Question

【題目】（10分）某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用電解水的方法測定水的組成后，提出問題：“測定水的組成還有其他的方法嗎？”經(jīng)過討論后，得到了肯定的答案，邀請你一起對此展開探究。

【設(shè)計方案】甲同學(xué)利用氫氣還原氧化銅的原理和下圖裝置及藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（操作規(guī)范）。裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ① ，洗氣瓶B中濃硫酸的作用為 ②

【實(shí)驗(yàn)探究】當(dāng)玻璃管中固體由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時，實(shí)驗(yàn)測得：①裝置C的玻璃管和其中固體的總質(zhì)量在反應(yīng)后減少了1.6g；②裝置D的干燥管和其中物質(zhì)的總質(zhì)量在反應(yīng)后增加了1.82g，用此數(shù)據(jù)算得水中H、O元素的質(zhì)量比為 ① ，而由水的化學(xué)式算得H、O元素的質(zhì)量比為 ② 。

【分析交流1】針對上述結(jié)果與理論值有偏差，乙同學(xué)認(rèn)為：該裝置存在缺陷，此觀點(diǎn)得到了大家的認(rèn)同，你對此改進(jìn)的方法是________________。

（假設(shè)生成的水完全被D中堿石灰吸收，裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO2忽略不計）。小組同學(xué)用改進(jìn)后的裝置重新實(shí)驗(yàn)得到了正確結(jié)果。

【意外發(fā)現(xiàn)】丙同學(xué)不小心將反應(yīng)后的少量紅色固體a灑落到多量稀硫酸中了，發(fā)現(xiàn)除了有紅色固體b以外，溶液的顏色由無色變?yōu)樗{(lán)色。

【提出問題】銅與稀硫酸是不反應(yīng)的，這里溶液的顏色為什么會變藍(lán)呢？

【查閱資料】①CuO被還原的過程中會有Cu2O生成，Cu2O也能被還原成Cu；

②Cu2O固體是紅色的，它與稀硫酸的反應(yīng)為：Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O.

【得出結(jié)論】紅色固體a中含有Cu2O。

【分析交流2】紅色固體a中含 有Cu2O是否會影響水組成的測定結(jié)果 （填“影響”或“不影響”）。

【提出猜想】針對紅色固體a的成分，小組同學(xué)提出猜想①是：Cu2O；

猜想②是：________________。

【拓展探究】丁同學(xué)利用改進(jìn)后的裝置及藥品重新實(shí)驗(yàn)，通過測量反應(yīng)前后固體質(zhì)量的方法去確定哪種猜想成立，他已稱得：①玻璃管的質(zhì)量；②反應(yīng)前紅色固體a和玻璃管的總質(zhì)量，完全反應(yīng)后，你認(rèn)為他還需要稱量 的質(zhì)量。

【教師點(diǎn)撥】稱取一定質(zhì)量的紅色固體a與足量的稀硫酸充分反應(yīng)后，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后再稱量紅色固體b的質(zhì)量，也可以確定哪種猜想成立。

【定量分析】小組同學(xué)再次實(shí)驗(yàn)，他們開始稱取質(zhì)量為3.6g的紅色固體a，與足量的稀硫酸完全反應(yīng)后得到紅色固體b為2g請通過計算說明，哪個猜想成立。

Answer 1

【答案】【設(shè)計方案】 ①Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑ ②吸收水蒸氣或干燥氫氣

【實(shí)驗(yàn)探究】 ①1.1:8 、②1:8

【分析交流1】在D裝置后，再連接一個盛堿石灰的干燥管，（防止空氣中的水蒸氣和CO2加入D裝置）

【分析交流2】 不影響

【提出猜想】猜想②是：Cu2O和Cu

【拓展探究】他還需要稱量反應(yīng)后紅色固體和玻璃管的總質(zhì)量

【定量分析】猜想②正確

【解析】

試題分析：裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑；洗氣瓶B中濃硫酸的作用為吸收水蒸氣，干燥氫氣；裝置C的玻璃管和其中固體的總質(zhì)量在反應(yīng)后減少了1.6g，說明其中含有的氧元素的質(zhì)量為1.6克，而裝置D的干燥管和其中物質(zhì)的總質(zhì)量在反應(yīng)后增加了1.82g，說明水的質(zhì)量為1.82克，則其中含有氫元素的質(zhì)量為0.22克，因此用此數(shù)據(jù)算得水中H、O元素的質(zhì)量比為1.1:8；由水的化學(xué)式算得H、O元素的質(zhì)量比為=2:16=1:8；結(jié)果與理論值有偏差，乙同學(xué)認(rèn)為：該裝置存在缺陷，對此改進(jìn)的方法是在D裝置后，再連接一個盛堿石灰的干燥管，防止空氣中的水蒸氣和CO2加入D裝置；紅色固體a中含 有Cu2O不會影響水組成的測定結(jié)果，因?yàn)槠渲械难踉�素完全轉(zhuǎn)化為水中去，因此紅色固體a的成分有兩種猜想①是：Cu2O；猜想②是：Cu2O和Cu；通過測量反應(yīng)前后固體質(zhì)量的方法去確定哪種猜想成立，除了要稱量①玻璃管的質(zhì)量；②反應(yīng)前紅色固體a和玻璃管的總質(zhì)量，完全反應(yīng)后，還需要稱量反應(yīng)后紅色固體和玻璃管的總質(zhì)量；設(shè)其中Cu2O的質(zhì)量為X。

Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O 固體減少的質(zhì)量

144 64 80

X 1.6克

列比例式得：144：X=80:1.6克 求得X=2.88克， 說明其中還含有銅，且銅的質(zhì)量為3.6克-2.88克=0.72克。所以猜想②正確。