Question

某課外活動小組加熱氧化銅和炭粉（過量）的混合物，得到的銅粉中含有炭粉，他們用下圖所示的裝置，對獲得的銅粉樣品進行實驗分析．以測定樣品中銅的質量分數．（圖中鐵架臺等裝置已略去．）已知，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解產生氧氣．請你幫他們完成實驗報告．

（1）實驗過程：

編號	實驗步驟	實驗現象	有關化學方程式
a	連接好儀器后，打開止水夾F．檢查 氣密性（觀察）．在C中加入樣品粉末 Wg，在D中裝入藥品后稱量為m1g
b	打開A的活塞，慢慢滴加溶液
c	對C進行加熱當C中藥品充分反應 后，關閉A的活塞、關F，停止加熱
d	冷卻后，稱得D的質量為m2g

（2）計算：
樣品中銅的質量分數=

 

（用含w、m₁、m₂的代數式表示）
（3）問題和討論：
實驗完成后，老師評議說：按上述實驗設計，即使C中反應完全，D中吸收完全，也不會得出正確的結果．經時論，有同學提出在B與C之間加入一個裝置．再次實驗后．得到了較正確的結果，那么，原來實驗所測得的銅的質量分數偏小的原因可能是在B與C之間加入的裝置可以是

 

；其中盛放的藥品是

 

．

Answer 1

分析：（1）a檢驗氣密性時，是對裝置B進行微熱，觀察裝置E中的現象．
b、打開A的活塞，慢慢滴加溶液將生成氣體，發生反應2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑．
c、對C加熱，發生反應2Cu+O₂

△   .

=2CuO    C+O₂

△   .

CO₂↑，根據反應進行現象敘述．
（2）根據質量守恒定律，可以根據D裝置前后的質量變化求出二氧化碳的質量，根據二氧化碳中碳元素的質量分數求出碳元素的質量，進而求出銅的質量和質量分數．（3）根據實驗目的和反應過程中進入裝置D中的氣體進行分析．

解答：解：（1）a：檢驗氣密性，首先微熱裝置B時，裝置內壓強增大，氣體逸出，E中有氣泡冒出，停止微熱后玻璃管內形成一段液柱；
b：滴加過氧化氫溶液，發生反應2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，所以再B、E中有氣泡冒出，
C：加熱裝置發生反應2Cu+O₂

△   .

=2CuO    C+O₂

△   .

CO₂↑  
C中的紅褐色銅粉末變成黑色的氧化銅；
故答案為：

編號	實驗步驟	實驗現象	有關化學方程式
a	連接好儀器后，打開止水夾F．檢查 氣密性（觀察）．在C中加入樣品粉末 Wg，在D中裝入藥品后稱量為m1g	微熱裝置B時E中有氣泡冒出，停止加熱后玻璃管內形成一段液柱
b	打開A的活塞，慢慢滴加溶液	B、E中有氣泡冒出	2H2O2  MnO2  .   2H2O+O2↑
c	對C進行加熱當C中藥品充分反應 后，關閉A的活塞、關F，停止加熱	C中的紅褐色粉末變成黑色	2Cu+O2   △   .   =2CuO      C+O2   △   .   CO2↑
d	冷卻后，稱得D的質量為m2g

（2）根據質量守恒定律，反應生成的二氧化碳的質量為裝置D反應前后的質量之差，為（m₂-m₁）g
同理混合物中碳的質量即為二氧化碳中碳的質量，即（m₂-m₁）×

12

44

所以銅的質量為w-（m₂-m₁）×

12

44

則銅的質量分數為：

w-(m2-m1)× 12 44

w

×100%
故答案為：

w-(m2-m1)× 12 44

w

×100%
（3）因為裝置B中氧氣逸出時要攜帶水蒸氣，水蒸氣通過C可以被裝置D的堿石灰吸收，而影響實驗結果．所以應在B和C之間加一個洗氣瓶，以除去氧氣中的水蒸氣．
故答案為：水蒸氣通過裝置C被裝置D中的堿石灰吸收
洗氣瓶； 濃硫酸（或干燥管； 堿石灰）

點評：在設計干燥裝置時要注意：一種是洗氣瓶，藥品是液體干燥劑，一種是干燥管，藥品是固體干燥劑．