鋅與硫酸銅反應的實驗裝置

1. 實驗室用粗鋅與稀硫酸反應製取氫氣，利用氫氣還原氧化銅來測定銅的相對原子質量．實驗裝置如下：（1）在

（1）利用原電池原理，形成原電池可以加快反應速率，加入少量硫酸銅溶液，Cu²⁺被還原為Cu，與Zn和稀硫酸形成原電池，
故答案為：在硫酸中加入少量硫酸銅溶液；
（2）H₂S與CuSO₄溶液生產CuS黑色沉澱；氫硫酸與濃硫酸反應生成SO₂，會引入新的氣體雜質，
故答案為：有黑色沉澱生成、否、氫硫酸與濃硫酸反應有二氧化硫氣體產生；
（3）把鐵元素轉化為三價鐵離子，再用硫氰化鉀溶液檢驗，故答案為：取少量樣品用稀硝酸溶解，稀釋後，加入KSCN溶液檢；
（4）設銅的相對原子質量為M，CuO～O
M+16 16
（n-m）g （n-w）g
則

M+16

(n?m)g

=

16

(n?w)g

，解得M=

16(w?m)

n?w

，故答案為：

16(w?m)

n?w

；
（5）根據求算公式M=

16(n?w)

w?m

分析，
a．未充分冷卻即停止通氫氣，導致部分銅被氧氣氧化，所以反應後小瓷皿加固體的質量w偏大，則M偏大，故a正確；
b．氧化銅樣品中含有氯化銨雜質，氯化銨易分解，導致反應後小瓷皿加固體的質量w偏小，則M偏小，故b錯誤；
c．反應後固體中有少量Cu₂O，氧化銅中的氧元素沒被完全還原出來，所以反應後小瓷皿加固體的質量w偏大，則M偏大，故c正確；
d．氫氣不幹燥有少量水分，反應前有乾燥劑，所以無影響；故d錯誤；
故答案為：ac；
（6）根據啟普發生器能控制反應的發生和停止，啟普發生器有三部分構成：球形漏斗、容器和導氣管；故選acf，故答案為：acf；

2. 反應熱的測定實驗裝置還可以進行哪些實驗

化學反應熱效應的測定實驗

一、實驗要求

⒈學會測定化學反應熱效應的一般原理和方法，測定鋅與硫酸銅反應的熱效應。

⒉學習准確濃度溶液的配製方法。

⒊掌握利用外推法校正溫度改變值的作圖方法。

二、實驗原理

對一化學反應，當生成物的溫度與反應物的溫度相同，且在反應過程中除膨脹功以外不做其它功時，該化學反應所吸收或放出的熱量，稱為化學反應熱效應。若反應是在恆壓條件下進行的，則反應的熱效應稱為恆壓熱效應Qp，且此熱效應全部增加體系的焓（ΔH），所以有

ΔH = Qp

式中ΔH為該反應的焓變。對於放熱反應ΔrHm為負值，對於吸熱反應ΔrHm 為正值。

例如，在恆壓條件下，1mol鋅置換硫酸銅溶液中的銅離子時，放出216.8 kJ 的熱量，即

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu ΔrHm=–216.8 kJ·mol-1

測定化學反應熱效應的基本原理是能量守恆定律，即反應所放出的熱量促使反應體系溫度的升高。因此，對上面的反應，其熱效應與溶液的質量（m）、溶液的比熱（c）和反應前後體系溫度的變化（ΔT ）有如下關系

Qp = - (cmΔT+KΔT)

式中K為熱量計的熱容量，即熱量計本身每升溫1度所吸收的熱量。

由溶液的密度（d）和體積（V）可得溶液的質量，即

m=dV

若上述反應以每摩爾鋅置換銅離子時所放出的熱量（千焦）來表示，綜合以上三式，可得

ΔrHm＝Qp/n＝-1/1000n(cdv+K)ΔT （1）

式中n為V毫升溶液中的物質的量。

熱量計的熱容量可由如下方法求得：在熱量計中首先加入溫度為T1、重量為W1的冷水、再加入溫度為T2、重量為W2的熱水，二者混合後，水溫為T，則熱量計得熱為q0=(T-T1)K

冷水得熱為q1=(T-T1)W1c水

熱水失熱為q2=(T2-T)W2c水

因此q0=q2-q1

綜合以上四式可得熱量計的熱容量為

3. 某研究性學習小組的同學在用硫酸溶液處理廢鋅片時發現產生的氣體具有刺激性氣味，同時發現試管外壁發燙，

分析討論：試管發燙說明鋅與硫酸發生的反應是放熱反應；
【提出猜想】反應物中有硫元素和氧元素或氣體有刺激性氣味，可能是SO₂；
【實驗方案】（1）氫氣具有還原性可以還原氧化銅，如果裝置A沒有明顯實驗現象，裝置C的現象為：黑色粉末變紅，則猜想1成立；
（2）二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，會使得溶液紅色變淺，如果裝置A的現象為溶液紅色變淺，裝置C沒有明顯實驗現象，則猜想Ⅱ成立；
（3）裝置A的現象為溶液紅色變淺，說明有二氧化硫；裝置C黑色粉末變紅，說明有氫氣，猜想3成立；
（4）濃硫酸具有吸水性，裝置B中濃硫酸的作用是乾燥氣體；

實驗反思：（1）二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和水，反應的化學方程式是SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（2）二氧化硫溶於水，也會使水面上升，仍利用該裝置，需做的對比實驗：用等體積的水代替NaOH溶液做實驗；
拓展延伸：①往容器內再加稀鹽酸，如有氣泡產生，說明鋅有剩餘，則溶液中沒有硫酸，故①正確；
②往容器內再加鋅粒，如有氣泡產生，則溶液中一定有硫酸，故②正確；
③無論硫酸有沒有剩餘，加氯化鋇溶液，都會有沉澱生成，故③錯誤．
④將試管中剩餘固體加入到硫酸銅溶液中，如有紅色固體生成，說明鋅有剩餘，則溶液中沒有硫酸，故④正確．
故答案為：【分析討論】放熱；
【提出猜想】反應物中有硫元素和氧元素或氣體有刺激性氣味；
【實驗方案】（1）黑色粉末變紅；（2）2；（3）裝置A的現象為溶液紅色變淺，裝置C黑色粉末變紅；（4）乾燥氣體；
【實驗反思】（1）SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（2）SO₂溶於水，也會使水面上升；用等體積的水代替NaOH溶液做實驗；
【拓展延伸】③．

4. （2012常州）某研究性學習小組利用如圖所示實驗裝置進行了以下探究實驗．步驟如下：①檢查裝置氣密性，

（1）鋅與稀硫酸反應生成的是硫酸鋅和氫氣，故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）換用不同的溶質質量分數的稀硫酸與相同的鋅粒反應產生相同體積的氫氣，該實驗想探究的是溶質質量分數對反應速率的影響，故填：探究溶液的溶質質量分數對反應速率的影響；
（3）在金屬活動性順序中，鋅排在銅的前面，能與硫酸銅反應生成硫酸鋅和銅，故填：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu．