Question

同學(xué)們學(xué)習(xí)了《金屬與礦物》一章后，對(duì)金屬的有關(guān)性質(zhì)產(chǎn)生了濃厚的興趣．
探究一：某小組做了如下圖所示的探究實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CO與CuO加熱后黑色粉末變成紅色粉末．請(qǐng)你參與該小組的研究過程并完成相關(guān)任務(wù)：

[研究課題]探究紅色粉末的主要成分
[查閱資料]
（1）有關(guān)物質(zhì)的顏色：CuO粉末：黑色，Cu₂O粉末：紅色
（2）CuO和Cu₂O都能和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)方程式為：
CuO十H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
[猜想與實(shí)驗(yàn)]
（1）如果硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色粉末為一種物質(zhì)，請(qǐng)猜想它的成分，并設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)證明你的猜測(cè)．

猜想	簡單實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象	CO和CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式
粉末為Cu		不反應(yīng)	CuO+CO=Cu+CO2
		粉末溶解，溶液變成藍(lán)色，生成紅色粉末	2CuO+CO=Cu2O+CO2

（2）如果硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色粉末為兩種物質(zhì)的混合物，要確定粉末中兩種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要通過有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行判斷．下列數(shù)據(jù)為計(jì)算依據(jù)的是（

 

）
A．反應(yīng)前CuO粉末的質(zhì)量；B．硬質(zhì)玻璃管中固體物質(zhì)減少的質(zhì)量
C．通入CO的質(zhì)量；D．反應(yīng)后固體混合物的總質(zhì)量
探究二：實(shí)驗(yàn)室通常利用反應(yīng)“Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑”可以制氫氣．
（1）探究小組發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室制氫氣常用粗鋅（含雜質(zhì)的鋅）而不用純鋅，原因是粗鋅跟硫酸反應(yīng)放出氫氣的速率比純鋅快．現(xiàn)將等質(zhì)量的兩份純鋅粉分別加入a，b兩個(gè)燒杯中，兩燒杯中均各盛有相同的過量稀硫酸，同時(shí)向a燒杯中加入少量的CuO粉末，充分反應(yīng)后兩燒杯中：
①產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量：a

 

b（填“＜，＞，或=”）
②產(chǎn)生氫氣的速率：a

 

b（填“＜，＞，或=”）
（2）為了測(cè)定黃銅（銅、鋅合金）的組成，某研究性學(xué)習(xí)小組稱取該樣品10g，向其中逐滴加入9.8%的稀硫酸至剛好不再產(chǎn)生氣體為止．反應(yīng)過程中生成的氣體與所用硫酸溶液的質(zhì)量關(guān)系如右圖所示．試計(jì)算：
①樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

 

．
②恰好完全反應(yīng)時(shí)所消耗稀硫酸的質(zhì)量為

 

克．

Answer 1

分析：探究一：[猜想與實(shí)驗(yàn)]（1）如果紅色粉末只是一種物質(zhì)時(shí)，可能是Cu或Cu₂O，因?yàn)镃u不與酸反應(yīng)而Cu₂O能和酸反應(yīng)，所以滴入稀硫酸即可鑒別；
（2）根據(jù)反應(yīng)前CuO粉末的質(zhì)量算出銅元素的質(zhì)量，再用反應(yīng)后固體混合物的總質(zhì)量減去銅元素的質(zhì)量，就是Cu₂O中氧元素的質(zhì)量，進(jìn)而求出Cu₂O的質(zhì)量再求它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
探究二：（1）等質(zhì)量的兩份純鋅粉與過量稀硫酸反應(yīng)時(shí)，生成氫氣的質(zhì)量按鋅算，又因?yàn)殇\質(zhì)量相等所以產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量也相等；
粗鋅跟硫酸反應(yīng)放出氫氣的速率比純鋅快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都沒加的快．
（2）由圖可知生成氫氣的質(zhì)量為0.1g，根據(jù)氫氣質(zhì)量算出鋅質(zhì)量和硫酸質(zhì)量，用10g減去鋅的質(zhì)量就是銅的質(zhì)量，再算銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；用硫酸的質(zhì)量除以9.8%就是硫酸溶液的質(zhì)量．

解答：解：探究一：[猜想與實(shí)驗(yàn)]（1）將紅色粉末放入試管中，再向試管中滴加稀硫酸，如果不反應(yīng)，紅色物質(zhì)就是銅，如果反應(yīng)且溶液變?yōu)樗{(lán)色說明紅色物質(zhì)是Cu₂O；
（2）用反應(yīng)前CuO粉末的質(zhì)量乘以銅元素在氧化銅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，算出銅元素質(zhì)量，再用反應(yīng)后固體混合物的總質(zhì)量減去銅元素的質(zhì)量，就是Cu₂O中氧元素的質(zhì)量，用氧元素的質(zhì)量除以Cu₂O中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，算出Cu₂O的質(zhì)量再求出它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

探究二：（1）因?yàn)槭堑荣|(zhì)量的兩份純鋅粉與過量稀硫酸反應(yīng)，生成氫氣的質(zhì)量按鋅算，又因?yàn)殇\質(zhì)量相等所以產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量也相等；由于粗鋅跟硫酸反應(yīng)放出氫氣的速率比純鋅快，所以加入少量的CuO粉末的要比什么都沒加的快．
（2）由圖可知生成氫氣的質(zhì)量為0.1g，設(shè)要想生成0.1g氫氣需要參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為x，參加反應(yīng)的硫酸質(zhì)量為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；
銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

10g-3.25g

10g

×100%=67.5%，稀硫酸的質(zhì)量：

4.9g

9.8%

=50g；
故答案為：探究一：[猜想與實(shí)驗(yàn)]（1）將紅色粉末放入試管中，再向試管中滴加稀硫酸．（2）AD．
探究二：（1）①═②；＞．（2）①67.5%； ②50g．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查物質(zhì)組成的推斷，關(guān)鍵理清玻璃管中質(zhì)量為什么減少？生成物是什么？銅元素的質(zhì)量沒有減少，再推斷．