Question

17．用氢气还原氧化铜的方法测定某氧化铜样品的纯度（氢气和一氧化碳化学性质相似，有还原性，杂质不与氢气反应），同学们设计了如图所示实验装置，准确称取20克干燥样品进行实验．
（1）在实验中，乙装置的作用是检验氢气中的水蒸气是否除尽．
（2）准确称取完全反应前后装置丙和丁的质量如表：

	装置丙	装置丁
反应前	48.8克	161.2克
反应后	45.6克	164.98克

小明同学想根据装置丁求出氧化铜样品的纯度，请同学们帮助他（写出计算过程）．
（3）请分析，选择装置丙的数据比装置丁的数据进行计算求氧化铜的纯度的更合理的原因是装置丁中增加的质量包括反应生成的水的质量和浓硫酸吸收的空气中的水蒸气的质量．
（4）假设丙装置反应前质量为m，充分反应后质量为n，装置丁的质量反应前为a，反应后为b，请用m、n、a、b的代数式表示水中氢氧元素质量比$\frac{b-a-m+n}{m-n}$．（不考虑其它影响因素）

Answer 1

分析 （1）无水硫酸铜是白色固体，能和水反应生成蓝色固体五水硫酸铜；
（2）装置丙反应前后的质量差是氧化铜中氧元素的质量，装置丁反应前后的质量差是吸收的水蒸气的质量；
（3）装置丁增大浓硫酸既能够吸收反应生成的水蒸气，也能够吸收空气中的水蒸气；
（4）根据提供的数据可以进行相关方面的计算和判断．

解答 解：（1）在实验中，乙装置的作用是通过硫酸铜是否变色来判断氢气中的水蒸气是否除尽．
故填：检验氢气中的水蒸气是否除尽．
（2）反应生成水的质量为：164.98g-161.2g=3.78g，
设氧化铜质量为x，
CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，
80                     18
x                     3.78g
$\frac{80}{x}$=$\frac{18}{3.78g}$，
x=16.8g，
氧化铜样品的纯度为：$\frac{16.8g}{20g}$×100%=84%，
（3）选择装置丙的数据计算氧化铜的质量分数：
氧化铜中氧元素质量为：48.8g-45.6g=3.2g，
氧化铜质量为：3.2g÷（$\frac{16}{80}$×100%）=16g，
氧化铜样品的纯度为：$\frac{16g}{20g}$×100%=80%，
选择装置丙的数据计算氧化铜的纯度比装置丁的数据进行计算求氧化铜的纯度的更合理的原因是：装置丁中增加的质量包括反应生成的水的质量和浓硫酸吸收的空气中的水蒸气的质量．
故填：装置丁中增加的质量包括反应生成的水的质量和浓硫酸吸收的空气中的水蒸气的质量．
（4）反应生成水的质量为：b-a，反应生成的水中氧元素质量为：m-n，水中氢元素质量为：b-a-m+n，
用m、n、a、b的代数式表示水中氢氧元素质量比为：$\frac{b-a-m+n}{m-n}$，
故填：$\frac{b-a-m+n}{m-n}$．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．