Question

17．用氫氣還原氧化銅的方法測定某氧化銅樣品的純度（氫氣和一氧化碳化學性質相似，有還原性，雜質不與氫氣反應），同學們設計了如圖所示實驗裝置，準確稱取20克干燥樣品進行實驗．
（1）在實驗中，乙裝置的作用是檢驗氫氣中的水蒸氣是否除盡．
（2）準確稱取完全反應前后裝置丙和丁的質量如表：

	裝置丙	裝置丁
反應前	48.8克	161.2克
反應后	45.6克	164.98克

小明同學想根據(jù)裝置丁求出氧化銅樣品的純度，請同學們幫助他（寫出計算過程）．
（3）請分析，選擇裝置丙的數(shù)據(jù)比裝置丁的數(shù)據(jù)進行計算求氧化銅的純度的更合理的原因是裝置丁中增加的質量包括反應生成的水的質量和濃硫酸吸收的空氣中的水蒸氣的質量．
（4）假設丙裝置反應前質量為m，充分反應后質量為n，裝置丁的質量反應前為a，反應后為b，請用m、n、a、b的代數(shù)式表示水中氫氧元素質量比$\frac{b-a-m+n}{m-n}$．（不考慮其它影響因素）

Answer 1

分析 （1）無水硫酸銅是白色固體，能和水反應生成藍色固體五水硫酸銅；
（2）裝置丙反應前后的質量差是氧化銅中氧元素的質量，裝置丁反應前后的質量差是吸收的水蒸氣的質量；
（3）裝置丁增大濃硫酸既能夠吸收反應生成的水蒸氣，也能夠吸收空氣中的水蒸氣；
（4）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進行相關方面的計算和判斷．

解答 解：（1）在實驗中，乙裝置的作用是通過硫酸銅是否變色來判斷氫氣中的水蒸氣是否除盡．
故填：檢驗氫氣中的水蒸氣是否除盡．
（2）反應生成水的質量為：164.98g-161.2g=3.78g，
設氧化銅質量為x，
CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，
80                     18
x                     3.78g
$\frac{80}{x}$=$\frac{18}{3.78g}$，
x=16.8g，
氧化銅樣品的純度為：$\frac{16.8g}{20g}$×100%=84%，
（3）選擇裝置丙的數(shù)據(jù)計算氧化銅的質量分數(shù)：
氧化銅中氧元素質量為：48.8g-45.6g=3.2g，
氧化銅質量為：3.2g÷（$\frac{16}{80}$×100%）=16g，
氧化銅樣品的純度為：$\frac{16g}{20g}$×100%=80%，
選擇裝置丙的數(shù)據(jù)計算氧化銅的純度比裝置丁的數(shù)據(jù)進行計算求氧化銅的純度的更合理的原因是：裝置丁中增加的質量包括反應生成的水的質量和濃硫酸吸收的空氣中的水蒸氣的質量．
故填：裝置丁中增加的質量包括反應生成的水的質量和濃硫酸吸收的空氣中的水蒸氣的質量．
（4）反應生成水的質量為：b-a，反應生成的水中氧元素質量為：m-n，水中氫元素質量為：b-a-m+n，
用m、n、a、b的代數(shù)式表示水中氫氧元素質量比為：$\frac{b-a-m+n}{m-n}$，
故填：$\frac{b-a-m+n}{m-n}$．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．