20.探究一:为除去铜片中混有的少量铁片,并测定该混合物中铁的质量分数,现有如下A、B两组实验方案.
A:称取一定质量的样品$\frac{加入足量的稀盐酸}{搅拌}$过滤、洗涤、干燥、称量所得固体质量
B:称取一定质量的样品$\frac{加入足量的硫酸铜溶液}{搅拌}$过滤、洗涤、干燥、称量所得固体质量
(1)两种方案,你认为不能达到目的是B(填“A”或“B”),理由是生成的铜盖在铁片表面,使铁不能完全反应.
(2)在你所选取的方案中,若采用加热烘干的方式干燥滤渣,会导致测定的铁的质量分数偏小(填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法判断”).
探究二:某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中,发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出.生成的是什么气体呢?同学们决定进行探究.探究前老师提示,该反应生成的气体只有一种.
【提出猜想】放出的气体可能是SO
2、O
2、H
2,提出猜想的依据是质量守恒定律.
【查阅资料】SO
2易溶于水,化学性质与二氧化碳有相似之处,它能使澄清石灰水变浑浊,生成CaSO
3.
【方案设计】依据上述猜想,实验小组同学分别设计了如下方案:
(1)甲同学认为是O
2,则检验方法是用带火星的木条.
(2)乙同学认为是SO
2,则只需将放出的气体通入澄清石灰水中,看澄清石灰水是否变浑浊.写出SO
2与Ca(OH)
2反应的化学方程式SO
2+Ca(OH)
2═CaSO
3+H
2O.
(3)实验小组同学合作设计了如下组合实验方案,排除和验证猜想的气体.
实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊,C装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色.
【实验结论】铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是H
2.
探究三:在铜的冶炼史中我国劳动人民有一项重大发明是“湿法冶金”.在五千年前我国劳动人民还会使用木炭炼铜.在化学实验室里模拟炼铜,既可用传统的实验装置(见图甲),又能用改进的微型实验装置(见图乙).化学兴趣小组采用图乙装置,开展以下探究活动:
【提出问题】木炭与CuO反应所得红色固体中含有什么物质?
【查阅资料】
(1)木炭与CuO的反应是:C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO
2↑,若该反应进行的不彻底,产物中还有氧化亚铜(Cu
2O)
(2)Cu
2O是红色固体,能与稀硫酸反应:Cu
2O+H
2SO
4═Cu+CuSO
4+H
2O
作出猜想】红色固体的成分:
①全部是Cu;②全部是Cu
2O;③是Cu和Cu
2O的混合物.
【实验探究】
(1)取木炭、CuO两种黑色粉末适量,再取少许CaCl
2(能降低反应温度,加快反应速率)均匀混合,然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内.
(2)按图乙连好实验装置,然后加热反应物;2分钟后,黑色粉末出现红热现象,同时澄清的石灰水变浑浊,此时停止加热.
(3)待玻璃管冷却后,提取里面的红色固体,进行如下的验证:
步骤 | 现象 | 结论 |
①取1.44g红色固体装入试管,滴入足量的稀硫酸,充分反应 | 红色固体部分减少,溶为变为蓝色 | 猜想①错误 |
②滤出试管中残留的红色固体,洗涤干燥,称其质量为1.04g | / | 猜想②正确 |
【评价反思】
使用图乙装置与使用图甲装置相比,其优点是节约药品(写出1条即可).