Question

19．用氫氣還原氧化銅的方法測(cè)定某氧化銅樣品的純度（雜質(zhì)不與氫氣反應(yīng)），同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)裝置，準(zhǔn)確稱取15.0克干燥樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
 
（1）寫出氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O
（2）在實(shí)驗(yàn)中，乙裝置的作用是檢驗(yàn)甲裝置是否除盡氫氣中水蒸氣．
（3）準(zhǔn)確稱取完全反應(yīng)前后裝置丙和丁的質(zhì)量如表：

	裝置丙	裝置丁
反應(yīng)前	48.8克	161.2克
反應(yīng)后	46.5克	163.9克

某學(xué)生甲根據(jù)裝置丙的質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算，得到氧化銅樣品的純度為76.7%，某學(xué)生乙根據(jù)丁的質(zhì)量變化同樣可以計(jì)算，得到氧化銅樣品的純度比甲的結(jié)果大于
（填“大”、“小”或“相等”）．
（3）比較兩種計(jì)算結(jié)果，有的同學(xué)認(rèn)為學(xué)生甲結(jié)果較合理準(zhǔn)確；有的同學(xué)認(rèn)為學(xué)生乙結(jié)果較合理準(zhǔn)確．經(jīng)討論分析，最后達(dá)成共識(shí)：學(xué)生乙結(jié)果存在不合理之處，原因是裝置丁可吸收空氣中的水蒸氣，造成結(jié)果偏高．學(xué)生甲結(jié)果只有達(dá)到下列條件才足夠準(zhǔn)確：裝置乙現(xiàn)象是固體保持白色、裝置丙現(xiàn)象是由黑色完全變紅色，出現(xiàn)這些現(xiàn)象后移去酒精燈，要繼續(xù)通往氫氣，直到丙中試管冷卻．

Answer 1

分析 （1）氫氣在加熱的條件下與氧化銅反應(yīng)生成銅和水；
（2）根據(jù)無(wú)水硫酸銅遇到水變藍(lán)的特性考慮；
（3）丙中質(zhì)量減輕的是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氧元素的質(zhì)量可求氧化銅的質(zhì)量，再計(jì)算純度；根據(jù)濃硫酸具有吸水性，根據(jù)濃硫酸質(zhì)量的增加量就是生成的水的質(zhì)量，再根據(jù)水的質(zhì)量計(jì)算出氧化銅的質(zhì)量，再計(jì)算純度；
（4）乙結(jié)果根據(jù)丁裝置能吸收空氣中水分考慮；甲結(jié)果根據(jù)是否完全反應(yīng)分析．

解答 解：（1）氫氣在加熱的條件下與氧化銅反應(yīng)生成銅和水，化學(xué)方程式為：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（2）氫氣通過(guò)濃硫酸是為了除去氫氣中的水分，無(wú)水硫酸銅遇到水由白色變藍(lán)，所以通過(guò)無(wú)水硫酸銅就是檢驗(yàn)濃硫酸是否把氫氣中水分除盡；
（3）（2）有方程式H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，可知丙減少的質(zhì)量就是氧元素質(zhì)量，氧化銅中氧元素的質(zhì)量為：48.8g-46.5g=2.3g，所以氧化銅的質(zhì)量為$\frac{2.3g}{\frac{16}{64+16}}$=11.5g，氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{11.5g}{15g}$×100%=76.7%；
根據(jù)濃硫酸質(zhì)量的增加量就是生成的水的質(zhì)量，所以生成水的質(zhì)量為：163.9g-161.2g=2.7g，設(shè)要生成2.7g水需要參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量為x則：
H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O
   80         18
   x         2.7g
根據(jù)：$\frac{80}{x}$=$\frac{18}{2.7g}$
解得x=12g，所以氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{12g}{15g}$×100%=80%
答：氧化銅樣品的純度為80%．
（4）根據(jù)濃硫酸質(zhì)量的增加量計(jì)算結(jié)果偏大，原因是濃硫酸與空氣通著，吸收了空氣中的水分．要想保證甲結(jié)果合理準(zhǔn)確，要保證氧化銅完全反應(yīng)且不被再次氧化．所以裝置乙中固體保持白色，丙中固體由黑色完全變紅色后移去酒精燈，要繼續(xù)通往氫氣，直到丙中試管冷卻．
故答案為：（1）H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O
（2）檢驗(yàn)甲裝置是否除盡氫氣中水蒸氣
（3）76.7%，大于．（解：乙由裝置丁根據(jù)濃硫酸質(zhì)量的增加量就是生成的水的質(zhì)量，所以生成水的質(zhì)量為：163.9g-161.2g=2.7g，最后通過(guò)化學(xué)方程式計(jì)算得到氧化銅純度為80%）
（4）裝置丁可吸收空氣中的水蒸氣，造成結(jié)果偏高．裝置乙中固體保持白色，丙中固體由黑色完全變紅色．

點(diǎn)評(píng) 本題容易出錯(cuò)的地方是對(duì)兩種做法不同的原因分析，要考慮濃硫酸的吸水性，不僅吸收了生成的水，連空氣中的水也吸收了．