Question

某课外活动小组加热氧化铜和炭粉（过量）的混合物，得到的铜粉中含有炭粉，他们用下图所示的装置，对获得的铜粉样品进行实验分析．以测定样品中铜的质量分数．（图中铁架台等装置已略去．）已知，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气．请你帮他们完成实验报告．

（1）实验过程：

编号	实验步骤	实验现象	有关化学方程式
a	连接好仪器后，打开止水夹F．检查 气密性（观察）．在C中加入样品粉末 Wg，在D中装入药品后称量为m1g
b	打开A的活塞，慢慢滴加溶液
c	对C进行加热当C中药品充分反应 后，关闭A的活塞、关F，停止加热
d	冷却后，称得D的质量为m2g

（2）计算：
样品中铜的质量分数=______（用含w、m₁、m₂的代数式表示）
（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．经时论，有同学提出在B与C之间加入一个装置．再次实验后．得到了较正确的结果，那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是在B与C之间加入的装置可以是______；其中盛放的药品是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）a检验气密性时，是对装置B进行微热，观察装置E中的现象．
b、打开A的活塞，慢慢滴加溶液将生成气体，发生反应2H₂O₂2H₂O+O₂↑．
c、对C加热，发生反应2Cu+O₂=2CuO    C+O₂CO₂↑，根据反应进行现象叙述．
（2）根据质量守恒定律，可以根据D装置前后的质量变化求出二氧化碳的质量，根据二氧化碳中碳元素的质量分数求出碳元素的质量，进而求出铜的质量和质量分数．（3）根据实验目的和反应过程中进入装置D中的气体进行分析．
解答：解：（1）a：检验气密性，首先微热装置B时，装置内压强增大，气体逸出，E中有气泡冒出，停止微热后玻璃管内形成一段液柱；
b：滴加过氧化氢溶液，发生反应2H₂O₂2H₂O+O₂↑，所以再B、E中有气泡冒出，
C：加热装置发生反应2Cu+O₂=2CuO    C+O₂CO₂↑  
C中的红褐色铜粉末变成黑色的氧化铜；
故答案为：

编号	实验步骤	实验现象	有关化学方程式
a	连接好仪器后，打开止水夹F．检查 气密性（观察）．在C中加入样品粉末 Wg，在D中装入药品后称量为m1g	微热装置B时E中有气泡冒出，停止加热后玻璃管内形成一段液柱
b	打开A的活塞，慢慢滴加溶液	B、E中有气泡冒出	2H2O22H2O+O2↑
c	对C进行加热当C中药品充分反应 后，关闭A的活塞、关F，停止加热	C中的红褐色粉末变成黑色	2Cu+O2=2CuO      C+O2CO2↑
d	冷却后，称得D的质量为m2g

（2）根据质量守恒定律，反应生成的二氧化碳的质量为装置D反应前后的质量之差，为（m₂-m₁）g
同理混合物中碳的质量即为二氧化碳中碳的质量，即（m₂-m₁）×
所以铜的质量为w-（m₂-m₁）×
则铜的质量分数为：×100%
故答案为：×100%
（3）因为装置B中氧气逸出时要携带水蒸气，水蒸气通过C可以被装置D的碱石灰吸收，而影响实验结果．所以应在B和C之间加一个洗气瓶，以除去氧气中的水蒸气．
故答案为：水蒸气通过装置C被装置D中的碱石灰吸收
洗气瓶； 浓硫酸（或干燥管； 碱石灰）
点评：在设计干燥装置时要注意：一种是洗气瓶，药品是液体干燥剂，一种是干燥管，药品是固体干燥剂．