Question

3．實驗是進行科學(xué)探究的重要途徑，在探究過程中，很多因素都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響．
（1）反應(yīng)物的濃度不同，反應(yīng)現(xiàn)象不同．請舉出實例說明．硫在空氣里燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰，在氧氣里燃燒產(chǎn)生藍紫色火焰
（2）碳在充足的氧氣中燃燒生成二氧化碳，在不足的氧氣中燃燒生成一氧化碳．對比這兩個反應(yīng)可以得到的結(jié)論是反應(yīng)物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量變可以引起質(zhì)變．
（3）H₂在加熱條件下可以與CuO反應(yīng)，生成Cu和H₂O．
①亮亮同學(xué)利用圖A裝置完成了該實驗．
實驗步驟：先通入H₂，再加熱，實驗結(jié)束后，先撤酒精燈，繼續(xù)通入H₂直至試管冷卻．可觀察到黑色CuO變成紅色．
②明明同學(xué)利用圖B裝置也完成了該實驗．實驗步驟：將銅絲在酒精燈外焰上加熱變黑后，迅速伸入盛有H₂的集氣瓶中，片刻可觀察到黑色CuO變?yōu)榧t色．
對比A、B兩套裝置，B裝置的優(yōu)點是裝置簡單、操作簡便、節(jié)約原料、節(jié)省時間．
③在明明同學(xué)的實驗中，當銅絲表明生成CuO后，若繼續(xù)在酒精燈外焰上加熱至熾熱狀態(tài)時，則與H₂反應(yīng)較快；若只加熱至紅熱狀態(tài)時，則反應(yīng)較慢，甚至沒有明現(xiàn)現(xiàn)象．對比這兩種情況，可得到的結(jié)論是溫度越高，反應(yīng)越快；或內(nèi)因是變化的根據(jù)，外因是變化的條件．
（4）在用廢銅屑制取硫酸銅的實驗中，有下列兩種方案可供選擇：
甲方案：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
乙方案：2CuO+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuOCuO+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O
①分別用上述兩種方案制取80g硫酸銅，甲方案參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為98g，請計算乙方案中參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為多少？
②通過對比這兩種實驗方案及計算結(jié)果，你認為選用哪種方案更好？；請說明你的理由．
（5）通過對上述實驗的對比與分析可知，探究某一化學(xué)問題時，除了應(yīng)根據(jù)具體情況考慮恰當?shù)膶嶒炑b置外，還應(yīng)考慮等因素．

Answer 1

分析 根據(jù)題目給出的信息可知，反應(yīng)物的濃度不同，反應(yīng)現(xiàn)象可能不同的舉例：石灰石與鹽酸制二氧化碳的實驗中，鹽酸的濃度小，產(chǎn)生氣泡的速度慢，鹽酸的濃度大，產(chǎn)生氣泡的速度快；或用過氧化氫溶液制氧氣的實驗中，過氧化氫溶液的濃度不同．碳在充足的氧氣中燃燒生成二氧化碳，在不足的氧氣中燃燒生成一氧化碳；對比這兩個反應(yīng)可得到的結(jié)論是：應(yīng)該盡可能的使碳充分燃燒，充分燃燒時既能獲得更多的熱量，又比較環(huán)保，因為一氧化碳有毒．
而對于實驗裝置的評價，還要考慮實驗優(yōu)劣對比，要注意從科學(xué)性、可行性，還有對環(huán)境等的影響等來考慮．在分析時要注意對實驗裝置和裝置下的原理的細節(jié)的分析對比，從中提取答案．如A、B量兩裝置，同樣采用銅粉和銅絲，銅絲與氫氣的接觸面積較大，而銅粉就與氫氣的接觸面積較小，導(dǎo)致反應(yīng)速率是有很大差別的．同樣銅絲和銅粉相比，在加熱時相對更容易達到需要溫度時銅絲需要的時間更短．且實驗的現(xiàn)象對于銅絲而言是更明顯的，銅粉的變化即使有變化，也由于粉末的混合而不是那么明顯．
對于計算，由于目的是制取80g的硫酸銅，所以要從硫酸銅才計算硫酸的消耗量，而計算時一定要注意相對分子質(zhì)量的準確應(yīng)用，避免不必要的錯誤．

解答 解：（1）在寫實例時一定要注意從反應(yīng)的反應(yīng)物的濃度對反應(yīng)的影響上來考慮，如同種物質(zhì)在不同濃度氧氣中的燃燒問題，氫氣在含有氧氣不同濃度使有時甚至?xí)�發(fā)生爆炸．故答案為：硫在空氣里燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰，在氧氣里燃燒產(chǎn)生藍紫色火焰等．
（2）碳在充足的氧氣中燃燒生成二氧化碳，在不足的氧氣中燃燒生成一氧化碳．對比這兩個反應(yīng)可以得到的結(jié)論是．要從前后對比來分析，兩者區(qū)別在意氧氣的量不同，生成的產(chǎn)物不同，所以要歸納出類似內(nèi)容有關(guān)的信息．故答案為：反應(yīng)物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量變可以引起質(zhì)變等．
（3）關(guān)于B裝置的優(yōu)點，一定要注意與A對比分析，從裝置的復(fù)雜程度，實現(xiàn)效果的等方面都可以．
故答案為：②裝置簡單、操作簡便、節(jié)約原料、節(jié)省時間等（回答出一種即可）；
③溫度越高，反應(yīng)越快；或內(nèi)因是變化的根據(jù)，外因是變化的條件等．
（4）$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$①解：設(shè)乙方案參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為x．
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
     98   160
     x    80g
$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$
x=49g
答：乙方案參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為49g．
②當制取相同質(zhì)量的硫酸銅時，甲方案消耗掉的硫酸多一倍，且多余出來的硫酸對應(yīng)的產(chǎn)物為有毒的二氧化硫．
故答案為：乙方案，此方案既可節(jié)省原料又可避免產(chǎn)生SO₂污染空氣；
③本問是對上面各過程的一個總結(jié)，要注意盡可能將上面獲取的信息進行歸納．
故答案為：反應(yīng)條件、反應(yīng)物的用量、操作步驟等答出一條即可．

點評 實驗設(shè)計的評價要注意從實驗本身去分析，要注意從科學(xué)性、可行性的方面進行分析歸納．