Question

【題目】（題文）某課外興趣班同學用圖甲實驗裝置進行如下實驗。（試劑均足量，假設各步反應均完全，裝置可重復使用，部分夾持裝置已省略，組合裝置氣密性良好。）

（探究一）甲組同學利用A裝置制備O2，并利用制得的O2驗證B中的黑色粉末是否炭粉。

（1）A中反應的化學方程式是__________。

（2）為完成此實驗，除用裝置A、B外，還需要C裝置，該裝置中應盛__________（填藥品名稱），該裝置中發生反應的化學方程式為__________。

（探究二）乙組同學利用圖甲裝置改裝成了圖乙裝置，A裝置燒瓶內儲存的氣體可能是CO、CO2、CH4中的一種或幾種，為確定燒瓶內氣體的成分，乙組同學進行如下實驗：

資料：CH4與CuO在加熱條件下反應，生成一種金屬單質、二氧化碳和水。

Ⅰ．裝置B的玻璃管中盛入足量的CuO固體；

Ⅱ．將3.0g足量的NaOH濃溶液通過分液漏斗滴入燒瓶中，充分反應；

Ⅲ．按A→C→B→C→…的順序連接成裝置圖乙，打開K1，從K1處通入氮氣，再打開K2，加熱B裝置中足量的CuO固體，充分反應（反應前裝置內空氣已排盡）；

Ⅳ．反應結束后，測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，B裝置中固體的質量減少了0.48g，第二個C裝置的質量增加了0.18g。

（3）寫出CH4與CuO反應的化學方程式__________。

（4）兩個裝置C中試劑應相同，第一個裝置C中試劑的作用是__________，通過數據分析，燒瓶中氣體的成分是__________。

（探究三）丙組同學利用圖甲裝置改裝成了圖丙裝置，實驗時通入足量的CO，對“氧化鐵和銅粉”混合物進行了一系列的探究。

（5）玻璃管內發生反應的化學方程式為__________，該實驗的一個明顯缺陷是__________。

（6）最后該組同學還對玻璃管內剩余的固體按如圖丁流程進行探究：

①有色溶液B中的溶質有__________（填化學式）；

②請你根據該組同學得出的實驗數據，計算出固體X中銅的質量分數是多少__________？（寫出計算過程）

③老師發現根據該組同學的數據計算出的銅的質量分數，結果偏大，請你分析該組同學在操作中存在的失誤是__________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑。澄清石灰水；Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。4CuO+CH44Cu+CO2+2H2O。吸收水蒸氣；CO、CO2、CH4。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；沒有處理尾氣。FeCl2、HCl。26.3%。沒有洗滌固體C。

【解析】

（1）A中過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，反應的化學方程式是：2H2O22H2O+O2↑。

（2）為完成此實驗，除用裝置A、B外，還需要C裝置，該裝置中應盛澄清石灰水，用來檢驗反應是否生成二氧化碳，該裝置中氫氧化鈣和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水，發生反應的化學方程式為：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。

（3）CH4與CuO反應的化學方程式為：4CuO+CH44Cu+CO2+2H2O。

（4）兩個裝置C中試劑應相同，應該是濃硫酸，第一個裝置C中試劑的作用是吸收水蒸氣；

通過數據分析可知，測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，說明氣體中含有二氧化碳，并且二氧化碳的質量為：3.1g﹣3.0g=0.1g；

第二個C裝置的質量增加了0.18g，說明甲烷和氧化銅反應生成了0.18g的水，

設反應的氧化銅質量為x，

=

x=1.6g，

1.6g氧化銅中氧元素質量為：1.6g×=0.32g，

B裝置中固體的質量減少了0.48g，說明氧化銅中氧元素質量減少了0.48g，進一步說明氧化銅和一氧化碳發生了反應，并且和一氧化碳反應的氧元素質量為：0.48g﹣0.32g=0.16g，因此燒瓶中氣體的成分是CO、CO2、CH4。

（5）玻璃管內氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，發生反應的化學方程式為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，該實驗的一個明顯缺陷是沒有處理尾氣。

（6）①有色溶液是鐵和稀鹽酸反應生成的氯化亞鐵溶液，B中的溶質有鐵和稀鹽酸反應生成的氯化亞鐵和過量的氯化氫。

②設鐵質量為y，

固體C是銅，銅的質量是4g，

固體X中銅的質量分數是：×100%=26.3%，

答：固體X中銅的質量分數是26.3%。

③老師發現根據該組同學的數據計算出的銅的質量分數，結果偏大，該組同學在操作中存在的失誤是沒有洗滌固體C。