水偏多，所以誤認為得到的氫氣多，計算的結果就偏大．
（4）根據“量筒中接收的液體的體積為22.4ml”，氫氣的體積為22.4ml，因為氫氣的密度為0.089g/ml，故其質量為0.089g/ml×22.4ml=1.9936g；
設生成1.9932g氫氣，需要鋅的質量為x．
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65             2
x            1.9932g
$\frac{65}{x}=\frac{2}{1.9932g}$
解得x=64.779g．
故鋅、銅合金中鋅的質量分數是$\frac{64.779g}{80g}$×100%=80.99%，
答：故答案為：（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）洗滌，干燥；
（3）未等裝置B冷卻就讀取D中數據，大
答案：（1）凹液面的最低處；
（2）洗滌；干燥；
（3）未等裝置B冷卻就讀取D中數據；大；
（4）鋅、銅合金中鋅的質量分數是80.99%．

點評 本題容易出錯的地方是對實驗結果的評價，要知道鋅與硫酸反應放出熱量，會造成相應的誤差，必須冷卻到室溫才能進行觀察和計算．