Question

3．水-----生命之源
（1）日常生活中區(qū)分硬水與軟水用肥皂水．生活中將硬水軟化用煮沸方法
（2）自來水廠常用二氧化氯殺菌消毒，寫出二氧化氯的化學(xué)式并標出氯元素的化合價．
（3）某養(yǎng)殖場欲測定水池中水的酸堿性強弱，可選用C（填序號）
A紫色石蕊試液B酚酞試液CpH 試紙
（4）探究水的組成
化學(xué)上用圖1裝 置來測定 水的組 成，其中 a 為電 源的負 （填“正”或“負”）極，實驗時加入少量氫氧化鈉來增強水的導(dǎo)電性，若一開始容器中水的質(zhì)量為49.7克，加入 0.3 克的氫氧化鈉完全溶解后，通電一段時間后，溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變?yōu)?.625%，則理論ab上，乙試管中可以收集到氣體1.8克（精確到小數(shù)點后一位），該實驗得到關(guān)于水的組成的結(jié)論是水是由氫氧兩種元素組成的．
（5）測定水中各原子的個數(shù)比
實驗室用純凈干燥的氫氣還原氧化銅，并通過實驗過程中相關(guān)裝置中的質(zhì)量變化來 測定水中氫氧原子個數(shù)比，實驗步驟如下：（ 假設(shè)每步均吸收完全，不考慮一開始裝置中 空氣對實驗結(jié)果的影響）
已知：①堿石灰是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，可吸收水和二氧化碳，
②氫氧化銅受熱分解會生成水和氧化銅 第一步：連接裝置，檢查裝置氣密，
第二步：分別稱得 C 中玻璃管和藥品總質(zhì)量101.6克，D中裝置連同藥品總質(zhì)量120.0克
第三步：通一段時間的氫氣，開始對 C 處玻璃管加熱．
第四步：停止加熱，繼續(xù)通一段時間的氫氣，
第五步：再次稱得 C 中玻璃管和藥品總質(zhì)量100.0克，D中裝置連同藥品總質(zhì)量121.8克

①寫出標號儀器的名稱a鐵架臺b酒精燈
③如圖3的實驗中用鋅和較濃的鹽酸反應(yīng)并得到持續(xù)穩(wěn)定的氣流，方框中應(yīng)當選用的發(fā)生裝置為圖2中的甲（選“甲”“乙”或“丙”），其中生成氫氣的化學(xué)方程式為Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑

③A、B 裝置中放的藥品分別為c（填序號）
a．A 中飽和的碳酸氫鈉溶液B 中濃硫酸
b．A 中濃硫酸B 中飽和的碳酸氫鈉溶液
c．A 中濃氫氧化鈉溶液B 中濃硫酸
d．A 中濃硫酸B 中濃氫氧化鈉溶液
④實驗開始通一段時間的氫氣，目的是除盡裝置中的空氣，確認此目的已經(jīng)達到的實驗操 作方法為在E裝置尾部收集氣體并驗純．
⑤加熱一段時間后，C 中發(fā)生反應(yīng)的方程式為CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，實驗結(jié)束，停止加熱，繼續(xù)通氫氣 的目的之一是讓生成的銅充分冷卻，另一目的為讓生成的水被完全吸收
⑥E 裝置的作用為防止空氣中的水和二氧化碳進入裝置D，若無此裝置，會導(dǎo)致實驗測得的氫氧個數(shù)比偏大（填“偏大”“偏小”或“無影響”）
⑦計算該實驗方法測得的氫氧個數(shù)比為2：1
⑧實驗反思，下列情況不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定的是AB（序號） A．氧化銅沒有全部被還原B．氧化銅中混有雜質(zhì)氧化鐵
C．氧化銅未完全干燥D．氧化銅中混有少量氫氧化銅
⑨若本次實驗中，參加反應(yīng)的氫氣只占實驗所需氫氣量的五分之一，則完成此實驗至少需 要純度為 80%的粗鋅多少克（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)肥皂水可以區(qū)分硬水和軟水，加熱煮沸可以降低水的硬度進行分析；
（2）根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零進行分析；
（3）根據(jù)pH試紙可以測定溶液的酸堿度進行分析；
（4）根據(jù)電解水時，正極產(chǎn)生的是氧氣，負極產(chǎn)生的是氫氣，氧氣和氫氣的體積比約為1：2進行分析；
（5）根據(jù)鋅和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣進行分析；
根據(jù)氫氧化鈉溶液能夠吸收氯化氫氣體，濃硫酸可以用來干燥氫氣進行分析；
根據(jù)加熱條件下，氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和水進行分析；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算水中氫氧原子個數(shù)比；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅的質(zhì)量．

解答 解：（1）向水中加入肥皂水時，如果產(chǎn)生的泡沫較多，是軟水，如果產(chǎn)生大量浮渣，是硬水；                          
加熱煮沸時，水中的鈣離子、鎂離子能夠以碳酸鈣沉淀、氫氧化鎂沉淀的形式從水中析出，從而降低水的硬度；
（2）二氧化氯中，氧元素的化合價是-2，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可知，氯元素的化合價是+4，可以表示為：$\stackrel{+4}{Cl}$O₂；
（3）某養(yǎng)殖場欲測定水池中水的酸堿性強弱，可選用pH試紙，故選：C；
（4）化學(xué)上用如圖1裝置來測定水的組成，其中a為電源的負極；
設(shè)電解水的水的質(zhì)量為x，
根據(jù)題意有：$\frac{0.3g}{0.3g+49.7g-x}$×100%=0.625%
x=2g
乙試管中收集的氣體是氧氣，設(shè)生成氧氣的質(zhì)量為y，
2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
36              32
2g              y
$\frac{36}{2g}$=$\frac{32}{y}$
y≈1.8g
該實驗得到關(guān)于水的組成的結(jié)論是水由氫元素和氧元素組成；
（5）①通過分析題中所指儀器的作用可知，a是鐵架臺，b是酒精燈；
②本次實驗中用鋅和較濃的鹽酸反應(yīng)并得到持續(xù)穩(wěn)定的氣流，方框中應(yīng)當選用的發(fā)生裝置為丙，鋅和鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，化學(xué)方程式為：Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；
③圖中A、B裝置中放的藥品分別是氫氧化鈉溶液和濃硫酸，用來吸收氯化氫氣體和干燥氫氣，故選：c；
④實驗開始通一段時間的氫氣，目的是除盡裝置中的空氣，確認此目的已經(jīng)達到的實驗操作方法為在E裝置尾部收集氣體驗純，如果氫氣已經(jīng)純凈，則空氣被排盡；
⑤加熱一段時間后，C中發(fā)生的反應(yīng)是氧化銅和氫氣在加熱的條件下反應(yīng)生成銅和水，化學(xué)方程式為：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
實驗結(jié)束后，停止加熱，繼續(xù)通氫氣的目的之一是讓生成的銅充分冷卻，另一目的為使反應(yīng)生成的水被完全吸收；
⑥E裝置的作用為防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳被D裝置吸收；
若無此裝置，會導(dǎo)致水的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致氫元素質(zhì)量偏大，進一步導(dǎo)致實驗測得的氫氧個數(shù)比偏大；
⑦反應(yīng)生成水的質(zhì)量為：121.8g-120.0g=1.8g，
水中氫元素質(zhì)量為：1.8g×$\frac{2}{18}$×100%=0.2g，
水中氧元素質(zhì)量為：101.6g-100.0g=1.6g，
計算該實驗方法測得的氫氧個數(shù)比為：$\frac{0.2g}{1}$：$\frac{1.6g}{16}$=2：1；
⑧A、氧化銅沒有全部被還原，不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定；
B、氧化銅中混有雜質(zhì)氧化鐵，不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定；
C、氧化銅未完全干燥，會導(dǎo)致實驗過程中氫氧原子個數(shù)比偏大；
D、氧化銅中混有少量氫氧化銅時，氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，會導(dǎo)致實驗過程中氫氧原子個數(shù)比偏大；
故選：AB；
⑨設(shè)參加反應(yīng)的鋅質(zhì)量為m，
由Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O
可知，Zn～H₂O，
Zn～H₂O，
65  18
m   1.8g
$\frac{65}{m}$=$\frac{18}{1.8g}$
m=6.5g
若本次實驗中需要的鋅的質(zhì)量為：$\frac{6.5g}{\frac{1}{5}}$=32.5g，
則完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅質(zhì)量為：32.5g÷80%=40.625g，
答：完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅質(zhì)量為40.625g．
故答案為：（1）肥皂水，煮沸；
（2）$\stackrel{+4}{Cl}$O₂；
（3）c；
（4）負，1.8，水是由氫氧兩種元素組成的；
（5）①鐵架臺，酒精燈；
②丙，Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑；
③C；
④在E裝置尾部收集氣體并驗純；
⑤，讓生成的水被完全吸收；
⑥防止空氣中的水和二氧化碳進入裝置D，偏大；
⑦2：1；
⑧AB；
⑨40.625克．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．