Question

同学们学习了《金属与矿物》一章后，对金属的有关性质产生了浓厚的兴趣．
探究一：某小组做了如下图所示的探究实验．实验发现CO与CuO加热后黑色粉末变成红色粉末．请你参与该小组的研究过程并完成相关任务：

[研究课题]探究红色粉末的主要成分
[查阅资料]
（1）有关物质的颜色：CuO粉末：黑色，Cu₂O粉末：红色
（2）CuO和Cu₂O都能和稀硫酸发生反应，化学方程式为：
CuO十H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
[猜想与实验]
（1）如果硬质玻璃管内红色粉末为一种物质，请猜想它的成分，并设计简单的实验证明你的猜测．

猜想	简单实验方案	现象	CO和CuO反应的化学方程式
粉末为Cu		不反应	CuO+CO=Cu+CO2
		粉末溶解，溶液变成蓝色，生成红色粉末	2CuO+CO=Cu2O+CO2

（2）如果硬质玻璃管内红色粉末为两种物质的混合物，要确定粉末中两种物质的质量分数，还需要通过有关数据计算进行判断．下列数据为计算依据的是（

 

）
A．反应前CuO粉末的质量；B．硬质玻璃管中固体物质减少的质量
C．通入CO的质量；D．反应后固体混合物的总质量
探究二：实验室通常利用反应“Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑”可以制氢气．
（1）探究小组发现实验室制氢气常用粗锌（含杂质的锌）而不用纯锌，原因是粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快．现将等质量的两份纯锌粉分别加入a，b两个烧杯中，两烧杯中均各盛有相同的过量稀硫酸，同时向a烧杯中加入少量的CuO粉末，充分反应后两烧杯中：
①产生氢气的质量：a

 

b（填“＜，＞，或=”）
②产生氢气的速率：a

 

b（填“＜，＞，或=”）
（2）为了测定黄铜（铜、锌合金）的组成，某研究性学习小组称取该样品10g，向其中逐滴加入9.8%的稀硫酸至刚好不再产生气体为止．反应过程中生成的气体与所用硫酸溶液的质量关系如右图所示．试计算：
①样品中铜的质量分数为：

 

．
②恰好完全反应时所消耗稀硫酸的质量为

 

克．

Answer 1

分析：探究一：[猜想与实验]（1）如果红色粉末只是一种物质时，可能是Cu或Cu₂O，因为Cu不与酸反应而Cu₂O能和酸反应，所以滴入稀硫酸即可鉴别；
（2）根据反应前CuO粉末的质量算出铜元素的质量，再用反应后固体混合物的总质量减去铜元素的质量，就是Cu₂O中氧元素的质量，进而求出Cu₂O的质量再求它们的质量分数．
探究二：（1）等质量的两份纯锌粉与过量稀硫酸反应时，生成氢气的质量按锌算，又因为锌质量相等所以产生氢气的质量也相等；
粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都没加的快．
（2）由图可知生成氢气的质量为0.1g，根据氢气质量算出锌质量和硫酸质量，用10g减去锌的质量就是铜的质量，再算铜的质量分数；用硫酸的质量除以9.8%就是硫酸溶液的质量．

解答：解：探究一：[猜想与实验]（1）将红色粉末放入试管中，再向试管中滴加稀硫酸，如果不反应，红色物质就是铜，如果反应且溶液变为蓝色说明红色物质是Cu₂O；
（2）用反应前CuO粉末的质量乘以铜元素在氧化铜中的质量分数，算出铜元素质量，再用反应后固体混合物的总质量减去铜元素的质量，就是Cu₂O中氧元素的质量，用氧元素的质量除以Cu₂O中氧元素的质量分数，算出Cu₂O的质量再求出它们的质量分数．

探究二：（1）因为是等质量的两份纯锌粉与过量稀硫酸反应，生成氢气的质量按锌算，又因为锌质量相等所以产生氢气的质量也相等；由于粗锌跟硫酸反应放出氢气的速率比纯锌快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都没加的快．
（2）由图可知生成氢气的质量为0.1g，设要想生成0.1g氢气需要参加反应的锌的质量为x，参加反应的硫酸质量为y．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65   98        2
x    y        0.1g

65

2

=

x

0.1g

，解得x=3.25g；

98

2

=

y

0.1g

，解得y=4.9g；
铜的质量分数：

10g-3.25g

10g

×100%=67.5%，稀硫酸的质量：

4.9g

9.8%

=50g；
故答案为：探究一：[猜想与实验]（1）将红色粉末放入试管中，再向试管中滴加稀硫酸．（2）AD．
探究二：（1）①═②；＞．（2）①67.5%； ②50g．

点评：本题主要考查物质组成的推断，关键理清玻璃管中质量为什么减少？生成物是什么？铜元素的质量没有减少，再推断．