Question

某课外活动小组为测定铜粉（含炭粉）样品中铜的质量分数，进行了如图所示装置实验，图中铁架台等装置已略去．装置A中盛装的是过氧化氢溶液，装置B中是二氧化锰粉末，装置D中是碱石灰（固体氢氧化钠和氧化钙的混合物），装置E中是浓硫酸．
Ⅰ．实验步骤：
①在C中加入样品粉末W g，D中装入药品后并称量为m₁g，连接好仪器．
②打开A的上塞、活塞，慢慢滴加过氧化氢溶液，写出装置B中发生化学反应的化学方程式

 

．
③对C进行加热．可以观察到玻璃管C中

 

．
④当C中药品充分反应后，关闭A的活塞，停止加热．
⑤冷却后，称量D的质量为m₂ g．
Ⅱ．计算：样品中铜的质量分数=

 

（用含W、m₁、m₂的代数式表示）．
Ⅲ．问题和讨论：实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使C中反应完全，D中吸收完全，所测得的铜的质量分数偏小，原因可能是

 

．经讨论，有同学提出在B与C之间加入一个装置．再次实验后，得到了较正确的结果．那么加入的装置是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,金属的化学性质,碳的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：Ⅰ．②打开A的上塞、活塞，慢慢滴加溶液，这一步运用氧气氧化上一步生成的铜粉中的铜，B装置是为了制取氧气，据此写出反应的方程式；
③对C进行加热，当C中药品充分反应后，关闭A的活塞，停止加热，这时发生的反应是铜和氧气反应，碳和氧气反应生成二氧化碳的实验现象解答；
Ⅱ．运用C中生成的二氧化碳被D吸收了所以D实验前后增加的质量即是铜粉中的碳和氧气反应生成的二氧化碳，运用这个反应求出铜粉中碳粉的质量然后即可求出样品中铜的质量分数；
Ⅲ．B中制得的氧气中往往含有水蒸气，水蒸气被D吸收，这样测得的D增重的质量就不仅仅是碳和氧气生成二氧化碳还有水蒸气误认为都是二氧化碳测出的碳的质量会比实际大，测出的铜的质量就会小．然后根据浓硫酸具有吸水性可以干燥二氧化碳解答．

解答：解：Ⅰ．②B中装的是二氧化锰、A中是双氧水，所以打开A的上塞、活塞，慢慢滴加溶液，B装置是制取氧气的装置发生双氧水在二氧化锰催化作用下迅速产生氧气，反应的方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
③C中加热发生以下两个反应：铜和氧气生成氧化铜，是黑色固体；碳和氧气生成二氧化碳；
Ⅱ．C中生成的二氧化碳被D吸收了所以D实验前后增加的质量即是铜粉中的碳和氧气反应生成的二氧化碳，
设样品中碳的质量为x
C+O₂

点燃  .

CO₂
12         44
 x        （m₂-m₁）

12

x

=

44

(m2-m1)

x=

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%
故答案为：②2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；③粉末变成黑色；⑤

W-(m2-m1)× 12 44

W

×100%；
Ⅲ．B中制得的氧气中往往含有水蒸气，水蒸气被D吸收，这样测得的D增重的质量就不仅仅是碳和氧气生成二氧化碳还有水蒸气误认为都是二氧化碳测出的碳的质量会比实际大，测出的铜的质量就会小．浓硫酸具有吸水性能干燥二氧化碳，因此增加一个洗气瓶；
故答案为：水蒸气通过C后被D中碱石灰吸收； 洗气瓶．

点评：本题从铜和氧气反应和碳和氧气的反应入手考查了实验探究铜粉中铜的质量分数，只要看清装置D反应前后增加的质量是因为样品中的碳和氧气反应生成的二氧化碳的原因即可较快解答这类题目．