Question

　　往10g含有CuO和Cu粉的混合物中，通入足量的干燥的氫氣，加熱，到質(zhì)量不再減少為止，冷卻后稱得殘留固體的質(zhì)量為8.4g，計算：(1)原混合物中銅粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

　　(2)實驗中通入氫氣的體積應(yīng)大于多少升？(已知該情況下氫氣的密度約為0.09g/L)

Answer 1

答案：
解析：

【過程探究】有關(guān)化學(xué)方程式的計算是根據(jù)化學(xué)方程式的涵義進行的．化學(xué)方程式不僅能表示什么物質(zhì)跟什么物質(zhì)在什么條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成什么物質(zhì)和什么物質(zhì)，而且還能表示各反應(yīng)物與各生成物間的質(zhì)量比．以氫氣還原氧化銅為例： 　　　　　　　　CuO＋H2Cu＋H2O 　　質(zhì)量比：　　80　　2　　64　　18 這就是說，每有80份質(zhì)量的氧化銅跟2份質(zhì)量的氫氣在加熱條件下充分反應(yīng)后，就能生成64份質(zhì)量的銅和18份質(zhì)量的水．這種質(zhì)量關(guān)系就是我們進行化學(xué)方程式計算的依據(jù)． 　　本題中的10g粉末是CuO和Cu粉的混合物，在加熱條件下通入足量氫氣時，只有CuO參加反應(yīng)，被氫氣還原；而Cu粉反應(yīng)前后質(zhì)量不變．因此，若設(shè)原混合物10g中含Cu粉的質(zhì)量為x，則參加反應(yīng)的CuO的質(zhì)量便為10g－x．充分反應(yīng)后得到固體的質(zhì)量為8.4g，其中，由CuO被H2還原而生成的銅的質(zhì)量應(yīng)為：8.4g－x．利用化學(xué)方程式進行計算，就可以求出x了． 　　解法1　　設(shè)原10g混合物中含Cu粉的質(zhì)量為x，消耗氫氣的質(zhì)量為y 　　　　　　　　　CuO＋H2　Cu＋H2O 　　　　　　　　　80　　2　　　64 　　　　　　　　10g－x　y　　　8.4g－x 　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　80(8.4g－x)＝64(10g－x) 　　　　　　　　　　　　　x＝2g 　　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　　　　y＝＝0.2g 　　(1)原混合物中銅粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 　　　　　　　　　　×100％＝20％ 　　(2)由于氫氣還原氧化銅時，要先通氫氣后加熱；實驗結(jié)束時要先停止加熱，待試管冷卻至室溫再停止通氫氣，所以實際上消耗氫氣的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于由化學(xué)方程式計算出的理論值0.2g．0.2g氫氣的體積據(jù)題意為：0.2g÷0.09g/L＝2.2L實際消耗的氫氣體積一定大于2.2L． 　　解法2　　本題還可以利用關(guān)系式進行差量法計算．由題意：10g CuO與Cu的混合物，加熱被H2充分還原后，得到8.4g固體物質(zhì)．顯然，反應(yīng)前后固體物質(zhì)的質(zhì)量減少了(10g－8.4g)＝1.6g．這1.6g就是該混合物中的CuO被還原成Cu時失去的氧元素的質(zhì)量．CuO失去的氧元素跟參加反應(yīng)的氫氣結(jié)合生成了水．利用關(guān)系式便可計算了． 　　解：設(shè)原混合物中含CuO的質(zhì)量為x，參加反應(yīng)的氫氣質(zhì)量為y． 關(guān)系式：　　　　CuO　～　Cu　～　O 　　　　　　　　80　　　　　　　　16 　　　　　　　　x　　　　　　　10g－8.4g 　　　　　　　　　　　＝ 　　　　　　　　　　　x＝＝8g 　　　　　　　　H2　～　O　～　H2O 　　　　　　　　2　　　　16 　　　　　　　　y　　　10g－8.4g 　　　　　　＝　　y＝＝0.2g 　　(1)原混合物中Cu粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 　　　　　　×100％＝20％ 　　(2)消耗氫氣的體積要大于： 　　　　　　0.2g÷0.09g/L＝2.2L

提示：

【設(shè)計意圖】(1)考查學(xué)生運用化學(xué)反應(yīng)方程式進行計算的能力．(2)有關(guān)氣體體積、密度、質(zhì)量之間的計算．(3)結(jié)合實驗操作對反應(yīng)物質(zhì)量進行推測，體現(xiàn)化學(xué)計算在化學(xué)實驗中的定量作用．