Question

19．某化学兴趣小组的同学用如图装置进行实验来测定水的组成．

已知C、E中均为碱石灰，D中为无水硫酸铜，装置气密性良好，实验过程如下：
Ⅰ．实验前称量氧化铜和玻璃管的总质量为m₁g，C装置及其药品的总质量为n₁g．
Ⅱ．加入锌粒与稀硫酸，发生反应后先通一会氢气，再点燃酒精灯加热氧化铜直至黑色固体全部变为红色．
Ⅲ．停止加热，继续通入氢气，待玻璃管冷却后停止通入氢气．
Ⅳ．实验结束后，观察到D不变蓝色，称量玻璃管与其中剩余固体的总质量为m₂g，C装置及其药品的总质量为n₂g．请回答：
（1）写出A中发生反应的化学方程式Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）步骤III继续通入氢气的作用是防止生成的铜再次被氧化．
（3）利用实验测定的数据，写出水中氢、氧元素的质量比（计算式）$\frac{（n2g-n1g）-（m1g-m2g）}{m1g-m2g}$．
（4）对于测定结果，组内有同学认为不可靠．理由是装置A处氢气带出的水分会被C装置一同吸收．

Answer 1

分析 （1）锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气；
（2）结束后应先停止加热，要继续通氢气至试管冷却为止，以防止生成的铜再次被氧化；
（3）根据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变分析；
（4）装置A处带出的水分会被C装置一同吸收；

解答 解：（1）锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，方程式为Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）结束后应先停止加热，要继续通氢气至试管冷却为止，以防止生成的铜再次被氧化；
（3）质量守恒定律可知，B处质量减少即为水中氧元素质量：m₁g-m₂g；
生成水的质量为：n₂g-n₁g；所以水中氢元素质量：（n₂g-n₁g）-（m₁g-m₂g）
水中氢、氧元素的质量比为$\frac{（n2g-n1g）-（m1g-m2g）}{m1g-m2g}$；
（4）装置A处氢气带出的水分会被C装置一同吸收，造成C装置吸收的水的质量大于生成水的质量；
故答案为：（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）防止生成的铜再次被氧化；
（3）$\frac{（n2g-n1g）-（m1g-m2g）}{m1g-m2g}$；
（4）装置A处氢气带出的水分会被C装置一同吸收．

点评 此题是涉及物质组成元素的验证，通过对联合实验装置的分析，使学生对分析问题及解决问题有了较为全面的训练．