Question

課堂上，老師為同學們出了這樣一道題目：測定一包銅粉和氧化銅粉末的混合物中銅粉的含量．提供的藥品有鋅粒和稀硫酸，實驗儀器自選，要求用三種不同的方法加以測定．經過討論，同學們設計了下列兩個實驗方案：
甲同學：稱取一定質量的混合物粉末，向其中加入足量的稀硫酸，充分反應后過濾，再洗滌、干燥，稱量所的固體的質量．
乙同學：稱取一定質量的混合物粉末，放置在空氣中充分加熱，冷卻后稱量所的固體的質量．
（1）甲同學的方案中，如果不對所的固體進行洗滌，而直接干燥，測定結果將（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（2）請說明乙同學的測定原理．
（3）請你在設計一個實驗方案測定該混合物中銅粉的含量，簡述操作過程和要測量的數據．

Answer 1

分析：（1）根據若對過濾后所得固體不進行洗滌，固體表面附著的溶液在干燥時析出固體溶質而導致所稱得固體質量偏高進行解答；
（2）根據銅加熱生成氧化銅，利用前后質量的增加，可計算原來Cu的質量，即可計算混合物中銅粉的含量進行解答；
（3）根據氫氣具有還原性、硫酸和鋅反應生成進行解答．

解答：解：（1）稱取一定質量的混合物粉末，向其中加入足量的稀硫酸，銅和硫酸不反應，氧化銅和硫酸反應生成硫酸銅和水，所以充分反應后過濾，再洗滌、干燥，稱量所的固體的質量就是銅的質量；若對過濾后所得固體不進行洗滌，固體表面附著的溶液在干燥時析出固體溶質而導致所稱得固體質量偏高，即銅的質量增加，所以測定結果將偏大；
故填：偏大；
（2）稱一定質量混合物，充分加熱，銅生成CuO，根據前后增加的質量就是參加反應氧氣的質量，可計算原來Cu的質量，即可計算混合物中銅粉的含量；
故填：根據前后增加的質量就是參加反應氧氣的質量，可計算原來Cu的質量，即可計算混合物中銅粉的含量；
（3）用還原法還原氧化銅：稱一定質量混合物，將足量Zn與足量稀硫酸產生的H₂，通入銅粉和氧化銅粉末的混合物，加熱，還原CuO，充分反應后稱重．根據固體前后減少的質量就是氧化銅中氧元素，可計算原來CuO的質量，進而計算Cu的質量，即可計算混合物中銅粉的含量．
故填：稱一定質量混合物，將足量Zn與足量稀硫酸產生的H₂，通入銅粉和氧化銅粉末的混合物，加熱，還原CuO，充分反應后稱重；測量的數據是反應前混合物的質量、反應后混合物的質量．

點評：本題是一道實驗方案的探究和設計題，考查學生實驗基礎以及分析和解決問題的能力，考查角度廣，難度大．