Question

某化學興趣小組利用廢舊電池進行下列實驗，請你一起參與研究，并回答問題：
實驗1 探究銅帽的成分
為測出銅帽中與銅形成合金的金屬（M）的相對原子質量，以研究銅帽的成分是否為黃銅（Cu-Zn合金）．稱取銅帽a g，制成粉末，加入足量稀硫酸，測得產(chǎn)生氣體的體積為V L（標準狀況），過濾反應后的混合物，將濾渣洗滌并低溫烘干，稱得質量為b g．
（1）反應裝置和量氣裝裝置最好分別選用下圖中的

 

和

 

（填字母）．

（2）金屬M（設化合價與鋅相同）的相對原子質量為

 

（用含a、b、V的式子表示）．若烘干時溫度過高，則測得金屬M的相對原子質量將

 

（填“偏大”“偏小”“無影響”）．
實驗2  回收二氧化錳和氯化銨，并檢驗氯化銨
干電池填料為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，NH₄Cl、ZnCl₂的溶解度曲線如圖．回收物質的流程如下：

（1）灼燒濾渣1的目的是

 

．加熱蒸發(fā)濾液1時，氯化銨先析出的原因是

 

，蒸發(fā)至有晶體出現(xiàn)時，要改用低溫加熱的原因是

 

．
（2）鑒定氯化銨時，必需用到的試劑或試紙有

 

．
實驗3  探究酸濃度對MnO₂+H₂O₂反應速率的影響
已知MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，現(xiàn)取等量MnO₂和下表有關物質，在相同溫度下進行4組實驗，分別記錄收集20.0mL氧氣所需時間．

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
10%H2O2的體積/mL	5.0	5.0	V1	V2
20%硫酸的體積/mL	0	0.5	1.0	V3
水的體積/mL	15	14.5	V4	13.5
所需時間t/s	t1	t2	t3	t4

（1）上表中V₁=

 

，V₃=

 

．
（2）有同學提出實驗I不可作為實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的對比實驗，其理由是

 

．
（3）若實驗測得t₂＞t₃＞t₄，則可得出的實驗結論是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,銨離子檢驗,濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：實驗1：（1）實驗過程中氣體發(fā)生裝置是利用固體和稀硫酸發(fā)生反應，AB裝置比較分析，B裝置分液漏斗中的液體能順利流下，便于操作；量氣裝置是測定生成氣體體積，比較CD裝置，D裝置中需要排液體的壓強小，量氣管精確度比量筒高，便于調節(jié)兩邊的液面相平，易于讀取和操作；
（2）依據(jù)金屬固體中的金屬和稀硫酸反應的定量關系計算，誤差分析，溫度高，金屬會和氧氣反應生成金屬氧化物導致最后得到固體質量增大，測定M的相對原子質量減�。�
實驗2：
（1）依據(jù)流程分析灼燒濾渣1的目的是為了除去碳粉；加熱蒸發(fā)濾液1時依據(jù)溶解度曲線變化，氯化銨的溶解度隨溫度變化不大，蒸發(fā)溶劑氯化銨會先析出；大量晶體析出后，在低溫下加熱的目的是避免析出的氯化銨固體分解；
（2）依據(jù)銨根離子檢驗需要氫氧化鈉溶液和紅色濕潤的石蕊試紙檢驗，氯離子需要硝酸酸化的硝酸銀溶液來檢驗；
實驗3：
（1）因探究酸濃度對速率的影響，故其他條件相同；
（2）實驗Ⅰ二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，而加入硫酸后，二氧化錳為氧化劑，反應原理不同；
（3）分析酸的用量和反應時間的關系．

解答： 解：實驗1：
（1）依據(jù)實驗目的可知，實驗過程中氣體發(fā)生裝置是利用固體和稀硫酸發(fā)生反應，AB裝置比較分析，A裝置中分液漏斗中的液體和B裝置相比，B裝置分液漏斗中的液體能順利流下，便于操作，所以選擇B；量氣裝置是測定生成氣體體積，比較CD裝置，C裝置需要較大的壓強排除廣口瓶中的水，和D裝置比較，D裝置中需要排液體的壓強小，量氣管精確度比量筒高，便于調節(jié)兩邊的液面相平，易于讀取和操作，所以選擇D；
故答案為：B D；
（2）探究銅帽的成分是否為黃銅（Cu-Zn合金）．稱取銅帽a g，制成粉末，加入足量稀硫酸，測得產(chǎn)生氣體的體積為V L（標準狀況），過濾反應后的混合物，將濾渣洗滌并低溫烘干，稱得質量為b g．
固體溶解的是金屬M的質量=ag-bg，生成氣體為氫氣，物質的量

VL

22.4L/mol

；M的化合價與鋅相同依據(jù)M和稀硫酸反應定量關系：M+H₂SO₄=MSO₄+H₂↑，n（M）=n（H₂），M的摩爾質量=

(a-b)g

V 22.4 mol

=

22.4(a-b)

V

g/mol，金屬M（設化合價與鋅相同）的相對原子質量為

22.4(a-b)

V

；若烘干時溫度過高，金屬被氧氣氧化，固體質量增大，則測得金屬M的相對原子質量將偏小；
故答案為：

22.4(a-b)

V

，偏小；
實驗2：
（1）干電池填料為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，依據(jù)流程分析，濾渣1中主要是二氧化錳、炭粉，灼燒濾渣1的目的是為了除去碳粉；濾液1中主要是NH₄Cl、ZnCl₂的溶液，加熱蒸發(fā)濾液1時依據(jù)溶解度曲線變化，氯化銨的溶解度隨溫度變化不大，蒸發(fā)溶劑過程中氯化銨會先析出；當大量晶體析出后，在低溫下加熱的目的是避免析出的氯化銨固體分解；
故答案為：除去炭粉，氯化銨的溶解度較��；防止氯化銨受熱分解；
（2）依據(jù)銨根離子檢驗需要氫氧化鈉溶液和紅色濕潤的石蕊試紙檢驗，氯離子需要硝酸酸化的硝酸銀溶液來檢驗，鑒定氯化銨時，必需用到的試劑或試紙有；氫氧化鈉溶液、紅色杠蕊試紙（pH試紙）、硝酸銀溶液、稀硝酸；
故答案為：氫氧化鈉溶液、紅色杠蕊試紙（pH試紙）、硝酸銀溶液、稀硝酸；
實驗：
（1）因探究酸濃度對速率的影響，故其他條件相同，10%H₂O₂的體積不變，混合溶液的總體積不變，所以V₁=V₂=5.0mL，V₃=（20-5.0-13.5）mL=1.5mL；
故答案為：5.0；1.5；
（2）實驗Ⅰ中二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，而加入硫酸后，二氧化錳為氧化劑，反應原理不同，實驗I不可作為實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的對比實驗，
故答案為：實驗I中MnO₂將作為催化劑，其他三組實驗中二氧化錳作氧化劑，反應原理不同，且酸量不同；
（3）從數(shù)據(jù)可看出，酸用量越多，酸的濃度越大，所需時間越短；
故答案為：酸濃度越大，反應速率越快．

點評：本題考查了實驗探究物質組成的實驗方法和操作，離子檢驗，反應速率的測定及影響因素，中等難度，注意在比較外界反應條件對反應速率的影響時，要限定其他條件相同，改變一個條件，這是解題的依據(jù)．