Question

9．實驗是學習與研究化學的重要方法．
Ⅰ．為探究濃硫酸與銅反應(yīng)，甲組同學按如圖裝置（固定裝置已略去）進行實驗：
（1）F裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）實驗過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的現(xiàn)象是D裝置中黑色固體顏色無變化，E中品紅溶液褪色．
（3）實驗結(jié)束后，A裝置試管液體并不顯藍色，要證明所得產(chǎn)物中是否含有銅離子的操作方法是將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍，溶液變藍證明產(chǎn)物含銅離子．
Ⅱ．查閱資料：Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，CuO在高溫下可分解成Cu₂O與O₂．乙組同學選用甲組實驗中部分裝置（裝置中試劑可更換）和裝有堿石灰的干燥管G，完成制取氨氣并還原氧化銅實驗．
（4）乙組同學所選裝置的連接順序為A→G→D→F（填裝置字母）．
（5）乙組同學實驗得到紅色固體X．對于紅色固體X組成，討論后有如下假設(shè)：
①紅色固體X是單質(zhì)Cu；
②紅色固體X是Cu₂O；
③紅色固體X是Cu₂O與單質(zhì)Cu組成的混合物．
乙組同學取少量研碎后紅色固體X投入于稀硫酸中充分振蕩，現(xiàn)象為：固體部分溶解，溶液變成藍色．實驗證明上述假設(shè)①不成立．
（6）乙組同學欲高溫燃燒法測定Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)．稱得坩堝的質(zhì)量為50.0g，取紅色固體置于坩堝中稱得總質(zhì)量為70.0g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定后冷卻稱得最后坩堝與固體總質(zhì)量為71.6g．
①紅色固體中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)為36.0%．
②用一個化學方程式表示氨氣還原氧化銅：10NH₃+18CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5N₂+3Cu₂O+12Cu+15H₂O．

Answer 1

分析 （1）F裝置吸收二氧化硫氣體，生成亞硫酸根和水；
（2）根據(jù)C中氧化銅是否被還原及E中品紅溶液是否褪色判斷；
（3）反應(yīng)后的混合液中含有濃硫酸，不能向冷卻后的溶液中加水，否則會導(dǎo)致液體濺出，應(yīng)該類比稀釋濃硫酸的方法進行操作；
（4）制取氨氣并還原氧化銅，用濃氨水制取氨氣，干燥生產(chǎn)的氨氣，再與氧化銅高溫加熱反應(yīng)還原氧化銅，最后吸收氨氣，防止污染空氣；
（5）根據(jù)銅元素單質(zhì)和氧化物的顏色可知X可能為單質(zhì)Cu或Cu₂O或Cu₂O與單質(zhì)Cu組成的混合物；根據(jù)資料：Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄分析；
（6）①設(shè)紅色固體中Cu的質(zhì)量為x，Cu₂O的質(zhì)量為y，根據(jù)銅元素質(zhì)量守恒列式計算；
②根據(jù)題意氨氣還原氧化銅生成氧化亞銅、銅和氮氣．

解答 解：Ⅰ．（1）F裝置吸收二氧化硫氣體，反應(yīng)為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）由于D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色，說明反應(yīng)生成了二氧化硫，證明反應(yīng)中S元素被還原，在反應(yīng)中作氧化劑，而氫離子沒有被還原，所以濃硫酸的中S的氧化性大于氫離子；
故答案為：D裝置中黑色固體顏色無變化，E中品紅溶液褪色；
（3）含有銅離子的溶液顯示藍色，需要將反應(yīng)后的溶液用水稀釋，由于反應(yīng)后的溶液中含有濃硫酸，所以應(yīng)該將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍，
故答案為：將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍，溶液變藍證明產(chǎn)物含銅離子；
Ⅱ．（1）制取氨氣并還原氧化銅，選用A裝置用濃氨水制取氨氣，連接堿石灰的裝置G干燥生產(chǎn)的氨氣，再與氧化銅高溫加熱反應(yīng)還原氧化銅，最后用F裝置用酸溶液吸收氨氣，防止污染空氣，故連接順序為：A→G→D→F；
故答案為：A→G→D→F；
（2）X可能為單質(zhì)Cu或Cu₂O或Cu₂O與單質(zhì)Cu組成的混合物Cu₂O；已知：Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄，取少量研碎后紅色固體X投入于稀硫酸中充分振蕩，現(xiàn)象為：固體部分溶解，溶液變成藍色，說明肯定含有Cu₂O，故假設(shè)①肯定不成立；
故答案為：Cu₂O；①；
（3）①根據(jù)題意，原紅色固體質(zhì)量為20g，高溫灼燒后的固體質(zhì)量為21.6g，設(shè)紅色固體中Cu的質(zhì)量為x，Cu₂O的質(zhì)量為y，有x+y=20…Ⅰ，Cu高溫生CuO，CuO在高溫下可分解成Cu₂O與O₂，故最終的固體全為Cu₂O，根據(jù)銅元素質(zhì)量守恒，x的Cu生成的Cu₂O質(zhì)量為：$\frac{144x}{128}$g，則有$\frac{144x}{128}$+y=21.6…Ⅱ，結(jié)合Ⅰ和Ⅱ解的x=12.8，y=7.2g，故其中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.2}{20}×100%$=36.0%；
故答案為：36.0%；
②根據(jù)題意氨氣還原氧化銅生成氧化亞銅、銅和氮氣．花癡反應(yīng)為：10NH₃+18CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5N₂+3Cu₂O+12Cu+15H₂O；
故答案為：10NH₃+18CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5N₂+3Cu₂O+12Cu+15H₂O．

點評 本題考查了探究銅與濃硫酸的反應(yīng)、銅的氧化物的反應(yīng)，題目難度中等，涉及濃硫酸與銅反應(yīng)、二氧化硫的還原性的實驗驗證、實驗探究、產(chǎn)物的檢驗等知識，II為難點，充分考查了學生的分析、理解能力、數(shù)據(jù)處理及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力．