Question

18．甲、乙兩化學小組擬根據(jù)氨氣還原氧化銅反應的原理測定某銅粉樣品（混有CuO粉未）中金屬銅的含量．
（1）甲小組利用圖裝置（可以重復選用），通過測定反應生成水的質(zhì)量來達到實驗目的．

①按氣流方向連接各儀器接口，順序為c g f d e（或ed）gf b a （填小寫字母序號）．
②裝置B中固體試劑的名稱為氫氧化鈉或氧化鈣、堿石灰等．
③裝置A的作用為吸收未反應的氨氣，防止外界空氣進入后面的裝置D中．
④下列兩步操作應該先進行的是ii （填序號）：i．加熱反應管  ii．向錐形瓶中逐滴滴加濃氨水，原因為．
（2）乙小組利用上述裝置通過測定反應前后裝置C中固體的質(zhì)量變化來達到實驗目的．
①按氣流方向連接各裝置，順序為BDCA（填大寫字母序號）．
②稱取m₁g銅粉樣品，測得反應前裝置C的質(zhì)量為m₂g，充分反應后裝置C的質(zhì)量為m₃g．寫出樣品中金屬銅的質(zhì)量分數(shù)表達式．
（3）從稀鹽酸、濃硝酸、蒸餾水、雙氧水中選用合適的試劑，重新設(shè)計一個測定樣品中金屬銅含量的實驗方案（寫出主要步驟，不必描述操作過程的細節(jié)）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)氨氣還原氧化銅反應的原理測定某銅粉樣品（混有CuO粉未）中金屬銅的含量，通過測定反應生成水的質(zhì)量來達到實驗目的，需要測定反應生成的水的質(zhì)量，生成氨氣通過堿石灰干燥，再通入裝置C加熱氨氣和氧化銅反應生成銅、氮氣和水蒸氣，通過裝置D吸收生成的水蒸氣，最后通過裝置A吸收未反應的氨氣，防止空氣中水蒸氣進入裝置D；
②裝置B中固體試劑為氫氧化鈉或堿石灰或氧化鈣，遇到濃氨水溶解放熱一水合氨分解生成氨氣；
③分析可知裝置A的作用吸收未反應的氨氣，防止空氣中水蒸氣進入裝置D；
④向錐形瓶中逐滴滴加濃氨水，把裝置中空氣排出后再加熱反應，防止銅被氧氣氧化；
（2）①利用上述裝置通過測定反應前后裝置C中固體的質(zhì)量變化來達到實驗目的，利用B裝置生成氨氣，通過裝置D中堿石灰干燥氨氣，通過裝置C氨氣和氧化銅反應，最后通過濃硫酸吸收過量氨氣；
②測得反應前裝置C的質(zhì)量為m₂g，充分反應后裝置C的質(zhì)量為m₃g，結(jié)合化學方程式定量關(guān)系計算氧化銅質(zhì)量，計算得到銅的質(zhì)量分數(shù)；
（3）要測定銅的質(zhì)量分數(shù)，銅和稀鹽酸不反應，氧化銅和稀鹽酸反應，即可求出銅的質(zhì)量分數(shù)．設(shè)計方案的主要步驟是將樣品與稀鹽酸充分反應后，過濾、洗滌、干燥，稱量剩余固體銅的質(zhì)量、計算即可，反應的化學方程式為CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O．

解答 解：（1）①根據(jù)氨氣還原氧化銅反應的原理測定某銅粉樣品（混有CuO粉未）中金屬銅的含量，通過測定反應生成水的質(zhì)量來達到實驗目的，需要測定反應生成的水的質(zhì)量，生成氨氣通過堿石灰干燥，再通入裝置C加熱氨氣和氧化銅反應生成銅、氮氣和水蒸氣，通過裝置D吸收生成的水蒸氣，最后通過裝置A吸收未反應的氨氣，防止空氣中水蒸氣進入裝置D，按氣流方向連接各儀器接口，順序為c g f d e（或ed）gf b a，
故答案為：c g f d e（或ed）gf b a；
②裝置B是利用固體和液體反應，不需要加熱，裝置中固體試劑為氫氧化鈉或堿石灰或氧化鈣，遇到濃氨水溶解放熱，一水合氨分解生成氨氣，
故答案為：氫氧化鈉或氧化鈣或堿石灰；
③裝置A中濃硫酸的作用為：吸收未反應的氨氣；防止外界空氣進入后面的裝置D中，
故答案為：吸收未反應的氨氣，防止外界空氣進入后面的裝置D中；
④加熱反應管，向錐形瓶中逐滴滴加濃氨水兩部操作步驟順序是：先向錐形瓶中逐滴滴加濃氨水，再加熱，若先加熱反應管，銅粉會被空氣中的氧氣氧化，造成測定誤差，
故答案為：ii；若先加熱反應管，銅粉會被空氣中的氧氣氧化，造成測定誤差；
（2）①利用上述裝置通過測定反應前后裝置C中固體的質(zhì)量變化來達到實驗目的，利用B裝置生成氨氣，通過裝置D中堿石灰干燥氨氣，通過裝置C氨氣和氧化銅反應，最后通過濃硫酸吸收過量氨氣，按氣流方向連接各裝置，順序為BDCA，
故答案為：BDCA；
②測得反應前裝置C的質(zhì)量為m₂g，充分反應后裝置C的質(zhì)量為m₃g，結(jié)合化學方程式定量關(guān)系計算氧化銅質(zhì)量，
3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O△m
3 mol                                           48g
n                                            （m₂-m₃）g
n=$\frac{3（{m}_{2}-{m}_{3}）}{48}$mol，
樣品中銅的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{{m}_{1}g-\frac{3（{m}_{2}-{m}_{3}）}{48}mol×80g/mol}{{m}_{1}g}$×100%=$\frac{{m}_{1}-（{m}_{2}-{m}_{3}）×\frac{80}{16}}{{m}_{1}}$×100%，
答：樣品中金屬銅的質(zhì)量分數(shù)表達式為 $\frac{{m}_{1}-（{m}_{2}-{m}_{3}）×\frac{80}{16}}{{m}_{1}}$×100%；
（3）設(shè)計一個測定樣品中金屬銅含量的實驗方案是利用銅和稀鹽酸不反應，氧化銅和鹽酸反應，取一定質(zhì)量的銅粉樣品；加入過量的稀鹽酸充分溶解反應；過濾、洗滌；干燥、稱量、計算，
答：取一定質(zhì)量的銅粉樣品，加入過量的稀鹽酸充分溶解反應，過濾、洗滌、干燥、稱量、計算．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定，涉及實驗基本操作、氣體除雜、物質(zhì)含量的測定等知識點，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，實驗基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．