【doc】氢气还原氧化铜实验题的类型与解题策略

【doc】氢气还原氧化铜实验的类型与解题策略 氢气还原氧化铜实验题的类型与解题策略 42 一 1 中,支睾,种运,宦吾圭 中学化学2000年第8期 氢气还原氧化铜实验题的类型与解题策略 河北省隆化县教研空.韶5. . 三66j3,8 氢气还原氧化铜是韧中化学中的重要实 验,以其命题是竞赛,中考中的热点.这 类题翘型新颖,图文并茂,涉及知识点多,综合 性强,能较好地考奄学生实验能力,迁移应用 能力和创新能力.现结合近两年各省市中考试 题将这类题的类型与解题策略归纳如下,供学 习时参考. 一 , 基本型 氢气还原氧化铜实验基本知识点一实 验原理,装置,操作,现象,注意事项等为落点进行 命题,来考查学生基本实验能力.只要熟练掌握实 验原理.操作顺序等基础知识与实验技自E,就容易 解答这类题. 例1实验室制取氢气并用氢气还原氧化铜 的主要实验步骤有:?向氢气发生装置里加药 品;@硷查装置的气密性;@给试管中氧化铜加 热停止加热;?向装有氧化铜的试管里通人 氢气,@停止通人氢气:@检验氢气纯度其操作 顺序正确的是(). A_?@??@@ B.???@?@? C???@@?@ D????@@? 解析此题主要涉及实验操作步骤.实验室 制取氢气时操作步骤缩减为:一查(检查装置的 气密性)二装(盛装药品)三验(检验氢气纯度)四 收(收集氢气)氢气还原氧化铜实验的操作步骤 缩减为:一通二点三撤四停故正确的操作步骤为 ???@@@,选C. 二,定量型 这类题是根据已知的装置及实验,步骤和 量变情况.依据氢气还原氧化铜的原理,通过简单 计算,才能回答有关问题.抓住反应前后的质量 变化"是解答这类题的关键. 例2根据氢气还味灼热氧化铜的实验数据 计算(装置见右上图). 实验前实验后 氧化铜+玻璃管65.6克648克 氯化钙+U型管100.8克101.7克 玻璃管6D.6克 c桕?f燥 (1)生成水的质量是多少克? (2)被还原的CuO占原有Cuo的质量分数 是多少? 解析该题是以定量计算为主的实验艇因 U型管中CC1,固体的作用是吸收H,还原CuO 生成的水分.则m(I{1o):i01.7克一{00.8克=0.9 克.再由Cuo+H,Cu+H10可求出参加反 应的CuO质量为:生=4克.故被还原 JO 的氧化铜占原有氧化铜的质量分数为: d古 面疆..%80% 此题亦可根据装有Cu0的玻璃管在反应前 后质量变化求解,留给同学们完成. 三,延伸型 这类题以氢气还原氧化铜原理为主体,向左 右延伸拓展将氢气的制取,净化及尾气处理等纳 人命题范畴.其核心装置还原实验是解答这类题 的思维起点和中心而其它延伸装置是该实验的 辅助装置.这类题对学生思维的深刻性.严密性要 求高. 例3利用纯净,干燥氢气还原灼热的氧化 铜来测定水的组成.实验装置由A,_B.C,D组成 (见下页,氢气发生装置未画出).回答下列问题: (1)如果某学生用锌和较竣的盐酸制取氢 气,他用装置,_B是为了,得到纯净,干燥的氢 中学化学2000年第8期 气.在装置中通常盛放—— 溶液,为了除去— 在装置中应放的试剂是一为了除去—— (2)若实验前后,称量结果如下:装氧化铜的 玻璃管质量减少了6-4克,装氯化钙的U型管的 质量增加了7.2克.根据上述实验数据写出水中 氢,氧两种元素质量比的原始计算式一 (3)在装置D中.将CaC1改换为——,才 能裣验出氢气还原氧化铜有水生成. 鹪析此题将不纯氢气判断,净化,干燥检 验与定量测定巧妙联在一起,拓展面较大,考查点 较多.依据题意要使测定水中氢,氧质量比较准 确.就必须制取纯净,干燥的氢气.困较浓盐酸挥 发性强,会使制取的氢气中混有HC1气体和水蒸 气.依先除杂后干燥的气体净化原则,中盛放 NaOH溶液,为了除去Ha气体;B中盛放浓硫 酸,为了除去水分.起到干燥作用. U型管中CaC1,起到吸收反应生成的水蒸气 的作用,这是测定氢,氧质量比的关键装置.困 H.+CuO些Cu+H,O,故水质量?ffI~O)=7.2 克.水中氧元素来自CuO在反应中所失去的氧, 其质量即为装C?的玻璃管减步的质量,?(0) = 6_4克,则水中氢元素的质量m)=/It20) 一 mfO)=7.2克一6.4克.因此,水中氢,氧两种元素 质量比的原始计算式为:(7.2克一64克):6.4克 当U型管D中装入固体药品遇水有特征现 象产生时,才能检验出有水生成.故将C改换为 无水硫酸铜,当白色固体变为蓝色时,说明有水生成. 四,迁移型 这类题迁移应用氧气还原氧化铜的原理.将还 l体(如cO,NH,等)还原金属氧(.~lFe20 CuO等)原理列入命题范围,考查学生自学能力和 迁移能力.弄清测定原理是解答这类题的关键. 例4用右上图提供的装置和试剂,组装一套 用一氧化碳使氧化铜还原成铜的实验装置,并回 答问题. (1)实验时气体按图示从左向右流动.则这 套装置的连接顺序是(填接口处字母):()接 () (),()接 (2)实验开始时先加热氧化铜,迩是先通人 CO?.理由是 (3)装置中Ca(0H),溶液可起到的作用 是:?;?一 (4)实验后怎样处理气球里的尾气?一 (5)贮存在装置C中的OO是先在贮气瓶 中注满水,然后用排水法通人的.贮气RCO应从 通人贮气瓶中(填接口处字母). 解析此题反应原理是CO+CuO兰Cu +CO弄清反应原理,迁移应用H,还原CuO的 思维方法,不难解答这类题.(1)e接b,c接口. (2)先通人c0,排除玻璃管中的空气,防止CO 与空气混合后,在加热时爆炸.(3)装置中 Ca(OH~溶液可起到的作用是:?檎验CO,;?吸 收0(4)尾气OO的处理是燃烧掉或回收利用. (5)依贮存气体原则,贮存OO时应从e管通人. 五,型 这类题要求学生选择题中给出的适当仪器 (或装置),药品,设计(或评价)氢气(或其它还原 性气体)还原金属氧化物的实驶.它能很好地考查 学生设计实验能力和灵活应用能力.解题时,明确 反应原理,熟悉物质性质,仪器用途,且能变通应 用,才能达到创造性解题的目的. 例5实验室可用氪代替氢气还原氧化铜. 并测定铜的相对碾子质量(H和O的相对原子质 量已知).反应的化学方程式是: 2NH,+3CuON,+3Cu+3}LO 方法之一是先测定Cu和H,O的质量,再求 出Cu的相对原子质量. (1)请用以下装置(见下页)设计一个实验方 案并回答有关问题. ?在下列括号内填写以上装置连接的1顿 序.(用字母编号表示.注意:每种装置至少要使 用一次,也可重复使用. . C 带有少量水蒸气的氨气—'()一()一(卜(). ?中浓FLSO.的作用是. ?实验过程中B装置出现的现象是—一 ?若已测定Cu和H'O的质量分别为m(Cu) 和m(H'O),请写出计算Cu的相对原子质量的表 选式 @若实验过程中,发现B装置的CuO未全 部还原为Cu,将导致测最结果(填偏 低"偏高,无影响). (2)若仍采用上述仪器装置,还可选用测定别 组物理量的方法来测定Cu的相对原子质量.这些 物理量有?和;@和『以上可以 从m()m(H)m(NH,),m(Cu),m(cuo)q~,l. 解析此题命题角度新颖,设问巧妙,将原理 迁移.定量测定,方法选择巧妙设置在问题情境之 中,是一道典型的设计实验试题,突出对学生 自学能力,迁移能力和创新能力的考查.解题时依 据题绐信息,迁移前面相关类型的解题策略和方 法,按着题中设问思路,层层推进,有序完成设计 实验方案,并解答有关问题. 因用于还原反应的NH与H,一样必须是纯 净干燥的气体,干燥NH应选择碱性干燥剂Ca0, 故选用C装置.吸收反应生成的水蒸气,也只能 选择装置C而不能选择A装置,因浓硫酸吸收 水又吸收NH使测定H的质量不准确.所以 装置连接顺序为CBCA.这样装置A中浓HO一 起到吸收未反应的氨气,踌止空气中的水蒸气进 入C的双重作用,为准确测定提供保障.由题给 反应:2NH,+3CuO兰N,+3Cu+3H.O 3fCu13×18 m(Cu)m(H1O) 可求出:A(Cu)=18m(cu)ma-I2O)当CuO未完 全反应时,测得m(Cu)增大,导致测量结果偏高. 采用题给装置.从所给物理量看,m()不能 测出.m(NH也不能准确i虽0定,只能准确测定 中学化学2000年第8期 m(Hp).m(Cu)或m(CuO).若将其组合测定Cu 的相对原子质量,共有三种方法:?州Hp)n~Cu) (即题给方法);@mO),m(CuO);?m(Cu), m(CuO).依题意,(2)问应填后两种. 六,综台型 这类题是以上几种类型题的巧妙融合,突出 综合实验能力和刨新能力的考查.解题时.不仅要 驾驭实验基础知识和基本技能.还要迁移应用相 关类型题的思维模式和解题方法,才能迅速准确 解答. 例6为验证某混合气体由H,,CO和HCI 组成,请从下图中选用适当的实验装置设计一个 实验.并回答下列闸题:(注意:图中装置不得重复 使用;有的装置可不选用.) 无木毫I恫 曾@?@@? (1)所选用装置的正确连接J学l序是(只要求 写图中装置的序号). (2)选用的第一个装置的作用是;选 用的第二个装置的作用是. (3)首尾装置中出现的现象分别为一一 解析此题是一道装置选择优化,连接,作 用以及现象观察的综台验证实验题.思考容量 大,设计问题少,但典型巧妙命题可谓独具匠 心,不落俗套. 熟悉三种气体性质验证方l法是解题的关 键.三种气体直接可验证的是Ha,应选用装置 ?.验证CO,时需依据还原rCuO后检验生成 的产物来确定,验证水生成选用装置?,验证C02 生成选用装置@.为防止验{正Ha气体后,混合 气体中带有水分,产生对}L还原产物水的验证 干扰,再通入装置?前要进行干燥,应选择装置 @.通过以上分折,容易解答本题.其答案:(1) ?@??@.(2)验证混合气体中Ha的存 在;吸收气体中的水蒸气,排除对H,还原氧化铜 产物水的验证的干扰.(3)有白色沉淀产生;澄 清石灰水变混浊. 玲聩.忙生琳晰 重 争箧