Question

20．某興趣小組對物質的性質和成分進行相關探究．
（1）常見金屬活動性順序如圖1，填寫相應的元素符號：

某同學用硫酸銅溶液把“把鐵刀變成銅刀”，其反應的化學方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，該反應的基本反應類型為置換反應．
（2）將一定質量的鋅粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，充分反應后過濾，則濾渣中一定含有Zn（NO₃）₂，可能含有Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂．
（3）將等質量的鎂、鐵、鋅三種金屬分別放入三份溶質質量分數(shù)相等的稀鹽酸中．生成H₂的質量與反應時間的關系如圖2所示．金屬X是Mg（填化學式，下同），反應后可能已經(jīng)反應完的金屬是Fe，-定有剩余的金屬是Mg
（4）興趣小組同學用氧化銅與足量的炭粉利用圖3所示裝置進行實驗，對生成氣體的成分進行探究．

【提出問題】生成的氣體中是否含有一氧化碳？
【實驗與討論】
①打開K，緩緩通入干燥的氮氣一段時間，
②關閉K，加熱至一定溫度使之反應，用氣囊收集氣體樣品．
③除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，圖4裝置中最為合理的是d．（填字母）．（注：氫氧化鈉能與CO₂反應，但不能與CO反應，CO₂的密度約1.5g/l，CO的密度約為1.25g/l）

【實驗求證】
將除盡二氧化碳后的氣體樣品干燥，仍然用圖甲所示的裝置進行實驗，A中的固體應選用CuO，B中溶液為澄清石灰水，若A中黑色固體出現(xiàn)了紅色，B中澄清石灰水變渾濁，可說明氣體樣品中含有一氧化碳．
【實驗反思】
經(jīng)過一系列的實驗后測得集氣瓶中液體里含碳元素0.24g，量筒中液體的讀數(shù)為96ml，則反應時消耗氧化銅的質量為3.55g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與硫酸銅的反應分析回答；
（2）根據(jù)金屬遠洋的反應分析回答；
（3）根據(jù)三種金屬和酸反應生成氫氣，結合化學方程式中的數(shù)據(jù)進行分析；（
（4）【實驗與討論】觀察裝置的特點，分析除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中的最為合理裝置．
【實驗求證】根據(jù)實驗的目的，分析A中應加入的固體、實驗的現(xiàn)象等．
【實驗反思】根據(jù)氧元素質量守恒分析分析．

解答 解：（1）某同學用硫酸銅溶液把“把鐵刀變成銅刀”，其反應的化學方程式為Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，該反應的基本反應類型為置換反應．
（2）將一定質量的鋅粒投入含有Cu（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂的混合溶液中，鋅首先與硝酸銅反應生成了硝酸鋅和銅，當反應完成后再與硝酸亞鐵反應生成了硝酸鋅和鐵，由于鋅的質量不確定，所以充分反應后過濾，則濾渣中一定含有Zn（NO₃）₂，可能含有Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂．
（3）24份質量的鎂會生成2份質量的氫氣，56份質量的鐵會生成2份質量的氫氣，65份質量的鋅會生成2份質量的氫氣，結合圖象可知，金屬X是Mg，反應后可能已經(jīng)反應完的金屬是Zn、Fe，-定有剩余的金屬是Mg．
（4）【實驗與討論】除去氣體樣品中的二氧化碳，應將氣體通入到氫氧化鈉溶液中，由于一氧化碳的密度小于水的密度，可通過右邊長導管將氫氧化鈉排出，將氣體收集在集氣瓶中，所以，最為合理裝置是d；
【實驗求證】為了驗證生成的氣體中是否含有一氧化碳，A中應加入的固體是氧化銅，實驗的現(xiàn)象是B中澄清石灰水渾濁，可說明氣體樣品中含有一氧化碳等．
【實驗反思】由于二氧化碳與氫氧化鈉反應，則集氣瓶中液體里含碳元素0.24g即的二氧化碳中含有碳元素的質量為0.24g，在二氧化碳中碳、氧元素的質量比為3：8，二氧化碳中氧元素的質量為：0.24g×$\frac{8}{3}$=0.64g；量筒中液體的讀數(shù)為96ml，即一氧化碳的體積為96ml=0.096L，一氧化碳的質量為：0.096L×1.25g/L
=0.12g，一氧化碳中氧元素的質量為：0.12g×$\frac{16}{28}$≈0.07g．則氧化銅中氧元素的質量為：0.64g+0.07g=0.71g，氧化銅的質量為：（0.71g÷$\frac{16}{80}$≈3.55g
故答為：
（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，置換反應；（2）Zn（NO₃）₂，Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂；（3）Mg，F(xiàn)e，Mg；（4）d，CuO，變渾濁，3.55g．

點評 本題考查的知識點較多，難度較大，應加強基礎知識的學習有利于解答本類題．