Question

19．某科技小組的同學利用天然資源獲得了紅褐色的銅粉（含雜質炭），為了測定該銅粉樣品中銅的質量分數（百分含量），取W g銅粉樣品，設計如下實驗裝置：

（1）儀器②、⑤的名稱是：②酒精燈、⑤燒杯．
（2）①、④中發生反應的化學方程式為：①2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，④2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
（3）裝置③中的實驗現象是紅褐色的銅粉變成黑色．
（4）⑤中的澄清石灰水的作用是驗證否還有未被NaOH溶液吸收的CO₂．利用上述裝置，通過稱量反應前后裝置④的質量，得到CO₂的質量，進而求出銅的質量分數（實驗過程中忽略水蒸氣的影響）．為了確保測得的CO₂質量準確可靠，在保證裝置不漏氣、稱量準確、操作規范的前提下，你認為還需要的條件是氯酸鉀必須足量（或過量），NaOH溶液也必須足量．
（5）實驗結束后，如果先撤去兩個酒精燈，會導致溶液倒流，引起玻璃管和試管破裂．

Answer 1

分析 首先要明確該實驗的目的是“測定該銅粉樣品中銅的質量分數”；然后圍繞該實驗目的，分析題給實驗裝置中可能涉及的反應原理及裝置作用，裝置①是利用KClO₃受熱催化分解制取氧氣；裝置③是利用氧氣與銅粉樣品中的Cu和C發生反應分別生成CuO黑色固體和CO₂氣體；生成的CO₂氣體進入裝置④中與NaOH溶液反應而被吸收，可根據裝置④的增重測得雜質炭生成的CO₂的質量，再換算為雜質炭的質量，用銅粉樣品質量減去炭的質量就是銅的質量，由此求得銅的質量分數；裝置⑤中的澄清石灰水可檢驗是否還有未被NaOH溶液吸收的CO₂通過；最后緊扣題意回答（1）～（5）的有關問題．

解答 解：（1）儀器②為用于加熱的酒精燈；儀器⑤用于盛放較大量液體或溶解所需要的燒杯；
故答案為：酒精燈；燒杯；
（2）反應①為氯酸鉀在加熱和二氧化錳催化條件下，分解生成氯化鉀和氧氣；反應④為氫氧化鈉溶液吸收氣體二氧化碳，生成碳酸鈉和水；
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置③中紅褐色氧粉在加熱條件下與氧氣發生反應而形成黑色的氧化銅，少量的雜質碳粉在加熱條件下與氧氣反應形成無色氣體二氧化碳；
故答案為：紅褐色的銅粉變成黑色；
（4）⑤中的澄清石灰水的作用是驗證否還有未被NaOH溶液吸收的CO₂；根據題意“通過稱量反應前后裝置④的質量，得到CO₂的質量，進而求出銅的質量分數”的原理和“確保測得的CO₂質量準確可靠”的實驗要求，“在保證裝置不漏氣、稱量準確、操作規范的前提下”，“還需要的條件”：一是氯酸鉀必須足量（或過量），以提供足量的氧氣把雜質炭氧化成CO₂；二是NaOH溶液也必須足量，以保證把生成的CO₂全部吸收；
故答案為：驗證否還有未被NaOH溶液吸收的CO₂；氯酸鉀必須足量（或過量），NaOH溶液也必須足量．
（5）實驗結束時，如果先停止加熱，裝置內氣體遇冷氣體體積減小，而引起燒杯及廣口瓶內液體倒吸入試管及玻璃管，而使試管及玻璃突然遇冷而炸裂；
故答案為：溶液倒流，引起玻璃管和試管破裂；

點評 對于綜合探究實驗題，可按“綜合探究實驗解題三步驟”的思路展開分析：首先要明確該實驗的目的，然后圍繞該實驗目的，分析題給實驗裝置中可能涉及的反應原理及裝置作用，最后緊扣題意回答有關的問題．