Question

某研究性学习小组对炭粉与氧化铜反应产物中气体的成分进行研究．
提出假设：该反应的气体产物中有二氧化碳和其他气体．
查阅资料：氮气不能跟炭粉和氧化铜发生反应，也不跟石灰水反应，可用来隔绝氧气．
设计方案：将一定量氧化铜在隔绝氧气的条件下与过量炭粉充分反应．通过测定反应前后相关物质的质量进行判断．
进行实验：

操作步骤	实验现象及分析
取1.6 g氧化铜与1 g炭粉均匀混合，放入质量为48.2 g的B装置的玻璃管中．	--------------------------------
打开弹簧夹，往贮气瓶A中注入水，将氮气通入B装置中．	①水应从______端注入（填“a”或“b”）．
先通一段时间氮气．	②目的是______．
夹紧弹簧夹，用酒精喷灯加热玻璃管内的混合物．	③玻璃管中的现象是______．
停止加热，再通入一段时间氮气．	④目的是______．
实验完毕后，冷却装置至室温，称得B玻璃管及固体总质量为50.2 g，称得C瓶中液体增重0.4 g．	⑤结论：原假设______ （填“成立”或“不成立”），理由是______（用计算式表示）．

Answer

根据假设明确实验的目的：检验炭粉与氧化铜反应的气体产物中有二氧化碳和其他气体；根据设计方案理解实验的过程：将一定量氧化铜在隔绝氧气的条件下与过量炭粉充分反应，生成的二氧化碳由足量的澄清石灰水吸收，通过测定反应前后玻璃管及澄清石灰水的质量进行判断气体的组成；根据操作步骤分析可能出现的实验现象，最终运用所得实验数据完成气体组成的判断．
【解析】
①b导管伸至贮气瓶底部，水若从a导管进入，b导管很快就会被液封而无法排出瓶内气体，因此水只能从b管注入；
②为防止炭粉与装置内的空气发生反应，需要先把装置内空气排尽，根据资料中氮气的性质，通入的氮气既可排尽装置内的空气又不影响实验的测定结果；
③在加热条件下，木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，因此玻璃管内可观察到：黑色固体逐渐变为红色；
④停止加热，再通入一段时间氮气，可使装置内残留的二氧化碳气体全部被吸收，同时可以防止石灰水的倒吸及高温下的铜、未反应的木炭粉被氧化成氧化铜、二氧化碳；
⑤C瓶澄清石灰水因吸收二氧化碳液体质量增大，因此C瓶中液体增重0.4 g即反应产生二氧化碳气体质量为0.4g；玻璃管B内反应放出气体而质量减小，玻璃管B减小的质量=1.6g+1g+48.2g-50.2g=0.6g；由于减小的质量0.6g大于吸收的二氧化碳质量0.4g，因此，可判断反应放出的气体并非全部为二氧化碳，还有其它的气体；
故答案为：
①b
②排尽装置中的空气
③黑色固体逐渐变为红色
④防止炽热的铜被进入试管的氧气氧化；防止液体倒吸；防止过量的炭被氧气氧化；将生成的二氧化碳全部送入石灰水中．
⑤成立；1.6g+1g+48.2g＞50.2g+0.4g．