Question

16．單質(zhì)銅及其化合物一般都具有特殊的顏色，如

Cu	Cu2O	CuO	Cu（OH）2	CuSO4•5H2O
紅色（或紫紅色）	紅色（或磚紅色）	黑色	藍(lán)色	藍(lán)色

某學(xué)校學(xué)習(xí)小組甲為檢測實驗室用H₂還原CuO所得紅色固體中是否含有Cu₂O，進(jìn)行了認(rèn)真的研究．
Ⅰ．查閱資料得出下列信息：
①Cu₂O屬于堿性氧化物；       ②高溫灼燒CuO生成Cu₂O；
③Cu₂O在酸性條件下能發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
Ⅱ．設(shè)計實驗方案：
方案1：取該紅色固體溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化．
方案2：取該紅色固體溶于足量的稀硫酸中，觀察溶液是否呈藍(lán)色．
方案3：稱得干燥坩堝的質(zhì)量為a g，取紅色固體置于坩堝中稱得總質(zhì)量為b g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，稱得最后總質(zhì)量為c g．
（1）寫出Cu₂O與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O．
（2）請你評價方案1和方案2的合理性，并簡述理由：
方案1：不合理，因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液．
方案2：合理，因為氧化亞銅與稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色．
（3）方案3中，若確認(rèn)紅色固體中含有Cu₂O，則a、b、c的關(guān)系為c＜$\frac{9b-a}{8}$，在該實驗方案中最少應(yīng)進(jìn)行4次稱量．

Ⅲ．學(xué)習(xí)小組乙設(shè)計了新的探究方案，擬根據(jù)干燥管中無水硫酸銅是否變藍(lán)判斷紅色固體中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．

（4）該探究方案中檢驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法為：關(guān)閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣；（說明操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論）．
（5）為確保探究的科學(xué)、合理和安全，你認(rèn)為實驗中還應(yīng)采取的措施有ABC（填序號）．
A．在氫氣發(fā)生裝置與硬質(zhì)玻璃管之間增加一個干燥裝置
B．加熱前先排盡裝置中的空氣
C．在盛有無水硫酸銅的干燥管后再連接一個裝有堿石灰的干燥管．

Answer 1

分析 Ⅱ．（1）Cu₂O與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水；
（2）①銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；
②氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成Cu和Cu²⁺，金屬銅和稀硫酸不反應(yīng)；
（3）根據(jù)銅元素守恒計算得出正確結(jié)論；
Ⅲ．（4）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來檢驗裝置的氣密性；
（5）根據(jù)水的存在會對實驗結(jié)果造成影響來回答判斷．

解答 解：Ⅱ．（1）Cu₂O與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O，
故答案為：3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O；
（2）①銅和氧化亞銅都能和硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺，故方案1不合理，
故答案為：不合理，因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液；
②氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成Cu和Cu²⁺，金屬銅和稀硫酸不反應(yīng)，故方案2合理，
故答案為：合理，因為氧化亞銅與稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色；
（3）根據(jù)銅元素守恒，
則2Cu～Cu₂O 
 128  144 
 b-a  c-a
解得c=$\frac{9b-a}{8}$，故若紅色粉末中含有Cu₂O，則a、b與c的應(yīng)符合的數(shù)學(xué)關(guān)系式為c＜$\frac{9b-a}{8}$，
在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，這一步驟至少需稱量2次，加上前面的2次稱量，故該實驗方案最少得進(jìn)行4次稱量，
故答案為：c＜$\frac{9b-a}{8}$，4；
Ⅲ．（4）檢驗裝置氣密性的方法：關(guān)閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣，
故答案為：關(guān)閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣；
（5）根據(jù)硫酸銅是否變藍(lán)判斷是否含有氧化亞銅時，要注意水的干擾因素，所以制取的氫氣要干燥，可以在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個干燥裝置，并且要將空氣中的水的干擾排除，可以在盛有硫酸銅的干燥管后再連接一個裝有堿石灰的干燥管，實驗前要將裝置中的空氣排凈，防止干擾，
故答案為：ABC．

點(diǎn)評 本題是一道探究物質(zhì)組成和實驗方案設(shè)計的綜合性試題，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．