Question

5．某化學(xué)小組利用如圖所示裝置測定銅鋅合金樣品中銅和鋅的含量及其性質(zhì)進行探究（圖中固定裝置已略去）．探究過程如下：
一、測氣法
【實驗原理及實驗方案設(shè)計】
連接實驗裝置并檢查裝置氣密性
Ⅱ．向B中加入質(zhì)量為m的銅鋅合金粉末，由注射器A向B緩緩加入稀硫酸，待B中不再有氣體產(chǎn)生氣體時，夾緊彈簧夾，立即移出D中導(dǎo)管，準(zhǔn)確讀取并記錄量筒內(nèi)水的體積．
III．該小組的乙同學(xué)認(rèn)定量筒內(nèi)測得水的體積即為反應(yīng)后生成氣體的體積，并利用該氣體在常溫下的密度，根據(jù)化學(xué)方程式進行相關(guān)計算，得到樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．請回答下列問題：
（1）B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）過誤差分析，化學(xué)小組發(fā)現(xiàn)乙同學(xué)所用數(shù)據(jù)不可靠．造成該數(shù)據(jù)不可靠的原因及其對計算結(jié)果的影響是：
①II中，移出D中的導(dǎo)管內(nèi)留存有水，導(dǎo)致計算結(jié)果偏小．
②未等裝置B冷卻就讀取D中數(shù)據(jù)．
導(dǎo)致計算結(jié)果偏大
③金屬與酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如果不冷卻就直接測量，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏大，計算結(jié)果也會偏大．
【延伸】
（3）用這套裝置不可以（填“可以”或“不可以”）測定大理石樣品中碳酸鈣的含量，理由是二氧化碳溶于水，會使測量值有誤差．
二、測量固體減輕法
【實驗原理及實驗方案設(shè)計】
現(xiàn)有A、B兩組實驗方案：
A．準(zhǔn)確稱量銅鋅合金樣品的質(zhì)量mg，加入足量的稀鹽酸充分?jǐn)嚢璨⑦^濾，然后洗滌、烘干并稱重所得的固體的質(zhì)量為ag．
B．準(zhǔn)確稱量銅鋅合金樣品的質(zhì)量mg，加入足量的CuSO₄溶液后攪拌并過濾，然后洗滌、烘干并稱重所得的固體的質(zhì)量為ag．
（1）兩種方案，你認(rèn)為不能達(dá)到目的是B（填“A”或“B”），理由是生成的銅覆蓋在鐵屑表面，導(dǎo)致鐵不能全部反應(yīng)．（2）在你所選取的方案中，若采用加熱烘干的方式來干燥濾渣，會導(dǎo)致測定的Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小（填“偏大”“偏小”“不變”或“無法判斷”）．學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下又用此法對黃銅中銅和鋅的含量及其性質(zhì)展開了探究．
【探究實驗】
1．先將黃銅在熱堿液中浸泡一段時間，以除去表面的油污．然后再放在稀鹽酸中浸泡片刻，其目的是除去合金表面的氧化膜．用蒸餾水清洗干凈，干燥，取少量研碎，稱取質(zhì)量為ag．
2．將ag 試樣放入小燒杯中，加入足量稀鹽酸，攪拌使其充分反應(yīng)．
3．將小燒杯中的混合物過濾，洗滌，干燥（ 請將此實驗步驟補充完整）．
4．稱取固體的質(zhì)量為bg．
5．計算出黃銅中鋅和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【反思與評價】
①在步驟1 中，若試樣用蒸餾水洗滌之后，不干燥，則計算出合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大（填“偏大”、“偏小”或“不受影響”）
②在步驟2中，所加試劑如果不足，則計算出合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不受影響”）
三、拓展探究
【查閱資料】
HCl+AgNO₃=AgCl↓+HNO₃，AgCl是一種白色沉淀，這個反應(yīng)在化學(xué)上用于檢驗和鑒別．
1．重復(fù)【探究實驗】步驟1．
2．將ag 試樣放入一定量的硝酸銀溶液中，使其充分反應(yīng)后過濾，得到固體和藍(lán)色濾液，并對濾液的組成進行探究：
（1）鋅和硝酸鹽溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）同學(xué)們對藍(lán)色濾液中所含的溶質(zhì)做出多種猜想，其中只有兩種猜想可能成立，這兩種猜想是：①溶質(zhì)為硝酸鋅和硝酸銅；②溶質(zhì)為硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀．
（3）設(shè)計兩種實驗方案來驗證以上猜想．

方案	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一	取少量濾液于試管中，在濾液中插入一根鐵絲	鐵絲表面有銀白色固體析出	猜想②成立
		鐵絲表面無變化	猜想①成立
方案二	取少量濾液于試管中，滴加幾 滴稀鹽酸	生成白色沉淀	猜想②成立
		濾液無明顯變化	猜想①成立

Answer 1

分析 一、測氣法
（1）根據(jù)鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣進行分析；
（2）根據(jù)實驗過程中可能出現(xiàn)的錯誤操作進行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳易溶于水進行分析；
二、測量固體減輕法
（1）根據(jù)生成的銅能夠附著在鐵的表面會阻礙反應(yīng)的進行分析解答；
（2）根據(jù)洗滌操作以及加熱銅能夠和氧氣反應(yīng)的知識分析解答；
【探究實驗】1根據(jù)金屬易于空氣中的氧氣反應(yīng)，在金屬的表面形成一層氧化膜進行分析；
3根據(jù)從溶液中過濾出的物質(zhì)的表面一般沾有溶液進行分析；
【反思與評價】根據(jù)在步驟1中，若試樣用蒸餾水洗滌之后，不干燥，則使稱量的混合物的質(zhì)量增加，如果減去銅的質(zhì)量后，鋅的質(zhì)量增大，最后分析對計算出合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響；
【拓展探究】（1）根據(jù)鋅和硝酸鹽溶液反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)鋅、銅與硝酸銀溶液的反應(yīng)進行分析；
（3）根據(jù)稀鹽酸（或其他氯化物溶液）與硝酸銀的反應(yīng)分析溶液中的溶質(zhì)．

解答 解：一、測氣法
（1）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，化學(xué)方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）由于鋅與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣時，放出熱量，如果沒等冷卻到室溫，根據(jù)熱漲冷縮的原理可知進入量筒中水偏多，所以誤認(rèn)為得到的氫氣多，計算的結(jié)果就偏大；
（3）用這套裝置不可以測定大理石樣品中碳酸鈣的含量，理由是：二氧化碳溶于水，會使測量值有誤差；
二、測量固體減輕法
（1）通過分析可知，B方案難以達(dá)到目的，其理由是：生成的銅覆蓋在鐵屑表面，導(dǎo)致鐵不能全部反應(yīng)；
（2）若用加熱的方式烘干濾渣，銅和氧氣在加熱的條件下生成氧化銅，因此會導(dǎo)致測定的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏��；
【探究實驗】
1、由于金屬易于空氣中的氧氣反應(yīng)，在金屬的表面形成一層氧化膜，所以將黃銅在放在稀鹽酸中浸泡片刻，其目的是：除去合金表面的氧化膜；
3、由于從溶液中過濾出的物質(zhì)的表面一般沾有溶液，所以將過濾出的物質(zhì)需要進行洗滌、干燥；
【反思與評價】
①在步驟1中，若試樣用蒸餾水洗滌之后，不干燥，稱量的a值偏大，求出鋅的質(zhì)量偏大，則計算出合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大；
②在步驟2中，所加試劑如果不足，稱量的a值偏小，求出鋅的質(zhì)量偏小，則計算出合金中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏�。�
【拓展探究】（1）鋅和硝酸鹽溶液反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式是：Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）將黃銅放入一定量的硝酸銀溶液中，鋅先與硝酸銀反應(yīng)，當(dāng)鋅反應(yīng)完后，銅再與硝酸銀反應(yīng)．當(dāng)鋅的量不足時，溶液中的溶質(zhì)可能有：硝酸鋅和硝酸銅或硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀；
（3）方案一：取少量濾液于試管中，在濾液中插入一根鐵絲，如果鐵絲表面無變化，說明了溶液中無硝酸銀，則猜想①成立；如果鐵絲表面有銀白色固體析出，說明了溶液中有硝酸銀，則猜想②成立；
方案二：可以根據(jù)稀鹽酸與硝酸銀的反應(yīng)鑒別溶液中是否含有硝酸銀，所以，取少量濾液于試管中，滴加幾滴稀鹽酸，如果濾液無明顯變化，說明了溶液中無硝酸銀，則猜想①成立；如果生成白色沉淀，說明了溶液中有硝酸銀，則猜想②成立．

方案	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一	取少量濾液于試管中，在濾液中插入一根鐵絲	鐵絲表面有銀白色固體析出	猜想②成立
		鐵絲表面無變化	猜想①成立
方案二	取少量濾液于試管中，滴加幾 滴稀鹽酸	生成白色沉淀	猜想②成立
		濾液無明顯變化	猜想①成立

故答案為：一、測氣法
（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）大；
（3）不可以，二氧化碳溶于水，會使測量值有誤差；
二、測量固體減輕法
（1）生成的銅覆蓋在鐵屑表面，導(dǎo)致鐵不能全部反應(yīng)；
（2）偏��；
【探究實驗】
1、除去合金表面的氧化膜；
3、洗滌、干燥；
【反思與評價】
①偏大；
②偏小；
【拓展探究】（1）Zn+2AgN0₃=Zn（N0₃）₂+2Ag．
（2）硝酸鋅和硝酸銅或硝酸鋅、硝酸銅和硝酸銀；
（3）

方案	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一		鐵絲表面有銀白色固體析出
		鐵絲表面無變化
方案二	取少量濾液于試管中，滴加幾 滴稀鹽酸	生成白色沉淀
		濾液無明顯變化

點評 在解此類題時，首先要會根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量的多少進行正確的猜想，然后根據(jù)各種物質(zhì)的性質(zhì)選擇有特征的實驗選擇試劑進行驗證．