Question

3．某化學(xué)課外興趣小組探究氫氣還原氧化銅的反應(yīng)，有如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）上述A裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣和二氧化碳，請分別寫出實(shí)驗(yàn)室制取氫氣和二氧化碳的化學(xué)方程式Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
上述可用于收集二氧化碳裝置是C（用裝置字母序號填空）．
（2）請你參與探究氫氣還原氧化銅得到的紅色固體的成分，完成下列各題：
已知信息：Ⅰ．氫氣還原氧化銅除生成銅外還可能生成氧化亞銅（Cu₂O）；Ⅱ．Cu和Cu₂O均為不溶于水的紅色固體；Ⅲ．Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
提出問題：紅色固體含有什么物質(zhì)？
①猜想假設(shè)：
假設(shè)一：紅色固體只含Cu；假設(shè)二：紅色固體只含Cu₂O；
假設(shè)三：紅色固體含有Cu和Cu₂O（請補(bǔ)充完成假設(shè)三）．
②實(shí)驗(yàn)探究：（填寫表中空格）

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
a．取少量紅色固體加入到足量硫酸溶液中	無明顯現(xiàn)象	假設(shè)成立假設(shè)一
b．取少量紅色固體加入到足量硫酸溶液中	有紅色固體剩余	假設(shè)二和假設(shè)三均成立

③數(shù)據(jù)處理：甲同學(xué)稱取Wg紅色固體加入到足量硫酸溶液中使其充分反應(yīng)后，（填操作名稱）、洗滌、干燥，稱量剩余紅色固體質(zhì)量為mg，通過計(jì)算，若m=$\frac{64w}{144}$g（選填＞、＜或=），則假設(shè)二成立；若m＜$\frac{64w}{144}$g（選填＞、＜或=），則假設(shè)三成立．
④交流與反思：只要假設(shè)合理，實(shí)驗(yàn)方法正確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)就能得出結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）熟記實(shí)驗(yàn)室制取氫氣和二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)式；根據(jù)二氧化碳的密度和溶水性選擇收集裝置；
（2）①紅色固體的成分除一、二兩種假設(shè)外，還應(yīng)有二者的混合物這一假設(shè)；
②根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：向紅色固體中加入足量稀硫酸，由于銅不能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，而Cu₂O能與稀硫酸反應(yīng)生成銅和硫酸銅，反應(yīng)后溶液呈藍(lán)色說明固體中含有Cu₂O；若無現(xiàn)象，則固體中只含有銅；
③假設(shè)7.2g紅色固體全部是Cu₂O計(jì)算銅的質(zhì)量，看是否等于3.2g；或假設(shè)所得3.2g全部是銅計(jì)算Cu₂O的質(zhì)量，看是否等于7.2g，據(jù)此判斷紅色固體的組成成分．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室用鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)式是：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)式是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；二氧化碳的密度大于空氣的密度，并且易溶于水，所以可用C向上排空氣法收集．
故答案為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；C；
（2）①氫氣還原氧化銅有可能生成銅或氧化亞銅，因此可猜想反應(yīng)后生成物為：銅或氧化亞銅或銅與氧化亞銅的混合物；
故答案為：Cu₂O和Cu的混合物；
②稀硫酸不能與銅發(fā)生反應(yīng)，而氧化亞銅可與稀硫酸反應(yīng)生成銅、硫酸銅和水；因此，當(dāng)無現(xiàn)象時(shí)，說明固體中只含有銅；而溶液變成藍(lán)色時(shí)，說明紅色固體中含有氧化亞銅；氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成的銅，使溶液中出現(xiàn)的紅色銅，不能確定原紅色粉末中是否一定含有銅；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
a．取少量紅色固體加入到足量硫酸溶液中	無明顯現(xiàn)象	假設(shè)成立 假設(shè)一
b．取少量紅色固體加入到足量硫酸溶液中	有紅色固體剩余	假設(shè)二和假設(shè)三均成立

③要得到剩余的紅色固體，先進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，在通過洗滌、干燥．
若假設(shè)二成立，紅色固體只含Cu₂O，所有的Cu₂O都與稀硫酸反應(yīng)，我們可用據(jù)此計(jì)算出剩余固體m的質(zhì)量，即此時(shí)假設(shè)二成立．
假設(shè)Wg紅色固體全部是Cu₂O，反應(yīng)后生成銅的質(zhì)量為m
Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O
144                 64
 W                  m
$\frac{144}{W}=\frac{64}{m}$
m=$\frac{64W}{144}$
若m＞$\frac{64w}{144}$說明紅色固體中原本就含有銅，所以假設(shè)三成立．
故答案為：過濾；=；＞．
答案：
（1）Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑； CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；  C；
（2）①紅色固體含有Cu和Cu₂O； ②假設(shè)一；有紅色固體剩余；③過濾；=；＞

點(diǎn)評 在研究物質(zhì)組成時(shí)，通過定性的探究實(shí)驗(yàn)不能確定某組成成分時(shí)，可通過定量研究加以判斷；定量研究時(shí)，質(zhì)量守恒思想是進(jìn)行推斷的根本依據(jù)．