Question

10．銅及其化合物一般都具有特征的顏色，例如Cu、Cu₂O呈紅色，CuO呈黑色，CuSO₄•5H₂O呈藍色等．研究性學習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進行了認真的探究．
Ⅰ．查閱資料：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)生下列反應：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O  ④3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O
Ⅱ．設計實驗方案：
方案1：取該紅色試樣溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化
方案2：取該紅色試樣溶于足量的稀硫酸中，觀察溶液是否呈藍色
方案3：稱得干燥坩堝的質量為a g，取紅色試樣置于坩堝中稱得總質量為b g，在空氣中高溫灼燒至質量恒定，稱得最后總質量為c g．
（1）請你評價方案1和方案2．如果你認為該方案合理，就簡述其化學原理；如果你認為該方案不合理，就簡述原因．
方案1：方案1不合理，因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍色溶液
方案2：方案2合理，因為氧化亞銅與稀硫酸反應能夠生成Cu和Cu²⁺，導致溶液呈藍色
（2）方案3中，若確認紅色粉末中含有Cu₂O，則a、b、c應符合的數(shù)學的關系為c＜$\frac{9b-a}{8}$，該實驗方案最少得進行4次稱量．
Ⅲ．研究性學習小組乙，設計了新的探究方案，擬通過干燥管中CuSO₄是否變藍判斷紅色固體中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．

（3）簡述該探究方案中，檢驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法（說明操作方法、現(xiàn)象和結論）關閉導氣管上的活塞，從長頸漏斗中往試管中注水，長頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時間液面高度保持不變，說明裝置氣密性良好．
（4）為確保探究的科學、合理、安全，你認為實驗中還應采取的措施有：ABC（填序號）
A．在氫氣發(fā)生器與硬質玻璃管之間加一個干燥裝置
B．加熱前先排盡裝置中的空氣
C．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．

Answer 1

分析 （1）氧化亞銅、銅都能夠和硝酸反應生成硝酸銅；
氧化亞銅能和稀硫酸反應生成硫酸銅，銅不能和稀硫酸反應；
（2）銅在空氣中高溫灼燒時，能和空氣中的氧氣反應生成氧化銅；
（3）凡是有氣體參加或產生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結果；
反應產生的氫氣中會含有少量水蒸氣；
氫氣和空氣混合達到一定程度時，遇明火或加熱時會發(fā)生爆炸；
堿石灰中含有氫氧化鈉和氧化鈣，能夠吸收水蒸氣和二氧化碳．

解答 解：（1）因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍色溶液，所以方案1不合理；
因為氧化亞銅與稀硫酸反應能夠生成Cu和Cu²⁺，導致溶液呈藍色，所以方案2合理．
故填：方案1不合理，因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍色溶液；方案2合理，因為氧化亞銅與稀硫酸反應能夠生成Cu和Cu²⁺，導致溶液呈藍色．
（2）設紅色試樣中含Cu的質量為x，
反應的氧氣質量為：（c-a）-（b-a）=c-b，
灼燒過程中發(fā)生的反應為：4Cu+O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2Cu₂O，
4Cu+O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2Cu₂O，
256 32
 x c-b
$\frac{256}{x}$=$\frac{32}{c-b}$，
x=8（c-b），
如有Cu₂O，則8（c-b）＜b-a，
即c＜$\frac{9b-a}{8}$；
此實驗方案至少要稱量如下4次：干燥坩堝質量、坩堝加試樣質量、灼燒后坩堝和藥品總質量、再灼燒后坩堝和藥品總質量（此次應與前一次相同方可，為重復實驗，說明已加熱至恒重）．
故填：c＜$\frac{9b-a}{8}$；4．
（3）檢驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法是：關閉導氣管上的活塞，從長頸漏斗中往試管中注水，長頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時間液面高度保持不變，說明裝置氣密性良好．
故填：關閉導氣管上的活塞，從長頸漏斗中往試管中注水，長頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時間液面高度保持不變，說明裝置氣密性良好．
（4）A．在氫氣發(fā)生器與硬質玻璃管之間加一個干燥裝置，以防導出的氫氣中含有的水蒸氣影響實驗結果；
B．加熱前先排盡裝置中的空氣，以防發(fā)生爆炸，同時能夠防止空氣中的水蒸氣影響實驗結果；
C．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，以防空氣中的水蒸氣進入干燥管中影響實驗結果．
故填：ABC．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．