Question

某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用下图所示装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验，测定铜的质量分数。图中铁架台等装置已略去。请回答下列问题：

仪器：铁架台（含铁圈、铁夹）、分液漏斗、平底烧瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、石棉网、洗气瓶等。
药品：红褐色(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰（固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，可用来吸收水和CO₂）。
（1）除上述仪器外，实验中还必须用到的仪器是                ；
（2）实验操作前，首先进行                   检查。在C中加入样品粉末W g，D中装入药品后并称量为m₁ g，连接好仪器。打开A的上塞、活塞，慢慢滴加溶液。对C进行加热。当C中药品充分反应后，关闭A的活塞，停止加热。冷却后，称量D的质量为m₂ g。 实验进行的过程中，装置C中发生的主要化学反应类型                ；充分反应后装置C中剩余的固体成分是                   。
（3）问题和讨论：
实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使C中反应完全，D中吸收完全，也不会得出正确的结果。经讨论，有同学提出在B与C之间加入一个装置，该装置作用是                                  。
（4）有学生提出直接用右图装置，在空气中直接加热进行实验。

图中仪器“a”的名称为             。
若取20g铜粉（含炭）样品进行实验，充分反应后，仪器a中剩余的固体质量为24g，计算求原来混合物中铜的物质的量以及铜的质量分数。
（要求：根据化学方程式计算，并写出计算过程！）

Answer 1

（1）天平
（2）气密性   化合反应   氧化铜
（3）干燥
（4）蒸发皿    96%

试题分析：实验目的：对获得的铜粉（含炭）样品进行实验，测定铜的质量分数。所以需要用天平来称量固体的质量，为了得出准确的结论，精确的测量生成二氧化碳的质量，装置需具有良好的气密性。装置C中发生的主要化学反应为碳和氧气生成二氧化碳，铜和氧气生成氧化铜，所以化学反应类型为化合反应，充分反应后装置C中剩余的固体成分是氧化铜。为了排除水蒸气的而影响造成D装置测量值偏大，需在B与C之间加入一个干燥装置。在化学反应中各物质质量成比例，可根据化学方程计算生成24g氧化铜所需铜的质量，从而计算出原混合物中铜的物质的量以及铜的质量分数。
解：设生成硫酸铜质量为x克
2Cu+O₂2CuO
128               160
X                 24

x=19.2
n（Cu）=19.2/64=0.3mol
铜的质量分数=19.2/20=0.96=96%