Question

某课外活动小组对红褐色铜粉（含炭）样品进行实验，所用装置如图所示（图中部分仪器装置已略去）．

回答下列问题：
（一）实验目的

 

．
（二）实验用品
仪器：大试管、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、铁架台等．
药品：红褐色铜粉（含炭）样品、氯酸钾、二氧化锰、碱石灰（固体NaOH和CaO的混合物，对某此气体如CO₂、水蒸气等具有很强的吸收能力）等．
（3）实验内容

实验步骤	实验现象	化学方程式
检查装置的气密性．在A中装入制氧药品，称量wg样品装入C中，称量D（碱石灰和干燥管，下同）的质量为m1g．连接好装置．
对A进行加热．
对C进行加热，当C中药品充分反应后，停止加热．
冷却后，称量D的质量为m2g．

（4）计算
红褐色铜粉中铜的质量分数=

 

（用含w、m₁、m₂的代数式表示）．
（5）问题和讨论
实验完毕后，老师评议说：按以上设计进行实验，即使C中反应完全，D中吸收完全，也得不出正确结果．经讨论，有同学认为应在A和C之间加一装置，再次实验后，得到了较正确的结果．在A和C之间应加入的装置是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,金属的化学性质,碳的化学性质

专题：科学探究

分析：（1）根据实验过程和实验装置来判断实验目的；
（3）根据铜和碳的化学性质及各装置的用途来判断每一步骤中现象并写出化学方程式；
（4）根据图中装置及实验目的可以知道D装置是用来吸收二氧化碳的，所以可以根据碳元素的质量守恒来完成该题的解答；
（5）吸收二氧化碳用碱石灰，而反应开始生成的气体会带出一部分水蒸气解答．

解答：解：
（1）实验中用的是过量的碳粉来还原氧化铜的，所以制得的铜中含有碳粉，那么该实验的目的就是来探究铜粉在混合物中的质量分数的；
（3）根据实验目的可以知道若验证铜的质量分数，可以用氧气来与之反应，然后测量质量进行求算，所可以判断在B中所发生的反应为过氧化氢溶液和二氧化锰的反应，所以可以知道该装置中所发生的反应为过氧化氢和二氧化锰的反应，故可以写出化学方程式，而实验现象为：在B和E装置中产生气泡，生成的氧气通入被加热的碳粉和铜粉的混合物中，铜和碳都会和氧气反应，以可以写出该反应的化学方程式，所以原来红色的铜和黑色的碳组成的混合物要全部变为黑色；
（4）根据（三）可以知道D管吸收了二氧化碳，所以可以知道D管的质量变化即为生成的气体二氧化碳的质量，根据质量守和定律可以知道，二氧化碳中的碳的质量即为碳粉的质量，所以碳的质量=（m₂-m₁）×

12

44

×100%，那么铜的质量分数为：

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%
（5）过氧化氢溶液分解产生的氧气逸出时会带出一部分水蒸气，被D装置吸收，而使测得的二氧化碳气体的质量增加，即碳的质量增加，所以会使测量结果偏小，为了防止水蒸气影响实验结果，可以在A和C之间加一个盛有碱石灰的干燥管，从而使结果尽可能的准确．
答案：
（1）测定铜粉在混合物中的质量分数；
（3）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
灰黑色的固体逐渐变为黑色  C+O₂

△   .

CO₂ 2Cu+O₂

△   .

2CuO 
 （4）

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%

（5）干燥管（内装碱石灰）

点评：熟练掌握碳和铜的化学性质，知道氧气的实验室制法并会书写化学方程式，对于用固体和液体制取气体的方法，在生成气体时容易带出水蒸气，如果水蒸气能够干扰实验现象要注意对气体进行干燥，防止干扰实验现象．