Question

【題目】（10分）某研究性學習小組的同學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。

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

【實驗探究】當玻璃管中固體由黑色轉變?yōu)榧t色時，實驗測得：①裝置C的玻璃管和其中固體的總質量在反應后減少了1.6g；②裝置D的干燥管和其中物質的總質量在反應后增加了1.82g，用此數(shù)據(jù)算得水中H、O元素的質量比為 ① ，而由水的化學式算得H、O元素的質量比為 ② 。

【分析交流1】針對上述結果與理論值有偏差，乙同學認為：該裝置存在缺陷，此觀點得到了大家的認同，你對此改進的方法是________________。

（假設生成的水完全被D中堿石灰吸收，裝置內(nèi)空氣中的水蒸氣、CO2忽略不計）。小組同學用改進后的裝置重新實驗得到了正確結果。

【意外發(fā)現(xiàn)】丙同學不小心將反應后的少量紅色固體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{色。

【提出問題】銅與稀硫酸是不反應的，這里溶液的顏色為什么會變藍呢？

【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，它與稀硫酸的反應為：Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O.

【得出結論】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，小組同學提出猜想①是：Cu2O；

猜想②是：________________。

【拓展探究】丁同學利用改進后的裝置及藥品重新實驗，通過測量反應前后固體質量的方法去確定哪種猜想成立，他已稱得：①玻璃管的質量；②反應前紅色固體a和玻璃管的總質量，完全反應后，你認為他還需要稱量 的質量。

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

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

Answer 1

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

【實驗探究】 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】他還需要稱量反應后紅色固體和玻璃管的總質量

【定量分析】猜想②正確

【解析】

試題分析：裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為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量在反應后減少了1.6g，說明其中含有的氧元素的質量為1.6克，而裝置D的干燥管和其中物質的總質量在反應后增加了1.82g，說明水的質量為1.82克，則其中含有氫元素的質量為0.22克，因此用此數(shù)據(jù)算得水中H、O元素的質量比為1.1:8；由水的化學式算得H、O元素的質量比為=2:16=1:8；結果與理論值有偏差，乙同學認為：該裝置存在缺陷，對此改進的方法是在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果，因為其中的氧元素完全轉化為水中去，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；通過測量反應前后固體質量的方法去確定哪種猜想成立，除了要稱量①玻璃管的質量；②反應前紅色固體a和玻璃管的總質量，完全反應后，還需要稱量反應后紅色固體和玻璃管的總質量；設其中Cu2O的質量為X。

Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O 固體減少的質量

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，且銅的質量為3.6克-2.88克=0.72克。所以猜想②正確。