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19.用氢气还原氧化铜的方法测定某氧化铜样品的纯度(杂质不与氢气反应),同学们设计了以下实验装置,准确称取15.0克干燥样品进行实验:
 
(1)写出氢气还原氧化铜的化学方程式H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O
(2)在实验中,乙装置的作用是检验甲装置是否除尽氢气中水蒸气.
(3)准确称取完全反应前后装置丙和丁的质量如表:
装置丙装置丁
反应前48.8克161.2克
反应后46.5克163.9克
某学生甲根据装置丙的质量变化进行计算,得到氧化铜样品的纯度为76.7%,某学生乙根据丁的质量变化同样可以计算,得到氧化铜样品的纯度比甲的结果大于
(填“大”、“小”或“相等”).
(3)比较两种计算结果,有的同学认为学生甲结果较合理准确;有的同学认为学生乙结果较合理准确.经讨论分析,最后达成共识:学生乙结果存在不合理之处,原因是装置丁可吸收空气中的水蒸气,造成结果偏高.学生甲结果只有达到下列条件才足够准确:装置乙现象是固体保持白色、装置丙现象是由黑色完全变红色,出现这些现象后移去酒精灯,要继续通往氢气,直到丙中试管冷却.

分析 (1)氢气在加热的条件下与氧化铜反应生成铜和水;
(2)根据无水硫酸铜遇到水变蓝的特性考虑;
(3)丙中质量减轻的是氧化铜中氧元素的质量,根据氧元素的质量可求氧化铜的质量,再计算纯度;根据浓硫酸具有吸水性,根据浓硫酸质量的增加量就是生成的水的质量,再根据水的质量计算出氧化铜的质量,再计算纯度;
(4)乙结果根据丁装置能吸收空气中水分考虑;甲结果根据是否完全反应分析.

解答 解:(1)氢气在加热的条件下与氧化铜反应生成铜和水,化学方程式为:H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O;
(2)氢气通过浓硫酸是为了除去氢气中的水分,无水硫酸铜遇到水由白色变蓝,所以通过无水硫酸铜就是检验浓硫酸是否把氢气中水分除尽;
(3)(2)有方程式H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O,可知丙减少的质量就是氧元素质量,氧化铜中氧元素的质量为:48.8g-46.5g=2.3g,所以氧化铜的质量为$\frac{2.3g}{\frac{16}{64+16}}$=11.5g,氧化铜的质量分数为$\frac{11.5g}{15g}$×100%=76.7%;
根据浓硫酸质量的增加量就是生成的水的质量,所以生成水的质量为:163.9g-161.2g=2.7g,设要生成2.7g水需要参加反应的氧化铜的质量为x则:
H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O
   80         18
   x         2.7g
根据:$\frac{80}{x}$=$\frac{18}{2.7g}$
解得x=12g,所以氧化铜的质量分数:$\frac{12g}{15g}$×100%=80%
答:氧化铜样品的纯度为80%.
(4)根据浓硫酸质量的增加量计算结果偏大,原因是浓硫酸与空气通着,吸收了空气中的水分.要想保证甲结果合理准确,要保证氧化铜完全反应且不被再次氧化.所以装置乙中固体保持白色,丙中固体由黑色完全变红色后移去酒精灯,要继续通往氢气,直到丙中试管冷却.
故答案为:(1)H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O
(2)检验甲装置是否除尽氢气中水蒸气
(3)76.7%,大于.(解:乙由装置丁根据浓硫酸质量的增加量就是生成的水的质量,所以生成水的质量为:163.9g-161.2g=2.7g,最后通过化学方程式计算得到氧化铜纯度为80%)
(4)装置丁可吸收空气中的水蒸气,造成结果偏高.装置乙中固体保持白色,丙中固体由黑色完全变红色.

点评 本题容易出错的地方是对两种做法不同的原因分析,要考虑浓硫酸的吸水性,不仅吸收了生成的水,连空气中的水也吸收了.

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