某研究小组用如下图装置进行铜与浓硫酸反应的实验研究。

(1)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式                                        

(2)B试管口堵的棉花喷有的试剂是                 

(3)充分反应后,研究小组同学发现铜和硫酸都有剩余。在不补充浓硫酸的前提下,加入下列物质不能使剩余铜片溶解的是               (填写序号);

     ①KNO3    ②FeCl3    ③Fe2O3    ④HCl      

(4)研究小组同学向反应后的溶液中加入足量的氧化铜,使剩余的硫酸全部转化为硫酸铜,过滤后,将滤液加热浓缩,冷却结晶制得硫酸铜晶体(CuSO4?xH2O)。研究小组同学采用加热法测定该晶体里结晶水x的值。

①在他们的实验操作中,至少称量        次;

②下面是其中一次实验的数据:

坩埚质量

坩埚与晶体总质量

加热后坩埚与固体总质量

11.7g

22.7g

19.7g

根据上表数据计算x的实测值为             ,这次实验中产生误差的原因可能是

               (填序号)。

A.硫酸铜晶体中含有不挥发性杂质        B.实验前晶体表面有湿存水

C.加热时有晶体飞溅出去                               D.加热失水后露置在空气中冷却

(5)研究小组同学发现,反应后的A试管中还得到一种黑色的固体,经鉴定它是两种元素形成的盐,元素间的质量比为2:1,其化学式为         

(14分)欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数。资料表明:①反应中除生成NO2气体外还有少量的NO生成;②常温下N02与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色N2O4液体或晶体存在。为完成测定并验证有NO生成,有人设计下图实验装置。

(1)实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间的氮气再关闭K1,这样做的目的是________________________________________________。

(2)装置B瓶的作用是___________________________________________。

(3)A中反应停止后,打开D中的活塞K2并通人氧气,若反应中确有NO产生,则D中应出现的现象是________________;实验发现,通人氧气温度的高低对实验现象有较大影响,则为了便于观察应通人_______________(填“冷”或“热”)的氧气。

(4)为了减少测量误差,在A中反应完成和D中出现现象后,还应继续进行的操作是:___________________________________________________。

(5)实验测得下列数据:所用铜银合金质量为15.0 g,浓硝酸的体积为40 mL,浓度为13.5mol·L-1。实验后:A中溶液体积为40mL,H+浓度为1.0mol·L-1。若设反应中硝酸既无挥发也无分解,则:

    ①参加反应的硝酸的物质的量为______________;

    ②若已测出反应后E装置的生成物含氮元素的质量,则为确定合金中铜的质量分数,还需要测定的数据是__________。

(6)实验中只测定铜的质量分数,不验证NO的产生,则在铜银合金与硝酸反应后,只需简单的实验操作就可以达到目的,请简述实验过程_______________                                 ____。

【解析】本实验的目的有两个。一是验证反应中除生成NO2气体外还有少量的NO生成,二是测定某铜银合金中铜的质量分数,解题时我们始终围绕这两个目的。要验证有NO生成,就必须要保证整个装置中没有氧气存在,否则即使生成NO,也会转变成NO2,所以实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间的氮气再关闭K1,这样做的目的是排尽装置中的空气。检验NO的方法是将NO与O2反应生成红棕色的NO2,由于反应中本来就生成NO2,所以必须将NO2与NO分离,结合题目不难得到装置C的作用就是将NO2转变成无色N2O4液体或晶体。如果温度过低NO2会转变成无色N2O4液体或晶体,所以为了便于观察应通人热的氧气。要测定某铜银合金中铜的质量分数除知道铜银合金的质量外,还必须测得与铜银合金相关的另外一个量,方可列方程组求解。结合题意,可知方法为测出氮的氧化物的质量。由于氮的氧化物存在于C、E两个装置中,所以必须测出两个装置的质量变化。另为保证测定准确,在A中反应完成和D中出现现象后,还应打开K1、K2,持续一段时间的N2和O2,以保证氮的氧化物被充分吸收。计算参加反应的硝酸的物质的量可以利用原子守恒进行计算,反应后剩余硝酸是0.04mol,反应前硝酸是0.04L×13.5mol/L=0.54mol,剩余参加反应的硝酸是0.5mol。因为溶液中含有银离子,剩余可以通过沉淀法来测定银的物质的量。

 

(14分)欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数。资料表明:①反应中除生成NO2气体外还有少量的NO生成;②常温下N02与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色N2O4液体或晶体存在。为完成测定并验证有NO生成,有人设计下图实验装置。

(1)实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间的氮气再关闭K1,这样做的目的是________________________________________________。

(2)装置B瓶的作用是___________________________________________。

(3)A中反应停止后,打开D中的活塞K2并通人氧气,若反应中确有NO产生,则D中应出现的现象是________________;实验发现,通人氧气温度的高低对实验现象有较大影响,则为了便于观察应通人_______________(填“冷”或“热”)的氧气。

(4)为了减少测量误差,在A中反应完成和D中出现现象后,还应继续进行的操作是: ___________________________________________________。

(5)实验测得下列数据:所用铜银合金质量为15.0 g,浓硝酸的体积为40 mL,浓度为13.5mol·L-1。实验后:A中溶液体积为40mL,H+浓度为1.0mol·L-1。若设反应中硝酸既无挥发也无分解,则:

    ①参加反应的硝酸的物质的量为______________;

    ②若已测出反应后E装置的生成物含氮元素的质量,则为确定合金中铜的质量分数,还需要测定的数据是__________。

(6)实验中只测定铜的质量分数,不验证NO的产生,则在铜银合金与硝酸反应后,只需简单的实验操作就可以达到目的,请简述实验过程_______________                                  ____。

【解析】本实验的目的有两个。一是验证反应中除生成NO2气体外还有少量的NO生成,二是测定某铜银合金中铜的质量分数,解题时我们始终围绕这两个目的。要验证有NO生成,就必须要保证整个装置中没有氧气存在,否则即使生成NO,也会转变成NO2,所以实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间的氮气再关闭K1,这样做的目的是排尽装置中的空气。检验NO的方法是将NO与O2反应生成红棕色的NO2,由于反应中本来就生成NO2,所以必须将NO2与NO分离,结合题目不难得到装置C的作用就是将NO2转变成无色N2O4液体或晶体。如果温度过低NO2会转变成无色N2O4液体或晶体,所以为了便于观察应通人热的氧气。要测定某铜银合金中铜的质量分数除知道铜银合金的质量外,还必须测得与铜银合金相关的另外一个量,方可列方程组求解。结合题意,可知方法为测出氮的氧化物的质量。由于氮的氧化物存在于C、E两个装置中,所以必须测出两个装置的质量变化。另为保证测定准确,在A中反应完成和D中出现现象后,还应打开K1、K2,持续一段时间的N2和O2,以保证氮的氧化物被充分吸收。计算参加反应的硝酸的物质的量可以利用原子守恒进行计算,反应后剩余硝酸是0.04mol,反应前硝酸是0.04L×13.5mol/L=0.54mol,剩余参加反应的硝酸是0.5mol。因为溶液中含有银离子,剩余可以通过沉淀法来测定银的物质的量。

 

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