Question

李明同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種以鐵、氧化銅、稀硫酸為原料制取金屬銅的方法．（已知：H₂+CuO═Cu+H₂O）
（1）第一種方法的實(shí)驗(yàn)過程中有藍(lán)色溶液產(chǎn)生，你認(rèn)為李明同學(xué)應(yīng)選用下述裝置中的（填裝置的序號

 

．

（2）第一種方法的實(shí)驗(yàn)過程中，為了縮短反應(yīng)的時間，必需加快化學(xué)反應(yīng)速率．你認(rèn)為李明同學(xué)采取加快反應(yīng)速率的措施是：

 

．
（3）寫出第一種方法中有關(guān)的反應(yīng)化學(xué)方程式

 

．
（4）用這兩種方法制得銅中都可能含有雜質(zhì)．則第二種方法制得的銅中，可能含有的雜質(zhì)是：

 

．
（5）若用這兩種方法制取銅的質(zhì)量相等，下列敘述符合實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是

 

．
A、消耗氧化銅的質(zhì)量相等         B、消耗鐵的質(zhì)量相等
C、消耗硫酸的質(zhì)量相等           D、生成硫酸亞鐵的質(zhì)量不相等
（6）取用第二種方法制得的銅樣品（含雜質(zhì)）10g，放入50g的稀硫酸中二者恰好完全反應(yīng)，然后過濾、洗滌、干燥，發(fā)現(xiàn)銅樣品的質(zhì)量為8.4g．求稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價,有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與化學(xué)方程式相結(jié)合的計(jì)算,簡單實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價

分析：根據(jù)鐵、氧化銅、稀硫酸三種物質(zhì)之間的反應(yīng)規(guī)律分析解答，氧化銅能與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，鐵能置換硫酸銅溶液中的銅；鐵能與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣能置換氧化銅中的銅．利用兩種途徑的過程，書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)的物質(zhì)之間量的關(guān)系進(jìn)行判斷，從氫氣還原氧化銅，氫氣必須過量，所以要使用更多鋅更多硫酸，制取相同質(zhì)量的銅，銅只來源于氧化銅，所以消耗的氧化銅質(zhì)量相等，利用這些關(guān)系解決此題．

解答：解：（1）用鐵、氧化銅、稀硫酸三種物質(zhì)制取銅，實(shí)驗(yàn)過程中有藍(lán)色溶液產(chǎn)生，因此方法是將氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，然后將鐵與硫酸銅反應(yīng)置換出銅，采用過濾法即可得到銅．故選用的裝置應(yīng)為CE；故填：CE；
（2）加熱可以加快氧化銅和硫酸反應(yīng)速率，所以可以采取加熱反應(yīng)物的方法來加快反應(yīng)速率；故填：加熱反應(yīng)物；
（3）氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，硫酸銅溶液和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)化學(xué)方程式分別為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄ ；故填：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄ ；
（4）第二種方法是鐵與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣置換氧化銅中的銅，如果氫氣的量不足，就會有氧化銅剩余，所以可能含有的雜質(zhì)是氧化銅；故填：氧化銅；
（5）因?yàn)檎麄�制備過程中，所有Cu元素都能形成單質(zhì)Cu，而都來自CuO，沒有損失，所以①②氧化銅質(zhì)量相同．
①Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，H₂+CuO

△   .

H₂O+Cu 生成1份Cu需要1份CuO和1份H₂SO₄和1份Fe
②CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄ 生成1份Cu需要1份CuO和1份H₂SO₄和1份Fe
看上去都是相同的．特別注意用H₂還原氧化銅的時候，需要先通H₂然后加熱，以將空氣從玻璃管中排出．如果不排出，會引起爆炸，所以H₂的量要多一些．自然H₂SO₄和鐵的量也要多一些，同時生成的硫酸亞鐵質(zhì)量可能不同．故選A、D．
（6）設(shè)50g的稀硫酸溶液中含硫酸的質(zhì)量為X，則與硫酸反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量為：
10g-8.4g=1.6g     
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80   98g   X

80

98

=

1.6g

x

X=1.96g
所以稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

1.96g

50g

×100%=3.92%
答：稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.92%．

點(diǎn)評：本題考查考查較為綜合，涉及物質(zhì)的制備和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問題，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識的能力，為高考常見題型，難度中等．