Question

3．實驗是進行科學探究的重要途徑，在探究過程中，很多因素都會對實驗結果產生影響．
（1）反應物的濃度不同，反應現象不同．請舉出實例說明．硫在空氣里燃燒產生淡藍色火焰，在氧氣里燃燒產生藍紫色火焰
（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．對比這兩個反應可以得到的結論是反應物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量變可以引起質變．
（3）H₂在加熱條件下可以與CuO反應，生成Cu和H₂O．
①亮亮同學利用圖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反應較快；若只加熱至紅熱狀態(tài)時，則反應較慢，甚至沒有明現現象．對比這兩種情況，可得到的結論是溫度越高，反應越快；或內因是變化的根據，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，甲方案參加反應的硫酸的質量為98g，請計算乙方案中參加反應的硫酸的質量為多少？
②通過對比這兩種實驗方案及計算結果，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，探究某一化學問題時，除了應根據具體情況考慮恰當的實驗裝置外，還應考慮等因素．

Answer 1

分析 根據題目給出的信息可知，反應物的濃度不同，反應現象可能不同的舉例：石灰石與鹽酸制二氧化碳的實驗中，鹽酸的濃度小，產生氣泡的速度慢，鹽酸的濃度大，產生氣泡的速度快；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；對比這兩個反應可得到的結論是：應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，導致反應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量的準確應用，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的反應物的濃度對反應的影響上來考慮，如同種物質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會發(fā)生爆炸．故答案為：硫在空氣里燃燒產生淡藍色火焰，在氧氣里燃燒產生藍紫色火焰等．
（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．對比這兩個反應可以得到的結論是．要從前后對比來分析，兩者區(qū)別在意氧氣的量不同，生成的產物不同，所以要歸納出類似內容有關的信息．故答案為：反應物的量不同，得到的生成物可能不同；或由量變可以引起質變等．
（3）關于B裝置的優(yōu)點，一定要注意與A對比分析，從裝置的復雜程度，實現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，反應越快；或內因是變化的根據，外因是變化的條件等．
（4）$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$①解：設乙方案參加反應的硫酸的質量為x．
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
     98   160
     x    80g
$\frac{98}{160}=\frac{x}{80g}$
x=49g
答：乙方案參加反應的硫酸的質量為49g．
②當制取相同質量的硫酸銅時，甲方案消耗掉的硫酸多一倍，且多余出來的硫酸對應的產物為有毒的二氧化硫．
故答案為：乙方案，此方案既可節(jié)省原料又可避免產生SO₂污染空氣；
③本問是對上面各過程的一個總結，要注意盡可能將上面獲取的信息進行歸納．
故答案為：反應條件、反應物的用量、操作步驟等答出一條即可．

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