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)．装置A中发生反应的化学方程式为________，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1.6 g；②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82 g，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洒落到多量稀硫酸中了，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3.6 g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2 g．假如3.6 g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2 g进行比较，判断猜想________成立(填①或②)．

Answer 1

答案：［设计方案］Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑；干燥
［实验探究］11:80 ；1:8
［分析交流］在D装置的后面，再连接一个D装置，防止空气中的水蒸气对实验造成干扰
［分析交流］不影响
［提出猜想］Cu2O
［拓展探究］反应后玻璃管的质量和红色固体的总质量

［定量分析］①

该题中水是实验的关键，故需要对水的质量从各个方面防止其它不是本实验产生水的干扰。为了防止制取H2的过程带出水分，故要对H2进行干燥处理，H2是中性气体，故可选择浓硫酸干燥；防止空气中的水蒸气对实验造成干扰，故需要在D装置后再连接一个和D一样的装置；
由于装置C中发生H2+CuO Cu+H2O，D中的水其实是C中反应产生的水，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，其实质是CuO中氧元素的质量为1.6g；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，其实质是产生水的总质量为1.82g,故氢元素质量为1.82-1.6=0.22g,所以水中H、O元素的质量比=0.22：1.6=11：80 ；
红色固体a中含有Cu2O是不会影响水组成，原因是它的存在不产生水；本实验中测定C、D装置质量变化是关键，而C、D装置质量变化都是由于水的质量变化引起的。
解：设生成铜的质量为x，则
Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O
144                 64
3.6                  x
    x=" 1." 6g
答：生成铜的质量为1.6g
由于 1.6g<2g ，故红色固体中一定含有Cu2O，猜想1成立