Question

13．某校化学实验小组准备学习探究合金中某成分的测定方法．
【提出问题】如何利用黄铜（Cu-Zn合金）与稀硫酸反应来测定黄铜中锌的含量．
【实验设计】通过下列两个实验分别测定H₂的质量和体积：
【分析表达】（1）实验I中，将小烧杯中的所有稀硫酸分几次加入到大烧杯中，并不断搅拌，判断大烧杯中药品完全反应的实验现象是不再产生气泡；

（2）实验II中，注射器的作用是注射10mL稀硫酸和收集氢气．
该实验操作是：先连接好装置，再检查装置气密性（填操作名称），该操作的具体方法是将注射器活塞向内（左）推动一段距离，松手后注射器活塞回到原来的位置；然后装好药品，最后将10mL稀硫酸快速推入烧瓶中，若稀硫酸是缓慢推入的，则可能造成的后果是烧瓶内气压增大，稀硫酸难以完全推入烧瓶中或仪器连接处脱落．
【实验记录】（3）已知实验I反应前的总质量[m（大烧杯+黄铜粉末）+m（小烧杯+稀硫酸）】，要计算生成H₂的质量，至少还需要的数据是AC（填字母）；
A．m（小烧杯）  B．m（大烧杯）  C．m（大烧杯+反应后剩余物）
（4）实验II的实验数据记录如下（表中数据在相同温度、相同压强条件下测定）：

时间/min	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
注射器读数/mL	60.0	85.0	88.0	89.0	89.5	89.8	89.9	90.0	90.0	90.0

根据以上实验过程和数据综合分析，最终生成H₂的体积是80.0 mL．
【数据处理】（5）若实验II中黄铜的质量是5g，lOmL稀硫酸过量，氢气的密度为0.09g/lOOOmL．利用上表数据可计算出该黄铜中锌的质量分数为4.7%（精确至0.1%）
【反思评价】（6）黄铜的颜色非常接近18K金，有不法分子用黄铜冒充18K金行骗．你知道怎样区别黄铜和黄金吗？简要说说鉴别方法分别向黄铜和黄金上滴加稀盐酸或稀硫酸，产生气泡的是黄铜，不产生气泡的是黄金．

Answer 1

分析 （1）黄铜中的铜不能和稀硫酸反应，锌能和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气；
（2）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
若稀硫酸是缓慢推入的，稀硫酸和锌反应生成的氢气会导致烧瓶内气压增大，稀硫酸难以完全推入烧瓶中或仪器连接处脱落，影响实验；
（3）实验I反应前后的质量差即为反应生成氢气的质量；
（4）根据表中提供的数据可以判断反应生成氢气的体积；
（5）根据氢气的密度和体积可以计算氢气的质量，根据氢气的质量和反应的化学方程式可以计算黄铜中锌的质量，进一步可以计算出该黄铜中锌的质量分数；
（6）铜和金不能和稀盐酸、稀硫酸反应，锌能和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气；
在酒精灯火焰上加热时，金无明显现象，而黄铜中的铜能和空气中的氧气反应生成黑色固体氧化铜．

解答 解：（1）实验I中，将小烧杯中的所有稀硫酸分几次加入到大烧杯中时，黄铜中的锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，产生气泡，当锌完全反应后，不再产生气泡，因此判断大烧杯中药品完全反应的实验现象是不再产生气泡．
故填：不再产生气泡．
（2）实验II中，实验操作是：先连接好装置，再检查装置气密性，该操作的具体方法是：将注射器活塞向内（左）推动一段距离，松手后注射器活塞回到原来的位置，说明装置不漏气；
最后将10mL稀硫酸快速推入烧瓶中，若稀硫酸是缓慢推入的，稀硫酸和锌反应生成的氢气会导致烧瓶内气压增大，则可能造成的后果是烧瓶内气压增大，稀硫酸难以完全推入烧瓶中或仪器连接处脱落．
故填：检查装置气密性；将注射器活塞向内（左）推动一段距离，松手后注射器活塞回到原来的位置；烧瓶内气压增大，稀硫酸难以完全推入烧瓶中或仪器连接处脱落．
（3）反应前总质量已知，如果知道小烧杯的质量、大烧杯和反应后剩余物的总质量，则大烧杯和反应后剩余物的总质量与小烧杯的质量和与反应前总质量的差即为反应生成氢气的质量，因此要计算生成H₂的质量，至少还需要的数据是m（小烧杯）、m（大烧杯+反应后剩余物）．
故填：AC．
（4）反应前注射器读数是10mL，反应后最终读数是90.0mL，因此最终生成H₂的体积是：90.0mL-10mL=80.0mL．
故填：80.0．
（5）反应生成氢气质量为：0.09g/1000mL×80.0mL=0.0072g，
设黄铜中锌的质量为x，
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，
65                           2
x                          0.0072g
$\frac{65}{x}=\frac{2}{0.0072g}$
x=0.234g，
该黄铜中锌的质量分数为：$\frac{0.234g}{5g}$×100%=4.7%，
故填：4.7%．
（6）因为铜和金不能和稀盐酸、稀硫酸反应，锌能和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，在酒精灯火焰上加热时，金无明显现象，而黄铜中的铜能和空气中的氧气反应生成黑色固体氧化铜，因此区别黄铜和黄金的方法是：方法一：分别向黄铜和黄金上滴加稀盐酸或稀硫酸，产生气泡的是黄铜，不产生气泡的是黄金；
方法二：取黄铜和黄金分别在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑的是黄铜，无明显现象的是黄金．
故填：方法一：分别向黄铜和黄金上滴加稀盐酸或稀硫酸，产生气泡的是黄铜，不产生气泡的是黄金；
方法二：取黄铜和黄金分别在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑的是黄铜，无明显现象的是黄金．
答案：
（1）不再产生气泡；
（2）检查装置气密性；将注射器活塞向内（左）推动一段距离，松手后注射器活塞回到原来的位置；烧瓶内气压增大，稀硫酸难以完全推入烧瓶中或仪器连接处脱落；
（3）AC；
（4）80.0；
（5）4.7%．
（6）分别向黄铜和黄金上滴加稀盐酸或稀硫酸，产生气泡的是黄铜，不产生气泡的是黄金

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．