Question

實驗方案的設計應明確實驗目的，根據實驗原理，選擇合適的實驗儀器，經過合理的實驗步驟，采集必要的數據，完成實驗并對結果進行分析．實驗室有一些氧化銅和銅粉的混合物，欲知道其各組分的含量，設計了如下實驗方案．
方案一：
㈠實驗目的：測定氧化銅與銅的混合物中氧化銅和銅的質量分數．
㈡實驗原理：氧化銅可溶于稀硫酸而銅與稀硫酸不反應．
㈢實驗用品
天平，燒杯，玻璃棒，漏斗架，濾紙，干燥器，儀器甲；硫酸（3mol/L），試紙乙，混合物樣品．
㈣實驗步驟
①用天平稱取混合物m₁g混合物倒入燒杯中．
②向燒杯中加入過量的硫酸使氧化銅完全溶解．
③過濾，留取濾渣銅粉．
④將③中所得銅粉洗凈后移入干燥器干燥．
⑤稱量銅粉的質量為m₂g．
㈤根據所記錄的數據計算原混合物中氧化銅的質量分數和銅的質量分數．
方案二：
㈠實驗目的：測定氧化銅與銅的混合物中氧化銅和銅的質量分數．
㈡實驗原理：銅在加熱條件下易被空氣中氧氣氧化而氧化銅在同樣條件下相對穩定．
㈢實驗用品
天平，酒精燈，坩堝，坩堝鉗，三腳架，泥三角，干燥器；混合物樣品．
㈣實驗步驟
（1）用天平稱坩堝的質量為m₁g，坩堝與混合物樣品的總質量為m₂g．
（2）在空氣中小心加熱樣品．
（3）______．
（4）重復步驟②③至坩堝和樣品恒重為m₃g．
㈤根據所紀錄的數據計算原混合物中氧化銅的質量分數和銅的質量分數．
回答下列問題：
（1）方案一中儀器甲的名稱是______，試紙乙是______．
（2）方案一中確定所加硫酸已足量的方法是______．
（3）方案一中步驟④若沒有用水洗凈，則所測銅的質量分數結果______（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）
（4）方案二中所缺步驟③的內容是______．
（5）方案二中步驟④的目的是______．

Answer 1

解：（1）將硫酸銅和銅的混合物過濾，可分離出其中的金屬銅，其儀器離不開普通漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙等，硫酸和氧化銅反應完后硫酸是否剩余可以用pH試紙檢驗硫酸的酸性是否存在來確定，故答案為：普通漏斗； pH試紙；
（2）硫酸和氧化銅反應完后硫酸是否剩余可以用pH試紙檢驗硫酸的酸性是否存在來確定，具體操作是：用玻璃棒蘸取溶解固體所得溶液于pH試紙上，若溶液呈強酸性則證明硫酸已過量，
故答案為：用玻璃棒蘸取溶解固體所得溶液于pH試紙上，若溶液呈強酸性則硫酸已過量；
（3）將③中所得銅粉洗凈后移入干燥器干燥，若沒有用水洗凈，則所得銅的質量偏大，大出的是水那一部分質量，這樣所測銅的質量分數結果偏高，故答案為：偏高；
（4）根據實驗原理：銅在加熱條件下易被空氣中氧氣氧化，而氧化銅在同樣條件下相對穩定，根據加熱混合物后所得混合物質量和加熱前混合物質量之差可以獲得金屬銅的質量，所以需要將加熱后的固體置于干燥器中冷卻后稱量，
故答案為：將加熱后的固體置于干燥器中冷卻后稱量；
（5）根據實驗原理：銅在加熱條件下易被空氣中氧氣氧化，而氧化銅在同樣條件下相對穩定，依據加熱混合物后所得混合物質量和加熱前混合物質量之差可以獲得金屬銅的質量，但是一定要確定固體混合物中的銅氧化完全，
故答案為：確定固體混合物中的銅氧化完全．
分析：（1）過濾裝置需要的儀器：玻璃棒、燒杯、濾紙、漏斗等，測定硫酸的酸性可以用pH試紙；
（2）硫酸和氧化銅反應后，硫酸剩余時，溶液顯示酸性；
（3）將③中所得銅粉洗凈后移入干燥器干燥，若沒有用水洗凈，則所得銅的質量偏大；
（4）根據實驗原理：銅在加熱條件下易被空氣中氧氣氧化，而氧化銅在同樣條件下相對穩定來確定實驗步驟；
（5）根據實驗原理：銅在加熱條件下易被空氣中氧氣氧化，而氧化銅在同樣條件下相對穩定，該實驗要保證金屬銅全部被氧化為氧化銅．
點評：本題是一道實驗方案的探究和設計題，考查學生實驗基礎以及分析和解決問題的能力，考查角度廣，難度大．