Question

某研究性学习小组的同学用电解水的方法测定水的组成后，提出问题：“测定水的组成还有其他的方法吗?”经过讨论后，得到了肯定的答案，邀请你一起对此展开探究。

[设计方案]甲同学利用氢气还原氧化铜的原理和下图装置及药品进行实验（操作规范）。洗气瓶B中浓硫酸的作用为________________________

[实验探究]当玻璃管中固体由黑色转变为红色时，实验测得：

①装置C的玻璃管和其中固体的总质量在反应后减少了1.6g；

②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g，用此数据算得水中H、O元素的质量比为________，而由水的化学式算得H、O元素的质量比为________。

[分析交流]针对上述结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，此观点得到了大家的认同，你对此改进的方法是____________________ （假设生成的水完全被D中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气、CO₂忽略不计）。小组同学用改进后的装置重新实验得到了正确结果。

[意外发现]丙同学不小心将反应后的少量红色固体a洒落到足量稀硫酸中了，发现除了有红色固体b以外，溶液的颜色由无色变为蓝色。

[提出问题]铜与稀硫酸是不反应的，这里溶液的颜色为什么会变蓝呢?

[查阅资料]

①CuO被还原的过程中会有Cu₂O生成，Cu₂O也能被还原在Cu；

②Cu₂O固体是红色的，它一稀硫酸的反应为：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．

[得出结论]红色固体a中含有Cu₂O。

[分析交流]红色固体a中含有Cu₂O是否会影响水组成的测定结果________ （填“影响”或“不影响”）。

[提出猜想]针对红色固体a的成分，小组同学提出猜想①是：Cu₂O和Cu；猜想②是：________。

[拓展探究]丁同学利用改进后的装置及药品重新实验，通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立，他已称得：①玻璃管的质量；②反应前红色固体a和玻璃管的总质量，完全反应后，你认为他还需要称量________的质量。

[教师点拨]称取一定质量的红色固体a与足量的稀硫酸充分反应后，经过滤、洗涤、干燥后再称量红色固体b的质量，也可以确定哪种猜想成立。

[定量分析]小组同学再次实验，他们开始称取质量为3.6g的红色固体a，与足量的稀硫酸完全反应后得到红色固体b为2g。假如3.6g红色固体a都是Cu₂O，请你计算出生成铜的质量（利用Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．进行计算，写出计算过程）；然后，通过与实际得到的固体2g进行比较，判断猜想________成立（填①或②）。

   

Answer 1

 答案    10分（每空1分，【定量分析】3分）

【设计方案】（1分）吸收水蒸气或干燥氢气

【实验探究】11:8（1分）  1:8（1分）

【分析交流】在D装置后，再连接一个盛碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气和CO₂加入D装置。（1分）

【分析交流】不影响（1分）

【提出猜想】Cu₂O （1分）

【拓展探究】反应后红色固体和玻璃管的总质量（1分）

【定量分析】猜想①成立（1分）

解：设生成铜的质量为

Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O

144               64

3.6g             

由于1.6g<2g  因此红色固体a中含有Cu₂O和Cu（2分）