Question

9．某化學(xué)小組利用如圖裝置探究高溫下用CO還原CuO的固體產(chǎn)物的成分．

已知：
①H₂C₂O₄ $→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+CO₂↑+H₂O
②Cu₂O+4NH₃•H₂O═2[Cu （NH₃）₂]⁺+3H₂O+2OH^-
回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)開始前，首先必須進(jìn)行的操作為檢查裝置氣密性．
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先往A裝置的圓底燒瓶中加入一定量的濃硫酸，再點(diǎn)燃酒精燈，一段時(shí)間后，待F裝置中開始出現(xiàn)黑色固體，再點(diǎn)燃D處的酒精噴燈．
（3）裝置B的作用是除去反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體，防止干擾后面的測(cè)定
（4）為探究其還原產(chǎn)物的成分，某同學(xué)提出了如下假設(shè)：
假設(shè)1：還原產(chǎn)物為Cu₂O；  假設(shè)2：還原產(chǎn)物為Cu； 假設(shè)3：還原產(chǎn)物為Cu和Cu₂O的混合物．
（5）F裝置中的PdCl₂溶液可以吸收多余的CO，反應(yīng)后溶液變黑（Pd），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為PdCl₂+CO+H₂O=Pd+CO₂+2HCl．（6）為驗(yàn)證還原產(chǎn)物的成分，甲、乙同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案．
①反應(yīng)前測(cè)CuO固體樣品的質(zhì)量為12.0g，反應(yīng)一段時(shí)間后，熄滅D裝置的酒精噴燈，并立即熄滅A裝置的酒精燈，待D裝置中固體冷卻后，稱得固體的質(zhì)量為10.4g．甲同學(xué)取少量稱量后的固體放入200mL 3.0mol•L^-1的氨水中，充分混合一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH沒有改變（溶液體積變化忽略不計(jì)），甲同學(xué)通過信息推測(cè)固體的成分為Cu，該反應(yīng)中CuO的轉(zhuǎn)化率是66.7%
②乙同學(xué)稱量E裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差，計(jì)算出CuO的轉(zhuǎn)化率比甲同學(xué)計(jì)算結(jié)果偏小，其主要原是部分生成的CO₂氣體殘留在裝置D，導(dǎo)致結(jié)果偏�。�

Answer 1

分析 利用如圖裝置探究高溫下用CO還原CuO的固體產(chǎn)物的成分，裝置A中草酸和濃硫酸加熱反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳和水，通過裝置B中 的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳?xì)怏w，通過裝置C中的濃硫酸吸收氣體中的水蒸氣，得到干燥的一氧化碳進(jìn)入裝置D中和氧化銅加熱反應(yīng)生成銅和二氧化碳，通過裝置E中的氫氧化鋇溶液吸收檢驗(yàn)生成氣體中的二氧化碳?xì)怏w，最后通過裝置F中PdCl₂溶液可以吸收多余的CO，
（1）整套裝置是氣體發(fā)生裝置，氣體除雜、氣體驗(yàn)證和反應(yīng)現(xiàn)象的理解應(yīng)用，需要裝置氣密性完好；
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先往A裝置的圓底燒瓶中加入一定量的濃硫酸，再點(diǎn)燃酒精燈，一段時(shí)間后F裝置中開始出現(xiàn)黑色固體，說明裝置中充滿一氧化碳，再點(diǎn)燃D處酒精燈，防止混有空氣加熱爆炸；
（3）裝置B是除去生成氣體中的二氧化碳，避免干擾一氧化碳的檢驗(yàn)；
（4）還原產(chǎn)物為Cu₂O或Cu或二者的混合物；
（5）PdCl₂溶液可以吸收多余的CO，反應(yīng)后溶液變黑生成Pd、二氧化碳和氯化氫，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（6）①氧化亞銅和氨水發(fā)生反應(yīng)，取少量稱量后的固體放入200mL 3.0mol•L^-1的氨水中，充分混合一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH沒有改變說明未發(fā)生反應(yīng)，則固體為銅，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)差量變化就是氧化鐵的質(zhì)量，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②生成的二氧化碳可能未全部進(jìn)入裝置E被吸收，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏�。�

解答 解：利用如圖裝置探究高溫下用CO還原CuO的固體產(chǎn)物的成分，裝置A中草酸和濃硫酸加熱反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳和水，通過裝置B中 的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳?xì)怏w，通過裝置C中的濃硫酸吸收氣體中的水蒸氣，得到干燥的一氧化碳進(jìn)入裝置D中和氧化銅加熱反應(yīng)生成銅和二氧化碳，通過裝置E中的氫氧化鋇溶液吸收檢驗(yàn)生成氣體中的二氧化碳?xì)怏w，最后通過裝置F中PdCl₂溶液可以吸收多余的CO，
（1）實(shí)驗(yàn)開始前，首先必須進(jìn)行的操作為檢查裝置氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先往A裝置的圓底燒瓶中加入一定量的濃硫酸，再點(diǎn)燃酒精燈，一段時(shí)間后F裝置中開始出現(xiàn)黑色固體，說明裝置中充滿一氧化碳，在點(diǎn)燃D處酒精燈，若開始點(diǎn)燃會(huì)導(dǎo)致一氧化碳中混有空氣的裝置加熱爆炸，
故答案為：F裝置中開始出現(xiàn)黑色固體；
（3）裝置B是除去生成氣體中的二氧化碳，避免干擾一氧化碳的檢驗(yàn)，
故答案為：除去反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體，防止干擾后面的測(cè)定；
（4）一氧化碳還原氧化銅可能生成氧化亞銅、銅產(chǎn)物，還原產(chǎn)物為Cu₂O或Cu或二者的混合物，假設(shè)1：還原產(chǎn)物為Cu₂O；  假設(shè)2：還原產(chǎn)物為Cu，假設(shè)3：還原產(chǎn)物為Cu 和Cu₂O的混合物，
故答案為：Cu；Cu 和Cu₂O的混合物；
（5）PdCl₂溶液可以吸收多余的CO，反應(yīng)后溶液變黑生成Pd、二氧化碳和氯化氫，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為PdCl₂+CO+H₂O=Pd+CO₂+2 HCl，
故答案為：PdCl₂+CO+H₂O=Pd+CO₂+2 HCl；
（6）①氧化亞銅和氨水發(fā)生反應(yīng)，取少量稱量后的固體放入200mL 3.0mol•L^-1的氨水中，充分混合一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH沒有改變說明未發(fā)生反應(yīng)，則固體為銅，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)差量變化就是氧化鐵的質(zhì)量，
CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，△m
80g                                                                      16g
m                                                             （12.0g-10.4g）
m=8g，
該反應(yīng)中CuO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{8g}{12.0g}$×100%=66.7%，
故答案為：Cu；66.7%；
②乙同學(xué)稱量E裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差，計(jì)算出CuO的轉(zhuǎn)化率比甲同學(xué)計(jì)算結(jié)果偏小，其主要原是部分生成的CO₂氣體殘留在裝置D，導(dǎo)致結(jié)果偏小，
故答案為：部分生成的CO₂氣體殘留在裝置D，導(dǎo)致結(jié)果偏小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和成分的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，注意生成產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，裝置和試劑的作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．