Question

18．甲、乙两化学小组拟根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品（混有CuO粉未）中金属铜的含量．
（1）甲小组利用图装置（可以重复选用），通过测定反应生成水的质量来达到实验目的．

①按气流方向连接各仪器接口，顺序为c g f d e（或ed）gf b a （填小写字母序号）．
②装置B中固体试剂的名称为氢氧化钠或氧化钙、碱石灰等．
③装置A的作用为吸收未反应的氨气，防止外界空气进入后面的装置D中．
④下列两步操作应该先进行的是ii （填序号）：i．加热反应管  ii．向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水，原因为．
（2）乙小组利用上述装置通过测定反应前后装置C中固体的质量变化来达到实验目的．
①按气流方向连接各装置，顺序为BDCA（填大写字母序号）．
②称取m₁g铜粉样品，测得反应前装置C的质量为m₂g，充分反应后装置C的质量为m₃g．写出样品中金属铜的质量分数表达式．
（3）从稀盐酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，重新设计一个测定样品中金属铜含量的实验方案（写出主要步骤，不必描述操作过程的细节）．

Answer 1

分析 （1）①根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品（混有CuO粉未）中金属铜的含量，通过测定反应生成水的质量来达到实验目的，需要测定反应生成的水的质量，生成氨气通过碱石灰干燥，再通入装置C加热氨气和氧化铜反应生成铜、氮气和水蒸气，通过装置D吸收生成的水蒸气，最后通过装置A吸收未反应的氨气，防止空气中水蒸气进入装置D；
②装置B中固体试剂为氢氧化钠或碱石灰或氧化钙，遇到浓氨水溶解放热一水合氨分解生成氨气；
③分析可知装置A的作用吸收未反应的氨气，防止空气中水蒸气进入装置D；
④向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水，把装置中空气排出后再加热反应，防止铜被氧气氧化；
（2）①利用上述装置通过测定反应前后装置C中固体的质量变化来达到实验目的，利用B装置生成氨气，通过装置D中碱石灰干燥氨气，通过装置C氨气和氧化铜反应，最后通过浓硫酸吸收过量氨气；
②测得反应前装置C的质量为m₂g，充分反应后装置C的质量为m₃g，结合化学方程式定量关系计算氧化铜质量，计算得到铜的质量分数；
（3）要测定铜的质量分数，铜和稀盐酸不反应，氧化铜和稀盐酸反应，即可求出铜的质量分数．设计方案的主要步骤是将样品与稀盐酸充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量剩余固体铜的质量、计算即可，反应的化学方程式为CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O．

解答 解：（1）①根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品（混有CuO粉未）中金属铜的含量，通过测定反应生成水的质量来达到实验目的，需要测定反应生成的水的质量，生成氨气通过碱石灰干燥，再通入装置C加热氨气和氧化铜反应生成铜、氮气和水蒸气，通过装置D吸收生成的水蒸气，最后通过装置A吸收未反应的氨气，防止空气中水蒸气进入装置D，按气流方向连接各仪器接口，顺序为c g f d e（或ed）gf b a，
故答案为：c g f d e（或ed）gf b a；
②装置B是利用固体和液体反应，不需要加热，装置中固体试剂为氢氧化钠或碱石灰或氧化钙，遇到浓氨水溶解放热，一水合氨分解生成氨气，
故答案为：氢氧化钠或氧化钙或碱石灰；
③装置A中浓硫酸的作用为：吸收未反应的氨气；防止外界空气进入后面的装置D中，
故答案为：吸收未反应的氨气，防止外界空气进入后面的装置D中；
④加热反应管，向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水两部操作步骤顺序是：先向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水，再加热，若先加热反应管，铜粉会被空气中的氧气氧化，造成测定误差，
故答案为：ii；若先加热反应管，铜粉会被空气中的氧气氧化，造成测定误差；
（2）①利用上述装置通过测定反应前后装置C中固体的质量变化来达到实验目的，利用B装置生成氨气，通过装置D中碱石灰干燥氨气，通过装置C氨气和氧化铜反应，最后通过浓硫酸吸收过量氨气，按气流方向连接各装置，顺序为BDCA，
故答案为：BDCA；
②测得反应前装置C的质量为m₂g，充分反应后装置C的质量为m₃g，结合化学方程式定量关系计算氧化铜质量，
3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O△m
3 mol                                           48g
n                                            （m₂-m₃）g
n=$\frac{3（{m}_{2}-{m}_{3}）}{48}$mol，
样品中铜的质量分数=$\frac{{m}_{1}g-\frac{3（{m}_{2}-{m}_{3}）}{48}mol×80g/mol}{{m}_{1}g}$×100%=$\frac{{m}_{1}-（{m}_{2}-{m}_{3}）×\frac{80}{16}}{{m}_{1}}$×100%，
答：样品中金属铜的质量分数表达式为 $\frac{{m}_{1}-（{m}_{2}-{m}_{3}）×\frac{80}{16}}{{m}_{1}}$×100%；
（3）设计一个测定样品中金属铜含量的实验方案是利用铜和稀盐酸不反应，氧化铜和盐酸反应，取一定质量的铜粉样品；加入过量的稀盐酸充分溶解反应；过滤、洗涤；干燥、称量、计算，
答：取一定质量的铜粉样品，加入过量的稀盐酸充分溶解反应，过滤、洗涤、干燥、称量、计算．

点评 本题考查了物质含量的测定，涉及实验基本操作、气体除杂、物质含量的测定等知识点，明确实验原理是解本题关键，实验基本操作是解题关键，题目难度中等．