Question

（原创）（20分）重庆一中某化学兴趣小组，欲在常温常压下，用一定质量的铜镁合金与足量稀盐酸反应，利用下图装置，测定样品中铜的质量分数。

A                    B                  C

（1）实验反应原理：写出镁与稀盐酸发生反应的化学方程式________________

（2）仪器识别：写出上图中仪器①、②的名称：①_________②__________

（3）装置连接：a→___________→___________→d

（4）A中反应已经进行完毕的现象为__________________________

（5）实验中，该兴趣小组同学测得以下数据

a．反应前样品铜镁合金的质量，记为m₁ g

b．反应结束后，经过处理后的残余固体的质量，记为m₂ g

c．经过一系列正确的操作后，读取量筒中的水的体积，记为V mL

d．查阅资料，常温常压下，H₂的密度为ρ g/L

四位同学分成甲、乙两个小组，甲组同学利用重量法为思路，请合理选择以上数据，列式求铜的质量分数：________×100%；乙组同学利用排水法测量气体体积为思路，请合理选择以上数据，列式求铜的质量分数：________×100%

（6）误差分析环节中指导教师提出，甲、乙两组同学的思路中，会有很多因素导致测得的铜的质量分数出现误差，现将可能导致误差的因素罗列如下，并回答相关问题

a．读取量筒中水的体积时，未等装置中气体恢复至室温

b．读取量筒中水的体积时，俯视量筒

c．实验开始前，没有检查装置气密性，然而装置实际是漏气的

d．B瓶中残留的空气的干扰

e．未除去样品铜镁合金表面的氧化膜便进行称量

f．未对反应中挥发出的HCl气体进行除杂处理

g．未对反应后剩余的残余物进行洗涤

h．未考虑B、C装置间连接导管中残留的水

导致铜的质量分数大于理论值的原因可能是___________________（填符号a~h）

导致铜的质量分数小于理论值的原因可能是___________________（填符号a~h）

Answer

（20分）（1）Mg+2HCl=MgCl2+H2↑（2分）；

（2）（球形）分液漏斗（2分）；量筒（2分）；

（3）b、c（2分）；（4）A中不再产生气泡（2分）；

（5）（2分）；（2分）；

（6）c、e、g、h（4分）；a、b（2分）。

【解析】

试题分析：（1）镁是比较活泼的金属，可以与稀盐酸发生置换反应，产生氢气，反应的化学方程式是Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ ；（2）①是（球形）分液漏斗；②是量筒；（3）本实验是通过测量水的体积测量反应产生的氢气的体积，因此先是制取气体，然后是收集气体，最后是气体将等体积的水赶入量筒测量其体积。给装置连接：a→b→c→d；（4）A中金属镁与盐酸发生反应产生氢气，因此证明已经进行完毕的现象为A中不再产生气泡；（5）若用重量方法测定铜的质量分数，由于铜与盐酸不能反应，而镁与盐酸发生反应，因此反应前固体质量是镁与铜的质量和，反应后的固体质量是铜的质量则金属铜的质量分数是；利用排水法测量气体体积为思路，由于水的体积等于反应产生的氢气的体积，H2的密度为ρ g/L，则反应产生的氢气的质量是m（H2）= ρ g/L×V×10-3 L=ρV×10-3g，则根据反应方程式：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑可知m（Mg）:m（H2）=24:2,所以m（Mg）=12 m（H2）=12×ρV×10-3g,则金属铜的质量是m（Cu）=m（总）- m（Mg）= m1 g-12ρV×10-3g= （m1 -12ρV×10-3）g，则铜的质量分数是（m1 -12ρV×10-3）g÷m1=。（6）a．读取量筒中水的体积时，未等装置中气体恢复至室温，使水的体积偏大，则氢气偏大，金属镁的质量偏多。导致铜的质量分数偏小；b．读取量筒中水的体积时，俯视量筒，使水的体积偏大，氢气偏大。金属镁偏多。铜的质量分数偏少；c．实验开始前，没有检查装置气密性，然而装置实际是漏气的，导致氢气偏少，金属镁偏少，金属铜偏大；d．B瓶中残留的空气的干扰，由于反应产生的氢气的体积等于排除的水都是体积，因此装置中存在以部分空气便于影响排水多少，对测定无影响；e．未除去样品铜镁合金表面的氧化膜便进行称量，使铜的质量偏多，铜的质量分数偏高；f．未对反应中挥发出的HCl气体进行除杂处理，HCl极容易溶于水，因此对排除水的体积无影响； g．未对反应后剩余的残余物进行洗涤，使铜的质量偏多，导致铜的质量分数偏高；h．未考虑B、C装置间连接导管中残留的水，使反应产生的氢气体积偏少，金属镁的质量偏少，则铜的质量偏多，铜的质量分数偏高。故导致铜的质量分数大于理论值的原因可能是c、e、g、h；导致铜的质量分数小于理论值的原因可能是a、b。

【考点定位】考查镁铜合金中铜的质量分数的测定的知识。

【名师点睛】化学是一门实验性的学科，本题通过利用镁是比较活泼的金属，可以与酸发生置换反应产生氢气，而铜在金属活动性顺序表中排在氢的后边，不能把酸中的氢置换出来的性质测定铜的质量分数.涉及仪器的识别、装置连接顺序、装置的作用、气密性的检查、、排水方法测量1气体的体积、测定方法、误差分析等多个知识点。测定方法的不同有利于学生发散思维，提倡一题多解法，然后进行比对，选择、判断其优劣，将定性分析与定量测定结合在一起，是一个很好的试题。