Question

8．水-生命之源
（1）日常生活中區(qū)分硬水和軟水用肥皂水，生活中將硬水軟化用加熱煮沸方法．
（2）自來水廠常用二氧化氯殺菌消毒，寫出二氧化氯的化學(xué)式并標(biāo)出氯元素的化合價$\stackrel{+4}{Cl}$O₂
（3）某養(yǎng)殖場欲測定水池中水的酸堿性強(qiáng)弱，可選用C（填序號）
A 紫色石蕊試液   B 酚酞試液   C pH試紙
（4）探究水的組成
化學(xué)上用如圖1裝置來測定水的組成，其中a為電源的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，實驗時加入少量氫氧化鈉來增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，若一開始容器中水的質(zhì)量為49.7g，加入0.3克的氫氧化鈉完全溶解后，通電一段時間后，溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?.625%，則理論上，乙試管中可以收集到氣體1.5克（精確到小數(shù)后一位），該實驗得到關(guān)于水的組成的結(jié)論是水由氫元素和氧元素組成．
（5）測定水中各原子的個數(shù)比
實驗室用純凈干燥的氫氣還原氧化銅，并通過實驗過程中相關(guān)裝置中的質(zhì)量變化來測定水中氫氧原子個數(shù)比，實驗步驟如下：（假設(shè)每步均吸收完全，不考慮一開始裝置中空氣對實驗結(jié)果的影響）圖2
已知：①堿石灰是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，可吸收水和二氧化碳
②氫氧化銅受熱分解會生成水和氧化銅
第一步：連接裝置，檢查裝置氣密性．

第二步：分別稱得C中玻璃管和藥品總質(zhì)量101.6g，D中裝置連同藥品總質(zhì)量120.0克
第三步：通一段時間的氫氣，開始對C處玻璃管加熱
第四步：停止加熱，繼續(xù)同一段時間的氫氣．
第五步：再次稱得C中玻璃管和藥品總質(zhì)量100.0克．D中裝置連同藥品總質(zhì)量121.8克
①寫出標(biāo)號儀器的名稱a鐵架臺b酒精燈
②本次實驗中用鋅和較濃的鹽酸反應(yīng)并得到持續(xù)穩(wěn)定的氣流，方框中應(yīng)當(dāng)選用的發(fā)生裝置為丙（選“甲”“乙”或“丙”）其中生成氫氣的化學(xué)方程式為Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑
③圖3A、B裝置中放的藥品分別為c（填序號）
a．A中飽和的碳酸氫鈉溶液   B中濃硫酸
b．A中濃硫酸              B中飽和的碳酸氫鈉溶液
c．A中弄氫氧化鈉溶液       B中濃硫酸
d．A中濃硫酸              B中濃氫氧化鈉溶液
④實驗開始通一段時間的氫氣，目的是除盡裝置中的空氣，確認(rèn)此目的已經(jīng)達(dá)到的實驗操作方法為在E裝置尾部收集氣體驗純．
⑤加熱一段時間后，C中發(fā)生反應(yīng)的方程式為CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O實驗結(jié)束后，停止加熱，繼續(xù)通氫氣的目的之一是讓生成的銅充分冷卻，另一目的為使反應(yīng)生成的水被完全吸收
⑥E裝置的作用為防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳被D裝置吸收，若無此裝置，會導(dǎo)致實驗測得的氫氧個數(shù)比偏大（填“偏大”“偏小”或“無影響”）
⑦計算該實驗方法測得的氫氧個數(shù)比為2：1（含計算過程）
⑧實驗反思，下列情況不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定的是AB（填序號）
A．氧化銅沒有全部被還原       B．氧化銅中混有雜質(zhì)氧化鐵
C．氧化銅未完全干燥           D．氧化銅中混有少量氫氧化銅
⑨若本次實驗中，參加反應(yīng)的氫氣只占實驗所需氫氣量的五分之一，則完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅多少克（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）

Answer 1

分析 （1）利用肥皂水可以區(qū)分硬水和軟水，加熱煮沸可以降低水的硬度；
（2）化合物中元素化合價代數(shù)和為零；
（3）利用pH試紙可以測定溶液的酸堿度；
（4）電解水時，正極產(chǎn)生的是氧氣，負(fù)極產(chǎn)生的是氫氣，氧氣和氫氣的體積比約為1：2；
（5）鋅和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣；
氫氧化鈉溶液能夠吸收氯化氫氣體，濃硫酸可以用來干燥氫氣；
加熱條件下，氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和水；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算水中氫氧原子個數(shù)比；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅的質(zhì)量．

解答 解：（1）向水中加入肥皂水時，如果產(chǎn)生的泡沫較多，是軟水，如果產(chǎn)生大量浮渣，是硬水；                          
加熱煮沸時，水中的鈣離子、鎂離子能夠以碳酸鈣沉淀、氫氧化鎂沉淀的形式從水中析出，從而降低水的硬度． 
故填：肥皂水；加熱煮沸．
（2）二氧化氯中，氧元素的化合價是-2，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可知，氯元素的化合價是+4，可以表示為$\stackrel{+4}{Cl}$O₂．
故填：$\stackrel{+4}{Cl}$O₂．
（3）某養(yǎng)殖場欲測定水池中水的酸堿性強(qiáng)弱，可選用pH試紙．
故填：C．
（4）化學(xué)上用如圖1裝置來測定水的組成，其中a為電源的負(fù)極；
設(shè)電解水的水的質(zhì)量為x，
根據(jù)題意有：$\frac{0.3g}{0.3g+49.7g-x}$×100%=0.625%，
x=2g，
乙試管中收集的氣體是氧氣，設(shè)生成氧氣的質(zhì)量為y，
2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
36              32
2g              y
$\frac{36}{2g}$=$\frac{32}{y}$，
y=1.8g，
該實驗得到關(guān)于水的組成的結(jié)論是水由氫元素和氧元素組成．
故填：負(fù)；1.8；水由氫元素和氧元素組成．
（5）①a是鐵架臺，b是酒精燈．
故填：鐵架臺；酒精燈．
②本次實驗中用鋅和較濃的鹽酸反應(yīng)并得到持續(xù)穩(wěn)定的氣流，方框中應(yīng)當(dāng)選用的發(fā)生裝置為丙，其中生成氫氣的化學(xué)方程式為：Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑．
故填：丙；Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑．
③圖中A、B裝置中放的藥品分別是氫氧化鈉溶液和濃硫酸，用來吸收氯化氫氣體和干燥氫氣．
故填：c．
④實驗開始通一段時間的氫氣，目的是除盡裝置中的空氣，確認(rèn)此目的已經(jīng)達(dá)到的實驗操作方法為在E裝置尾部收集氣體驗純，如果氫氣已經(jīng)純凈，則空氣被排盡．
故填：在E裝置尾部收集氣體驗純．
⑤加熱一段時間后，C中發(fā)生反應(yīng)的方程式為：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
實驗結(jié)束后，停止加熱，繼續(xù)通氫氣的目的之一是讓生成的銅充分冷卻，另一目的為使反應(yīng)生成的水被完全吸收．
故填：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；使反應(yīng)生成的水被完全吸收．
⑥E裝置的作用為防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳被D裝置吸收；
若無此裝置，會導(dǎo)致水的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致氫元素質(zhì)量偏大，進(jìn)一步導(dǎo)致實驗測得的氫氧個數(shù)比偏大．
故填：防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳被D裝置吸收；偏大．
⑦反應(yīng)生成水的質(zhì)量為：121.8g-120.0g=1.8g，
水中氫元素質(zhì)量為：1.8g×$\frac{2}{18}$×100%=0.2g，
水中氧元素質(zhì)量為：101.6g-100.0g=1.6g，
計算該實驗方法測得的氫氧個數(shù)比為：$\frac{0.2g}{1}$：$\frac{1.6g}{16}$=2：1．
故填：2：1．
⑧A．氧化銅沒有全部被還原，不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定；
B．氧化銅中混有雜質(zhì)氧化鐵，不會影響實驗過程中氫氧原子個數(shù)比測定；
C．氧化銅未完全干燥，會導(dǎo)致實驗過程中氫氧原子個數(shù)比偏大；
D．氧化銅中混有少量氫氧化銅時，氫氧化銅受熱分解生成氧化銅和水，會導(dǎo)致實驗過程中氫氧原子個數(shù)比偏大．
故填：AB．
⑨設(shè)參加反應(yīng)的鋅質(zhì)量為m，
由Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑，CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O可知，Zn～H₂O，
Zn～H₂O，
65  18
m   1.8g
$\frac{65}{m}$=$\frac{18}{1.8g}$，
m=6.5g，
若本次實驗中需要的鋅的質(zhì)量為：6.5g÷$\frac{1}{5}$=32.5g，
則完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅質(zhì)量為：32.5g÷80%=40.625g，
答：完成此實驗至少需要純度為80%的粗鋅質(zhì)量為40.625g．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．