Question

【题目】（题文）某课外兴趣班同学用图甲实验装置进行如下实验。（试剂均足量，假设各步反应均完全，装置可重复使用，部分夹持装置已省略，组合装置气密性良好。）

（探究一）甲组同学利用A装置制备O2，并利用制得的O2验证B中的黑色粉末是否炭粉。

（1）A中反应的化学方程式是__________。

（2）为完成此实验，除用装置A、B外，还需要C装置，该装置中应盛__________（填药品名称），该装置中发生反应的化学方程式为__________。

（探究二）乙组同学利用图甲装置改装成了图乙装置，A装置烧瓶内储存的气体可能是CO、CO2、CH4中的一种或几种，为确定烧瓶内气体的成分，乙组同学进行如下实验：

资料：CH4与CuO在加热条件下反应，生成一种金属单质、二氧化碳和水。

Ⅰ．装置B的玻璃管中盛入足量的CuO固体；

Ⅱ．将3.0g足量的NaOH浓溶液通过分液漏斗滴入烧瓶中，充分反应；

Ⅲ．按A→C→B→C→…的顺序连接成装置图乙，打开K1，从K1处通入氮气，再打开K2，加热B装置中足量的CuO固体，充分反应（反应前装置内空气已排尽）；

Ⅳ．反应结束后，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，B装置中固体的质量减少了0.48g，第二个C装置的质量增加了0.18g。

（3）写出CH4与CuO反应的化学方程式__________。

（4）两个装置C中试剂应相同，第一个装置C中试剂的作用是__________，通过数据分析，烧瓶中气体的成分是__________。

（探究三）丙组同学利用图甲装置改装成了图丙装置，实验时通入足量的CO，对“氧化铁和铜粉”混合物进行了一系列的探究。

（5）玻璃管内发生反应的化学方程式为__________，该实验的一个明显缺陷是__________。

（6）最后该组同学还对玻璃管内剩余的固体按如图丁流程进行探究：

①有色溶液B中的溶质有__________（填化学式）；

②请你根据该组同学得出的实验数据，计算出固体X中铜的质量分数是多少__________？（写出计算过程）

③老师发现根据该组同学的数据计算出的铜的质量分数，结果偏大，请你分析该组同学在操作中存在的失误是__________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑。澄清石灰水；Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。4CuO+CH44Cu+CO2+2H2O。吸收水蒸气；CO、CO2、CH4。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；没有处理尾气。FeCl2、HCl。26.3%。没有洗涤固体C。

【解析】

（1）A中过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式是：2H2O22H2O+O2↑。

（2）为完成此实验，除用装置A、B外，还需要C装置，该装置中应盛澄清石灰水，用来检验反应是否生成二氧化碳，该装置中氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，发生反应的化学方程式为：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。

（3）CH4与CuO反应的化学方程式为：4CuO+CH44Cu+CO2+2H2O。

（4）两个装置C中试剂应相同，应该是浓硫酸，第一个装置C中试剂的作用是吸收水蒸气；

通过数据分析可知，测得烧瓶中溶液的质量为3.1g，说明气体中含有二氧化碳，并且二氧化碳的质量为：3.1g﹣3.0g=0.1g；

第二个C装置的质量增加了0.18g，说明甲烷和氧化铜反应生成了0.18g的水，

设反应的氧化铜质量为x，

=

x=1.6g，

1.6g氧化铜中氧元素质量为：1.6g×=0.32g，

B装置中固体的质量减少了0.48g，说明氧化铜中氧元素质量减少了0.48g，进一步说明氧化铜和一氧化碳发生了反应，并且和一氧化碳反应的氧元素质量为：0.48g﹣0.32g=0.16g，因此烧瓶中气体的成分是CO、CO2、CH4。

（5）玻璃管内氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该实验的一个明显缺陷是没有处理尾气。

（6）①有色溶液是铁和稀盐酸反应生成的氯化亚铁溶液，B中的溶质有铁和稀盐酸反应生成的氯化亚铁和过量的氯化氢。

②设铁质量为y，

固体C是铜，铜的质量是4g，

固体X中铜的质量分数是：×100%=26.3%，

答：固体X中铜的质量分数是26.3%。

③老师发现根据该组同学的数据计算出的铜的质量分数，结果偏大，该组同学在操作中存在的失误是没有洗涤固体C。