Question

19．某科技小组的同学利用天然资源获得了红褐色的铜粉（含杂质炭），为了测定该铜粉样品中铜的质量分数（百分含量），取W g铜粉样品，设计如下实验装置：

（1）仪器②、⑤的名称是：②酒精灯、⑤烧杯．
（2）①、④中发生反应的化学方程式为：①2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，④2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
（3）装置③中的实验现象是红褐色的铜粉变成黑色．
（4）⑤中的澄清石灰水的作用是验证否还有未被NaOH溶液吸收的CO₂．利用上述装置，通过称量反应前后装置④的质量，得到CO₂的质量，进而求出铜的质量分数（实验过程中忽略水蒸气的影响）．为了确保测得的CO₂质量准确可靠，在保证装置不漏气、称量准确、操作规范的前提下，你认为还需要的条件是氯酸钾必须足量（或过量），NaOH溶液也必须足量．
（5）实验结束后，如果先撤去两个酒精灯，会导致溶液倒流，引起玻璃管和试管破裂．

Answer 1

分析 首先要明确该实验的目的是“测定该铜粉样品中铜的质量分数”；然后围绕该实验目的，分析题给实验装置中可能涉及的反应原理及装置作用，装置①是利用KClO₃受热催化分解制取氧气；装置③是利用氧气与铜粉样品中的Cu和C发生反应分别生成CuO黑色固体和CO₂气体；生成的CO₂气体进入装置④中与NaOH溶液反应而被吸收，可根据装置④的增重测得杂质炭生成的CO₂的质量，再换算为杂质炭的质量，用铜粉样品质量减去炭的质量就是铜的质量，由此求得铜的质量分数；装置⑤中的澄清石灰水可检验是否还有未被NaOH溶液吸收的CO₂通过；最后紧扣题意回答（1）～（5）的有关问题．

解答 解：（1）仪器②为用于加热的酒精灯；仪器⑤用于盛放较大量液体或溶解所需要的烧杯；
故答案为：酒精灯；烧杯；
（2）反应①为氯酸钾在加热和二氧化锰催化条件下，分解生成氯化钾和氧气；反应④为氢氧化钠溶液吸收气体二氧化碳，生成碳酸钠和水；
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（3）装置③中红褐色氧粉在加热条件下与氧气发生反应而形成黑色的氧化铜，少量的杂质碳粉在加热条件下与氧气反应形成无色气体二氧化碳；
故答案为：红褐色的铜粉变成黑色；
（4）⑤中的澄清石灰水的作用是验证否还有未被NaOH溶液吸收的CO₂；根据题意“通过称量反应前后装置④的质量，得到CO₂的质量，进而求出铜的质量分数”的原理和“确保测得的CO₂质量准确可靠”的实验要求，“在保证装置不漏气、称量准确、操作规范的前提下”，“还需要的条件”：一是氯酸钾必须足量（或过量），以提供足量的氧气把杂质炭氧化成CO₂；二是NaOH溶液也必须足量，以保证把生成的CO₂全部吸收；
故答案为：验证否还有未被NaOH溶液吸收的CO₂；氯酸钾必须足量（或过量），NaOH溶液也必须足量．
（5）实验结束时，如果先停止加热，装置内气体遇冷气体体积减小，而引起烧杯及广口瓶内液体倒吸入试管及玻璃管，而使试管及玻璃突然遇冷而炸裂；
故答案为：溶液倒流，引起玻璃管和试管破裂；

点评 对于综合探究实验题，可按“综合探究实验解题三步骤”的思路展开分析：首先要明确该实验的目的，然后围绕该实验目的，分析题给实验装置中可能涉及的反应原理及装置作用，最后紧扣题意回答有关的问题．