Question

5．某化学小组利用如图所示装置测定铜锌合金样品中铜和锌的含量及其性质进行探究（图中固定装置已略去）．探究过程如下：
一、测气法
【实验原理及实验方案设计】
连接实验装置并检查装置气密性
Ⅱ．向B中加入质量为m的铜锌合金粉末，由注射器A向B缓缓加入稀硫酸，待B中不再有气体产生气体时，夹紧弹簧夹，立即移出D中导管，准确读取并记录量筒内水的体积．
III．该小组的乙同学认定量筒内测得水的体积即为反应后生成气体的体积，并利用该气体在常温下的密度，根据化学方程式进行相关计算，得到样品中锌的质量分数．请回答下列问题：
（1）B中发生反应的化学方程式是Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）过误差分析，化学小组发现乙同学所用数据不可靠．造成该数据不可靠的原因及其对计算结果的影响是：
①II中，移出D中的导管内留存有水，导致计算结果偏小．
②未等装置B冷却就读取D中数据．
导致计算结果偏大
③金属与酸的反应是放热反应，如果不冷却就直接测量，会导致测量结果偏大，计算结果也会偏大．
【延伸】
（3）用这套装置不可以（填“可以”或“不可以”）测定大理石样品中碳酸钙的含量，理由是二氧化碳溶于水，会使测量值有误差．
二、测量固体减轻法
【实验原理及实验方案设计】
现有A、B两组实验方案：
A．准确称量铜锌合金样品的质量mg，加入足量的稀盐酸充分搅拌并过滤，然后洗涤、烘干并称重所得的固体的质量为ag．
B．准确称量铜锌合金样品的质量mg，加入足量的CuSO₄溶液后搅拌并过滤，然后洗涤、烘干并称重所得的固体的质量为ag．
（1）两种方案，你认为不能达到目的是B（填“A”或“B”），理由是生成的铜覆盖在铁屑表面，导致铁不能全部反应．（2）在你所选取的方案中，若采用加热烘干的方式来干燥滤渣，会导致测定的Zn的质量分数偏小（填“偏大”“偏小”“不变”或“无法判断”）．学习小组的同学在老师的指导下又用此法对黄铜中铜和锌的含量及其性质展开了探究．
【探究实验】
1．先将黄铜在热碱液中浸泡一段时间，以除去表面的油污．然后再放在稀盐酸中浸泡片刻，其目的是除去合金表面的氧化膜．用蒸馏水清洗干净，干燥，取少量研碎，称取质量为ag．
2．将ag 试样放入小烧杯中，加入足量稀盐酸，搅拌使其充分反应．
3．将小烧杯中的混合物过滤，洗涤，干燥（ 请将此实验步骤补充完整）．
4．称取固体的质量为bg．
5．计算出黄铜中锌和铜的质量分数．
【反思与评价】
①在步骤1 中，若试样用蒸馏水洗涤之后，不干燥，则计算出合金中锌的质量分数将偏大（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）
②在步骤2中，所加试剂如果不足，则计算出合金中锌的质量分数将偏小（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）
三、拓展探究
【查阅资料】
HCl+AgNO₃=AgCl↓+HNO₃，AgCl是一种白色沉淀，这个反应在化学上用于检验和鉴别．
1．重复【探究实验】步骤1．
2．将ag 试样放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液，并对滤液的组成进行探究：
（1）锌和硝酸盐溶液反应的化学方程式是Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）同学们对蓝色滤液中所含的溶质做出多种猜想，其中只有两种猜想可能成立，这两种猜想是：①溶质为硝酸锌和硝酸铜；②溶质为硝酸锌、硝酸铜和硝酸银．
（3）设计两种实验方案来验证以上猜想．

方案	实验操作	实验现象	结论
方案一	取少量滤液于试管中，在滤液中插入一根铁丝	铁丝表面有银白色固体析出	猜想②成立
		铁丝表面无变化	猜想①成立
方案二	取少量滤液于试管中，滴加几 滴稀盐酸	生成白色沉淀	猜想②成立
		滤液无明显变化	猜想①成立

Answer 1

分析 一、测气法
（1）根据锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气进行分析；
（2）根据实验过程中可能出现的错误操作进行分析；
（3）根据二氧化碳易溶于水进行分析；
二、测量固体减轻法
（1）根据生成的铜能够附着在铁的表面会阻碍反应的进行分析解答；
（2）根据洗涤操作以及加热铜能够和氧气反应的知识分析解答；
【探究实验】1根据金属易于空气中的氧气反应，在金属的表面形成一层氧化膜进行分析；
3根据从溶液中过滤出的物质的表面一般沾有溶液进行分析；
【反思与评价】根据在步骤1中，若试样用蒸馏水洗涤之后，不干燥，则使称量的混合物的质量增加，如果减去铜的质量后，锌的质量增大，最后分析对计算出合金中锌的质量分数的影响；
【拓展探究】（1）根据锌和硝酸盐溶液反应写出反应的方程式；
（2）根据锌、铜与硝酸银溶液的反应进行分析；
（3）根据稀盐酸（或其他氯化物溶液）与硝酸银的反应分析溶液中的溶质．

解答 解：一、测气法
（1）锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）由于锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气时，放出热量，如果没等冷却到室温，根据热涨冷缩的原理可知进入量筒中水偏多，所以误认为得到的氢气多，计算的结果就偏大；
（3）用这套装置不可以测定大理石样品中碳酸钙的含量，理由是：二氧化碳溶于水，会使测量值有误差；
二、测量固体减轻法
（1）通过分析可知，B方案难以达到目的，其理由是：生成的铜覆盖在铁屑表面，导致铁不能全部反应；
（2）若用加热的方式烘干滤渣，铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，因此会导致测定的铁的质量分数偏小；
【探究实验】
1、由于金属易于空气中的氧气反应，在金属的表面形成一层氧化膜，所以将黄铜在放在稀盐酸中浸泡片刻，其目的是：除去合金表面的氧化膜；
3、由于从溶液中过滤出的物质的表面一般沾有溶液，所以将过滤出的物质需要进行洗涤、干燥；
【反思与评价】
①在步骤1中，若试样用蒸馏水洗涤之后，不干燥，称量的a值偏大，求出锌的质量偏大，则计算出合金中锌的质量分数将偏大；
②在步骤2中，所加试剂如果不足，称量的a值偏小，求出锌的质量偏小，则计算出合金中锌的质量分数将偏小；
【拓展探究】（1）锌和硝酸盐溶液反应写出反应的方程式是：Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）将黄铜放入一定量的硝酸银溶液中，锌先与硝酸银反应，当锌反应完后，铜再与硝酸银反应．当锌的量不足时，溶液中的溶质可能有：硝酸锌和硝酸铜或硝酸锌、硝酸铜和硝酸银；
（3）方案一：取少量滤液于试管中，在滤液中插入一根铁丝，如果铁丝表面无变化，说明了溶液中无硝酸银，则猜想①成立；如果铁丝表面有银白色固体析出，说明了溶液中有硝酸银，则猜想②成立；
方案二：可以根据稀盐酸与硝酸银的反应鉴别溶液中是否含有硝酸银，所以，取少量滤液于试管中，滴加几滴稀盐酸，如果滤液无明显变化，说明了溶液中无硝酸银，则猜想①成立；如果生成白色沉淀，说明了溶液中有硝酸银，则猜想②成立．

方案	实验操作	实验现象	结论
方案一	取少量滤液于试管中，在滤液中插入一根铁丝	铁丝表面有银白色固体析出	猜想②成立
		铁丝表面无变化	猜想①成立
方案二	取少量滤液于试管中，滴加几 滴稀盐酸	生成白色沉淀	猜想②成立
		滤液无明显变化	猜想①成立

故答案为：一、测气法
（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）大；
（3）不可以，二氧化碳溶于水，会使测量值有误差；
二、测量固体减轻法
（1）生成的铜覆盖在铁屑表面，导致铁不能全部反应；
（2）偏小；
【探究实验】
1、除去合金表面的氧化膜；
3、洗涤、干燥；
【反思与评价】
①偏大；
②偏小；
【拓展探究】（1）Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）硝酸锌和硝酸铜或硝酸锌、硝酸铜和硝酸银；
（3）

方案	实验操作	实验现象	结论
方案一		铁丝表面有银白色固体析出
		铁丝表面无变化
方案二	取少量滤液于试管中，滴加几 滴稀盐酸	生成白色沉淀
		滤液无明显变化

点评 在解此类题时，首先要会根据物质质量的多少进行正确的猜想，然后根据各种物质的性质选择有特征的实验选择试剂进行验证．