Question

　　往10g含有CuO和Cu粉的混合物中，通入足量的干燥的氢气，加热，到质量不再减少为止，冷却后称得残留固体的质量为8.4g，计算：(1)原混合物中铜粉的质量分数．

　　(2)实验中通入氢气的体积应大于多少升？(已知该情况下氢气的密度约为0.09g/L)

Answer 1

答案：
解析：

【过程探究】有关化学方程式的计算是根据化学方程式的涵义进行的．化学方程式不仅能表示什么物质跟什么物质在什么条件下发生化学反应生成什么物质和什么物质，而且还能表示各反应物与各生成物间的质量比．以氢气还原氧化铜为例： 　　　　　　　　CuO＋H2Cu＋H2O 　　质量比：　　80　　2　　64　　18 这就是说，每有80份质量的氧化铜跟2份质量的氢气在加热条件下充分反应后，就能生成64份质量的铜和18份质量的水．这种质量关系就是我们进行化学方程式计算的依据． 　　本题中的10g粉末是CuO和Cu粉的混合物，在加热条件下通入足量氢气时，只有CuO参加反应，被氢气还原；而Cu粉反应前后质量不变．因此，若设原混合物10g中含Cu粉的质量为x，则参加反应的CuO的质量便为10g－x．充分反应后得到固体的质量为8.4g，其中，由CuO被H2还原而生成的铜的质量应为：8.4g－x．利用化学方程式进行计算，就可以求出x了． 　　解法1　　设原10g混合物中含Cu粉的质量为x，消耗氢气的质量为y 　　　　　　　　　CuO＋H2　Cu＋H2O 　　　　　　　　　80　　2　　　64 　　　　　　　　10g－x　y　　　8.4g－x 　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　80(8.4g－x)＝64(10g－x) 　　　　　　　　　　　　　x＝2g 　　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　　　　y＝＝0.2g 　　(1)原混合物中铜粉的质量分数为： 　　　　　　　　　　×100％＝20％ 　　(2)由于氢气还原氧化铜时，要先通氢气后加热；实验结束时要先停止加热，待试管冷却至室温再停止通氢气，所以实际上消耗氢气的质量远远的大于由化学方程式计算出的理论值0.2g．0.2g氢气的体积据题意为：0.2g÷0.09g/L＝2.2L实际消耗的氢气体积一定大于2.2L． 　　解法2　　本题还可以利用关系式进行差量法计算．由题意：10g CuO与Cu的混合物，加热被H2充分还原后，得到8.4g固体物质．显然，反应前后固体物质的质量减少了(10g－8.4g)＝1.6g．这1.6g就是该混合物中的CuO被还原成Cu时失去的氧元素的质量．CuO失去的氧元素跟参加反应的氢气结合生成了水．利用关系式便可计算了． 　　解：设原混合物中含CuO的质量为x，参加反应的氢气质量为y． 关系式：　　　　CuO　～　Cu　～　O 　　　　　　　　80　　　　　　　　16 　　　　　　　　x　　　　　　　10g－8.4g 　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　　　x＝＝8g 　　　　　　　　H2　～　O　～　H2O 　　　　　　　　2　　　　16 　　　　　　　　y　　　10g－8.4g 　　　　　　＝　　y＝＝0.2g 　　(1)原混合物中Cu粉的质量分数为： 　　　　　　×100％＝20％ 　　(2)消耗氢气的体积要大于： 　　　　　　0.2g÷0.09g/L＝2.2L

提示：

【设计意图】(1)考查学生运用化学反应方程式进行计算的能力．(2)有关气体体积、密度、质量之间的计算．(3)结合实验操作对反应物质量进行推测，体现化学计算在化学实验中的定量作用．