Question

【题目】（10分）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 ① ，洗气瓶B中浓硫酸的作用为 ②

【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1.6g；②装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g，用此数据算得水中H、O元素的质量比为 ① ，而由水的化学式算得H、O元素的质量比为 ② 。

【分析交流1】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也能被还原成Cu；

②Cu2O固体是红色的，它与稀硫酸的反应为：Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O.

【得出结论】红色固体a中含有Cu2O。

【分析交流2】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；

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3.6g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2g请通过计算说明，哪个猜想成立。

Answer 1

【答案】【设计方案】 ①Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑ ②吸收水蒸气或干燥氢气

【实验探究】 ①1.1:8 、②1:8

【分析交流1】在D装置后，再连接一个盛碱石灰的干燥管，（防止空气中的水蒸气和CO2加入D装置）

【分析交流2】 不影响

【提出猜想】猜想②是：Cu2O和Cu

【拓展探究】他还需要称量反应后红色固体和玻璃管的总质量

【定量分析】猜想②正确

【解析】

试题分析：装置A中发生反应的化学方程式为Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑；洗气瓶B中浓硫酸的作用为吸收水蒸气，干燥氢气；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，说明其中含有的氧元素的质量为1.6克，而装置D的干燥管和其中物质的总质量在反应后增加了1.82g，说明水的质量为1.82克，则其中含有氢元素的质量为0.22克，因此用此数据算得水中H、O元素的质量比为1.1:8；由水的化学式算得H、O元素的质量比为=2:16=1:8；结果与理论值有偏差，乙同学认为：该装置存在缺陷，对此改进的方法是在D装置后，再连接一个盛碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气和CO2加入D装置；红色固体a中含 有Cu2O不会影响水组成的测定结果，因为其中的氧元素完全转化为水中去，因此红色固体a的成分有两种猜想①是：Cu2O；猜想②是：Cu2O和Cu；通过测量反应前后固体质量的方法去确定哪种猜想成立，除了要称量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，还需要称量反应后红色固体和玻璃管的总质量；设其中Cu2O的质量为X。

Cu2O+H2SO4＝CuSO4+Cu+H2O 固体减少的质量

144 64 80

X 1.6克

列比例式得：144：X=80:1.6克 求得X=2.88克， 说明其中还含有铜，且铜的质量为3.6克-2.88克=0.72克。所以猜想②正确。