Question

5．某同學為了測定水中氫、氧兩元素的質量比，設計了以下實驗，實驗裝置如圖．
現提供的化學試劑有：銅粉、氧化銅、無水氯化鈣、硫酸銅晶體、稀硫酸、稀硝酸、濃硫酸、濃鹽酸、鋅粒．
（1）裝置D中發(fā)生的反應的化學方程式是H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（2）裝置C中進氣管出口為多孔球泡，多孔球泡除導氣外，其主要作用是增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體充分被干燥；
（3）反應完成后，冷卻時，發(fā)現玻璃管D中有水珠殘留，此時該采用的正確操作是先通氫氣再加熱，使水蒸氣汽化全部進入E裝置；
（4）開始反應前，先稱量裝置D和裝置E的質量，分別依次為W₁和W₂，反應完成之后，冷卻、再稱量，質量分別依次為W₃和W₄．根據以上數據，計算水中氫原子與氧原子的個數比的算式為（用含W₁、W₂、W₃和W₄的式子表示）：$\frac{{W}_{1}-{W}_{3}}{16}：\frac{{W}_{4}+{W}_{3}-{W}_{2}-{W}_{1}}{1}$；
（5）如要求實驗更精確，可在裝置E后再接一個盛有堿石灰的U形管，此U形管的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入E管，減小實驗誤差；
（6）若實驗測得m（H）：m（O）＞1：8，關于導致這一結果的原因的分析中，一定錯誤的是C．
A．裝置C中硫酸的濃度不大，作用不太好
B．裝置E后缺少干燥裝置
C．稱量裝置D和裝置E的質量時，稱量值均偏大
D．CuO沒有全部被還原．

Answer 1

分析 （1）根據化學方程式書寫方法寫出方程式即可；（2）多孔球泡增大了氣體與溶液的接觸面積考慮本題；（3）先通氫氣再加熱，使水蒸氣汽化即可；（4）根據D裝置質量的減少量就是氧化銅中氧元素的質量，即水中氧元素質量；E裝置質量的增加量就是生成的水的質量，用水的質量減去氧元素的質量就是氫元素質量，再計算原子個數比即可；（5）根據堿石灰能吸收水分和二氧化碳考慮；（6）實驗測得m（H）：m（O）＞1：8，說明E裝置質量增加的多分析．

解答 解：（1）反應物是氫氣和氧化銅，生成物是銅和水，反應條件是加熱，所以方程式是：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（2）裝置C中進氣管出口為多孔球泡，多孔球泡除導氣外，其主要作用是增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體充分被干燥；
（3）先通氫氣再加熱，使水蒸氣汽化全部進入E裝置；
（4）D裝置質量的減少量就是氧化銅中氧元素的質量，即水中氧元素質量：W₁-W₃；E裝置質量的增加量就是生成的水的質量：W₄-W₂，用水的質量減去氧元素的質量就是氫元素質量：W₄-W₂-（W₁-W₃）=W₄+W₃-W₂-W₁，元素的質量除以該元素的相對原子質量就是該元素的原子個數；水中氫原子與氧原子的個數比的算式為：$\frac{{W}_{1}-{W}_{3}}{16}：\frac{{W}_{4}+{W}_{3}-{W}_{2}-{W}_{1}}{1}$；
（5）堿石灰能吸收水分和二氧化碳，所以在裝置E后再接一個盛有堿石灰的U形管，此U形管的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入E管，減小實驗誤差；
（6）A．裝置C中硫酸的濃度不大，作用不太好，所以氫氣中的水蒸氣沒有被吸收完全，所以E裝置質量增加的多，故A能導致m（H）：m（O）＞1：8；
B．裝置E后缺少干燥裝置，空氣中的水蒸氣會進入E裝置，故B能導致m（H）：m（O）＞1：8；
C．稱量裝置D和裝置E的質量時，稱量值均偏大，差值可能不變，故C不能導致m（H）：m（O）＞1：8；
D．CuO沒有全部被還原，導致D裝置質量減少的少了，即氧元素質量少了，故D能導致m（H）：m（O）＞1：8．
故選C．
故答案為：（1）H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；（2）增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體充分被干燥；（3）先通氫氣再加熱，使水蒸氣汽化全部進入E裝置；（4）$\frac{{W}_{1}-{W}_{3}}{16}：\frac{{W}_{4}+{W}_{3}-{W}_{2}-{W}_{1}}{1}$；（5）防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入E管，減小實驗誤差；（6）C．

點評 本題考查學生的分析能力、實驗能力和計算能力，注意把握實驗原理、實驗技能以及物質性質的分析，題目難度中等．