Question

某氧化铜（CuO）粉末中混有少量氧化亚铜（Cu₂O），现有一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu₂O的含量，请根据图示内容回答下列问题：

（1）X是常见还原性气体CO、H₂中的一种（可能混有少量水和二氧化碳），请根据组合装置判断X的化学式为

 

，A装置的作用是

 

，
（2）B装置的作用是

 

，若缺少它，将直接导致反应后

 

装置内的物质的质量偏差．
（3）已知Cu₂O在加热的条件下也能被X气体还原为Cu，写出C装置中所有发生反应的化学方程式

 

，

 

．
（4）E装置的作用是

 

，
（5）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7（损失忽略不计），则原混合物中Cu₂O的质量为

 

．
（6）若进入C中的气体换成两种气体中的另外一种，同样要求用该装置完成Cu₂O含量的测定实验，则D中的药品应改换为

 

．

Answer 1

分析：该题是一道综合实验题，由题意可知，实验目的是测定氧化铜和氧化亚铜混合物中氧化亚铜的含量，反应原理是利用还原性气体夺氧．氢气夺氧生成的水被氯化钙吸收，D装置质量增加量为生成的水的质量．已知氧化铜和氧化亚铜混合物的质量和生成水的质量，根据相关的化学方程式就可求出氧化亚铜的质量，确定混合物中其含量．
   由题意知氢气中混有水蒸气和二氧化碳气体，若不除去，测得水的质量就会有偏差，为此在氢气夺氧前必须将其除去，干燥用浓硫酸，除二氧化碳用氢氧化钠溶液，在除二氧化碳时因从溶液里经过，必定带出水蒸气，所以要把干燥放在其后进行．
  当D与外界连通时，氯化钙会吸收空气中的水蒸气，使测得水的质量出现偏差，所以加E装置，用以防止空气中的水蒸气进入D装置，使实验数据更准确．

解答：解：（1）D装置的作用是吸收X气体夺氧后生成的气体，由D装置盛放氯化钙干燥剂可知，吸收的是水，所以X气体为氢气，化学式为：H₂，A装置中盛放浓烧碱溶液，能与二氧化碳反应，其作用是除去H₂中的CO₂气体．
    （2）B装置中盛放浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，其作用是干燥H₂ ．若缺少它，氢气携带的水蒸气经过C装置也会进入D装置，被氯化钙吸收，使测得水的质量出现偏差．所以若缺少它，将直接导致反应后D装置内的物质的质量偏差．
    （3）已知Cu₂O在加热的条件下也能被X气体还原为Cu，写出C装置中所有发生反应的化学方程式：
                                CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O            Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O
    （4）当D与外界连通时，氯化钙会吸收空气中的水蒸气，使测得水的质量出现偏差，所以E装置的作用是：防止空气中H₂O进入D装置中．
    （5）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7（损失忽略不计），则原混合物中Cu₂O的质量为 7.2g．
    设原混合物中 Cu₂O的质量为X，它与H₂反应生成水的质量为Y，那么CuO的质量为：15.2g-X，它与H₂反应生成水的质量为2.7g-Y．
                     CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O                Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O
                      80           18                144            18
                   15.2g-X       2.7g-y               X             Y

80 18 = 15.2g-X 2.7g-Y 144 18 = X Y

          
解方程组得：X=7.2g
所以原混合物中Cu₂O的质量为7.2g．      
              
（6）若改成CO气体时，夺氧后生成的气体就不是水，而是二氧化碳，所以应把D中的药品应改换为 NaOH．
故答案为：（1）H₂；除去H₂中CO₂气体
（2）干燥H₂；D
（3）CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O；   Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O
（4）防止空气中H₂O进入D装置中
（5）7.2g
（6）NaOH

点评：该题是一道综合实验题，实验设计严密，考查的知识点较多，解题的关键是明确实验目的和原理，分析综合装置各部分的作用．