Question

2．某學生用膽礬制取氧化銅固體，并研究氧化銅能否在氯酸鉀受熱分解實驗中起催化作用．實驗步驟如下：
①稱量a g膽礬固體放入燒杯中，加水制成溶液，
向其中滴加氫氧化鈉溶液至沉淀完全；
②把步驟①中的溶液和沉淀轉移至蒸發皿中，加熱
至溶液中的沉淀全變成黑色氧化銅為止；
③過濾、洗滌、干燥，稱量所得固體質量為b g；
④取一定質量的上述氧化銅固體和一定質量的氯酸鉀固體，混合均勻后加熱，收集反應生成的氧氣，如上圖所示．請回答下列問題：
（1）上述各步操作中，需要用到玻璃棒的是①②③④（填寫前面所述實驗步驟的序號）．
（2）由膽礬制備氧化銅的產率（實際產量與理論產量的百分比）為$\frac{25b}{8a}$×100%．
（3）為保證Cu²⁺沉淀完全，步驟①中溶液的pH應大于10．簡述測定溶液pH的操作：把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有混合溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH．
（4）為證明氧化銅在氯酸鉀的分解反應中起催化作用，在上述實驗①～④后還應該進行的實驗操作是cadbe（按實驗先后順序填寫字母序號）．
a 過濾        b 烘干      c 溶解      d 洗滌      e 稱量
（5）但有同學認為，還必須另外再設計一個實驗才能證明氧化銅在氯酸鉀受熱分解的實驗中起催化作用．你認為還應該進行的另一個實驗是對比實驗，稱取相等質量的氯酸鉀，加熱，比較產生相同體積氧氣所需的時間，或比較在相同時間內產生氧氣的體積．

Answer 1

分析 （1）膽礬固體放入燒杯中，加水制成溶液時需要用玻璃棒攪拌，加速膽礬固體溶解速度；在蒸發時用玻璃棒攪拌，是為了防止局部溫度過高使液滴飛濺；過濾時用到玻璃棒的作用是引流；氧化銅固體和一定質量的氯酸鉀固體，混合均勻也需要玻璃棒的攪拌；
（2）ag膽礬中含銅元素質量為ag×$\frac{64}{250}$=$\frac{32}{125}$a，設能制得氧化銅的質量為X，根據銅守恒由X×$\frac{64}{80}$=$\frac{32}{125}$a，解得X=$\frac{8}{25}$a，據此計算由膽礬制備氧化銅的產率；
（3）根據pH試紙的使用方法答題；
（4）由于需要證明反應前后氧化銅的質量不變，反應后先將氧化銅從混合物中分離出來：加水溶解，進行過濾，得到的氧化銅上有氯化鉀溶液，進行洗滌干燥，再進行稱量即可；
（5）通過對比實驗才能說明氧化銅的確加快了氯酸鉀的反應速度，另取相同質量的氯酸鉀固體，不加氧化銅直接加熱，對比放出氧氣的速率快慢，現象很明顯；

解答 解：（1）膽礬固體放入燒杯中，加水制成溶液時需要用玻璃棒攪拌，加速膽礬固體溶解速度；在蒸發時用玻璃棒攪拌，是為了防止局部溫度過高使液滴飛濺；過濾時用到玻璃棒的作用是引流；氧化銅固體和一定質量的氯酸鉀固體，混合均勻也需要玻璃棒的攪拌，所以選擇①②③④，
故答案為：①②③④；
（2）ag膽礬中含銅元素質量為ag×$\frac{64}{250}$=$\frac{32}{125}$a，設能制得氧化銅的質量為X，根據銅守恒由X×$\frac{64}{80}$=$\frac{32}{125}$a，解得X=$\frac{8}{25}$a，所以由膽礬制備氧化銅的產率：$\frac{b}{\frac{8}{25}a}$×100%=$\frac{25b}{8a}$×100%，
故答案為：$\frac{25b}{8a}$；
（3）測定溶液pH的操作為：把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有混合溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH，
故答案為：把一小塊pH試紙放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有混合溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH；
（4）由于需要證明反應前后氧化銅的質量不變，反應后先將氧化銅從混合物中分離出來：加水溶解，進行過濾，得到的氧化銅上有氯化鉀溶液，進行洗滌干燥，再進行稱量，
故答案為：cadbe；
（5）通過對比實驗才能說明氧化銅的確加快了氯酸鉀的反應速度，另取相同質量的氯酸鉀固體，不加氧化銅直接加熱，對比放出氧氣的速率快慢，現象很明顯，
故答案為：對比實驗，稱取相等質量的氯酸鉀，加熱，比較產生相同體積氧氣所需的時間，或比較在相同時間內產生氧氣的體積．

點評 本題主要考查物質的制備，難度不大，涉及產率計算、實驗原理分析、實驗基本操作、實驗方案的設計等，注意基礎知識的掌握和靈活運用．