Question

3．实验是进行科学探究的重要途径，在探究过程中，很多因素都会对实验结果产生影响．
（1）反应物的浓度不同，反应现象不同．请举出实例说明．硫在空气里燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气里燃烧产生蓝紫色火焰
（2）碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳，在不足的氧气中燃烧生成一氧化碳．对比这两个反应可以得到的结论是反应物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量变可以引起质变．
（3）H₂在加热条件下可以与CuO反应，生成Cu和H₂O．
①亮亮同学利用图A装置完成了该实验．
实验步骤：先通入H₂，再加热，实验结束后，先撤酒精灯，继续通入H₂直至试管冷却．可观察到黑色CuO变成红色．
②明明同学利用图B装置也完成了该实验．实验步骤：将铜丝在酒精灯外焰上加热变黑后，迅速伸入盛有H₂的集气瓶中，片刻可观察到黑色CuO变为红色．
对比A、B两套装置，B装置的优点是装置简单、操作简便、节约原料、节省时间．
③在明明同学的实验中，当铜丝表明生成CuO后，若继续在酒精灯外焰上加热至炽热状态时，则与H₂反应较快；若只加热至红热状态时，则反应较慢，甚至没有明现现象．对比这两种情况，可得到的结论是温度越高，反应越快；或内因是变化的根据，外因是变化的条件．
（4）在用废铜屑制取硫酸铜的实验中，有下列两种方案可供选择：
甲方案：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
乙方案：2CuO+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuOCuO+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O
①分别用上述两种方案制取80g硫酸铜，甲方案参加反应的硫酸的质量为98g，请计算乙方案中参加反应的硫酸的质量为多少？
②通过对比这两种实验方案及计算结果，你认为选用哪种方案更好？；请说明你的理由．
（5）通过对上述实验的对比与分析可知，探究某一化学问题时，除了应根据具体情况考虑恰当的实验装置外，还应考虑等因素．

Answer 1

分析 根据题目给出的信息可知，反应物的浓度不同，反应现象可能不同的举例：石灰石与盐酸制二氧化碳的实验中，盐酸的浓度小，产生气泡的速度慢，盐酸的浓度大，产生气泡的速度快；或用过氧化氢溶液制氧气的实验中，过氧化氢溶液的浓度不同．碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳，在不足的氧气中燃烧生成一氧化碳；对比这两个反应可得到的结论是：应该尽可能的使碳充分燃烧，充分燃烧时既能获得更多的热量，又比较环保，因为一氧化碳有毒．
而对于实验装置的评价，还要考虑实验优劣对比，要注意从科学性、可行性，还有对环境等的影响等来考虑．在分析时要注意对实验装置和装置下的原理的细节的分析对比，从中提取答案．如A、B量两装置，同样采用铜粉和铜丝，铜丝与氢气的接触面积较大，而铜粉就与氢气的接触面积较小，导致反应速率是有很大差别的．同样铜丝和铜粉相比，在加热时相对更容易达到需要温度时铜丝需要的时间更短．且实验的现象对于铜丝而言是更明显的，铜粉的变化即使有变化，也由于粉末的混合而不是那么明显．
对于计算，由于目的是制取80g的硫酸铜，所以要从硫酸铜才计算硫酸的消耗量，而计算时一定要注意相对分子质量的准确应用，避免不必要的错误．

解答 解：（1）在写实例时一定要注意从反应的反应物的浓度对反应的影响上来考虑，如同种物质在不同浓度氧气中的燃烧问题，氢气在含有氧气不同浓度使有时甚至会发生爆炸．故答案为：硫在空气里燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气里燃烧产生蓝紫色火焰等．
（2）碳在充足的氧气中燃烧生成二氧化碳，在不足的氧气中燃烧生成一氧化碳．对比这两个反应可以得到的结论是．要从前后对比来分析，两者区别在意氧气的量不同，生成的产物不同，所以要归纳出类似内容有关的信息．故答案为：反应物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量变可以引起质变等．
（3）关于B装置的优点，一定要注意与A对比分析，从装置的复杂程度，实现效果的等方面都可以．
故答案为：②装置简单、操作简便、节约原料、节省时间等（回答出一种即可）；
③温度越高，反应越快；或内因是变化的根据，外因是变化的条件等．
（4）$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$①解：设乙方案参加反应的硫酸的质量为x．
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
     98   160
     x    80g
$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$
x=49g
答：乙方案参加反应的硫酸的质量为49g．
②当制取相同质量的硫酸铜时，甲方案消耗掉的硫酸多一倍，且多余出来的硫酸对应的产物为有毒的二氧化硫．
故答案为：乙方案，此方案既可节省原料又可避免产生SO₂污染空气；
③本问是对上面各过程的一个总结，要注意尽可能将上面获取的信息进行归纳．
故答案为：反应条件、反应物的用量、操作步骤等答出一条即可．

点评 实验设计的评价要注意从实验本身去分析，要注意从科学性、可行性的方面进行分析归纳．