Question

6．我國早在西漢時(shí)期，就能利用鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)制取銅，沈括在其《夢溪筆談》以“曾青得鐵化為銅”記之，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄．小張同學(xué)對此很感興趣，他利用硫酸銅進(jìn)行趣味實(shí)驗(yàn)，將浸泡了藍(lán)色硫酸銅溶液的濾紙?jiān)诰凭珶艋鹧嫔宵c(diǎn)燃，觀察到濾紙顏色變白，由濕變干后燃燒．在燃燒后的灰燼中出現(xiàn)紅色固體．他很好奇，進(jìn)行了相關(guān)探究．
【提出問題】紅色固體是什么物質(zhì)？它是如何產(chǎn)生的？
【查閱資料】
（1）溫度達(dá)200℃時(shí)，CuSO₄開始分解生成CuO和另一種氧化物；此反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)保持不變．
（2）溫度超過1000℃，CuO才分解生成氧化亞銅（Cu₂O），Cu₂O呈紅色．
【作出猜想】紅色固體①可能是Cu；②也可能是Cu₂O；③還可能是Cu、Cu₂O．
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）取紅色固體觀賞，呈亮紅色；
（2）取少量紅色固體于試管中，加入稀硫酸，固體不溶解，溶液仍為無色．
【分析推理】
（1）請教老師后得知，如有Cu₂O存在，加入稀硫酸會發(fā)生如下反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O，同學(xué)們結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究的現(xiàn)象，確定亮紅色固體為銅．
（2）濾紙主要是由碳、氫、氧三種元素組成的，經(jīng)分析，產(chǎn)生紅色固體的原因可能是濾紙?jiān)谌紵�過程中產(chǎn)生的碳與分解產(chǎn)生的CuO發(fā)生反應(yīng)，生成亮紅色固體和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，這說明濾紙燃燒時(shí)的溫度低于1000℃．　　　　　　
【交流討論】
（1）將浸有硫酸銅溶液的濾紙點(diǎn)燃，剛開始不能燃燒，是因?yàn)闆]有達(dá)到燃燒所需的最低溫度（著火點(diǎn)）．
（2）此實(shí)驗(yàn)中，CuSO₄受熱分解生成CuO和SO₃（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 根據(jù)鐵單質(zhì)與硫酸銅溶液反應(yīng)制取銅，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行解答；
【作出猜想】根據(jù)溫度超過1000℃，CuO才分解生成氧化亞銅（Cu₂O）；Cu₂O呈紅色，則CuO的生成物可能為Cu，也可能為Cu₂O，還有可能為Cu、Cu₂O的混合物進(jìn)行解答；
【分析推理】
（1）根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：向紅色固體中加入足量稀硫酸，由于銅不能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)而Cu₂O能與稀硫酸反應(yīng)生成銅和硫酸銅，反應(yīng)后溶液呈藍(lán)色說明固體中含有Cu₂O；若無現(xiàn)象，則固體中只含有銅進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)碳與CuO發(fā)生反應(yīng)，生成亮紅色固體和二氧化碳，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可；
【交流討論】
（1）根據(jù)燃燒的條件解答；
（2）根據(jù)CuSO₄開始分解生成CuO和另一種氧化物；此反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)保持不變，利用質(zhì)量守恒定律解答．

解答 解：
鐵單質(zhì)與硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；
【作出猜想】根據(jù)溫度超過1000℃，CuO才分解生成氧化亞銅（Cu₂O）；Cu₂O呈紅色，銅也是紅色，；③還可能是Cu、Cu₂O的混合物；
【分析推理】
（1）由于銅不能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)而Cu₂O能與稀硫酸反應(yīng)生成銅和硫酸銅，反應(yīng)后溶液呈藍(lán)色說明固體中含有Cu₂O；若無現(xiàn)象，則固體中只含有銅；根據(jù)探究，取少量紅色固體于試管中，加入稀硫酸，固體不溶解，溶液仍為無色，則固體中只含有銅；
（2）碳與CuO發(fā)生反應(yīng)，生成亮紅色固體和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+2CuO $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；根據(jù)探究，取少量紅色固體于試管中，加入稀硫酸，固體不溶解，溶液仍為無色，則固體中只含有銅；同時(shí)也說明濾紙燃燒時(shí)的溫度低于1000℃；
【交流討論】
（1）將浸有硫酸銅溶液的濾紙點(diǎn)燃，剛開始不能燃燒，是因?yàn)闆]有達(dá)到燃燒所需的最低溫度（著火點(diǎn)）；
（2）CuSO₄開始分解生成CuO和另一種氧化物；此反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)保持不變，故CuSO₄受熱分解生成CuO和SO₃．
故答案為：
 CuSO₄+Fe═Cu+FeSO₄；
【作出猜想】③Cu、Cu₂O；
【分析推理】
（1）銅；
（2）C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；1000；
【交流討論】
（1）沒有達(dá)到燃燒所需的最低溫度（著火點(diǎn)）；
（2）SO₃．

點(diǎn)評 在研究物質(zhì)組成時(shí)，通過定性的探究實(shí)驗(yàn)不能確定某組成成分時(shí)，可通過定量研究加以判斷；定量研究時(shí)，質(zhì)量守恒思想是進(jìn)行推斷的根本依據(jù)．