Question

4．某學(xué)習(xí)小組用如圖1所示裝置測定鋅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（已知：金屬與酸反應(yīng)會(huì)時(shí)放出一定的熱量．）
（1）實(shí)驗(yàn)前，先用砂紙將鋅銅合金打磨光亮，其目的是除去表面氧化物；
（2）實(shí)驗(yàn)操作步驟有：①檢查氣密性；②將藥品和水裝入各儀器中；③連接好裝置；④記錄C的液面位置；⑤待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄C的液面位置；⑥由A向B滴加足量試劑．上述操作的順序是①②③④⑥⑤（填序號(hào)）；
（3）該裝置的氣密性的檢驗(yàn)方法是打開分液漏斗旋塞，從D管注入水，使U型管左右液面相平，關(guān)閉分液漏斗旋塞，提高D管，右邊液面高于左邊液面，形成穩(wěn)定的高度差或左右兩邊液面形成穩(wěn)定的高度差，說明裝置的氣密性好；
（4）待B中不再有氣體產(chǎn)生，記錄C的液面位置前，需將溫度恢復(fù)至室溫和關(guān)閉分液漏斗的活塞；
（5）若合金質(zhì)量為0.4g，加入足量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后，收集到氫氣體積為80mL，求合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)． （在實(shí)驗(yàn)條件下，H₂的密度為0.09g/L，4分）
（6）實(shí)驗(yàn)過程中，若未冷卻就讀取氣體體積，則測得鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）．
（7）指導(dǎo)老師認(rèn)為，利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測量結(jié)果總會(huì)偏小，可以將發(fā)生裝置改為如圖2所示裝置，目的是防止因酸液加入造成測定的氣體體積偏大．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)前，先將鋅銅合金在稀酸中浸泡片刻，除去合金表面的氧化膜；要根據(jù)排開液體的體積來測定生成氫氣的體積，首先需記錄C的液面，然后使反應(yīng)進(jìn)行，當(dāng)充分反應(yīng)時(shí)在記下C的位置，最后可以對剩余固體進(jìn)行處理；注意讀數(shù)的方法；在乳膠管上夾上彈簧夾，向量氣管加適量水，提高量氣管，一段時(shí)間后，若量氣管內(nèi)液面不下降，說明氣密性良好．測定銅鋅合金中鋅、銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以依據(jù)鋅能與酸反應(yīng)生成氫氣而銅不可以來進(jìn)行；要求氫氣的質(zhì)量，除了知道氫氣的體積，還需要知道氫氣的密度；銅鋅合金的質(zhì)量為ag，若a為0.4g，V為80mL，則氫氣的質(zhì)量=0.08L×0.09g/L=0.0072g，從而可以求得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測量結(jié)果總會(huì)偏小，原因是有一部分氫氣留在試管和導(dǎo)管中；改進(jìn)方法是：可以加水把氫氣趕過去進(jìn)行分析．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前，先將鋅銅合金在稀酸中浸泡片刻，除去合金表面的氧化膜；
（2）要根據(jù)排開液體的體積來測定生成氫氣的體積，首先需記錄C的液面，然后使反應(yīng)進(jìn)行，當(dāng)充分反應(yīng)時(shí)在記下C的位置，最后可以對剩余固體進(jìn)行處理，所以上述操作的順序是①②③④⑥⑤；
（3）在乳膠管上夾上彈簧夾，向量氣管加適量水，提高量氣管，一段時(shí)間后，若量氣管內(nèi)液面不下降，說明氣密性良好；
（4）待B中不再有氣體產(chǎn)生，記錄C的液面位置前，需將溫度恢復(fù)至室溫和關(guān)閉分液漏斗的活塞；
（5）H₂質(zhì)量為0.08 L×0.09 g/L=0.0072 g
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑ 
65                          2
x                       0.0072g
$\frac{65}{x}$=$\frac{2}{0.0072g}$
x=0.234 g    
Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.4g-0.234g}{0.4g}$×100%=41.5%  
（6）實(shí)驗(yàn)過程中，若未冷卻就讀取氣體體積，體積會(huì)偏大，計(jì)算出的鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也會(huì)偏大；
（8）利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測量結(jié)果總會(huì)偏小，可以將發(fā)生裝置改為如圖2所示裝置，目的是：防止因酸液加入造成測定的氣體體積偏大．
故答案為：（1）除去表面氧化物；
（2）④⑥⑤； 
（3）水；右邊液面高于左邊液面，形成穩(wěn)定的高度差或左右兩邊液面形成穩(wěn)定的高度差；
（4）調(diào)整D管高度，使CD管內(nèi)液面相平；
（5）解：設(shè)鋅的質(zhì)量為x
H₂質(zhì)量為0.08 L×0.09 g/L=0.0072 g
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑ 
65                          2
x                       0.0072g
$\frac{65}{x}$=$\frac{2}{0.0072g}$
x=0.234 g    
Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.4g-0.234g}{0.4g}$×100%=41.5%  
（6）偏大；
（7）防止因酸液加入造成測定的氣體體積偏大．

點(diǎn)評(píng) 有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和對實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)是中考的熱點(diǎn)之一，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，要注意用最少的藥品和最簡單的方法；關(guān)于對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)，要在兩個(gè)方面考慮，一是方案是否可行，能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�；二是設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行比較，那種方法更簡便．