Question

某校進行化學(xué)實驗考察時，老師給了同學(xué)們一小包黑色粉末，這種黑色粉末可能是氧化銅、木炭粉或者是這兩者的混合物，讓他們通過實驗探究來確定．某同學(xué)探究過程如下：
（1）〔提出問題〕假設(shè)1：黑色粉末是木炭粉；
假設(shè)2：黑色粉末可能是氧化銅
假設(shè)3：______；
（2）〔設(shè)計實驗方案〕：他對實驗進行了一下設(shè)想和分析：
取少量黑色粉末于燒杯中，并加入過量的稀硫酸．則實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象與對應(yīng)結(jié)論如下表，請你完成下表．

實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象	結(jié)論
①	假設(shè)1成立
②
③	假設(shè)1成立

（3）〔進行實驗〕：通過實驗及分析，確定該黑色粉末為木炭粉和氧化銅的混合物．
（4）〔拓展〕：為了進一步探究木炭粉和氧化銅的性質(zhì)，他又利用這種混合物補充作了如下實驗：將此黑色粉末隔絕空氣加熱（若木炭粉完全反應(yīng)），待冷卻到室溫后，取剩余固體于燒杯中，再加入過量稀硫酸，反應(yīng)完全后，靜置．請你回答：
①燒杯中______（ 填“有”或“沒有”）不溶物．
②若靜置后溶液呈無色，則該溶液中的溶質(zhì)是______（寫化學(xué)式）．
③若靜置后溶液呈藍色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．
能力提升：
提出問題：
該脫氧劑中的黑色粉末、紅色粉末各是什么？
猜想：
甲同學(xué)認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、紅色粉末可能是銅．
乙同學(xué)認為：灰黑色粉末可能是鐵粉，也可能還有少量的活性炭粉，紅色粉末是氧化鐵．
丙同學(xué)認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、活性炭粉，紅色粉末可能是銅．
（1）、你認為______同學(xué)的猜想正確．
（2）、請設(shè)計一個實驗方案來驗證你的猜想是正確的，并填寫以下實驗報告：

實驗步驟	預(yù)期的實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論

（3）、寫出本題探究中涉及到的任意一個化學(xué)方程式：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)物質(zhì)顏色特點，對物質(zhì)的可能性進行猜測；
（2）根據(jù)對物質(zhì)的猜測，預(yù)計實驗現(xiàn)象，以證明猜想正確；
（4）分析反應(yīng)后固體物質(zhì)的組成，判斷加入硫酸時可能出現(xiàn)的變化．
能力提升：
（1）銅粉在常溫下不能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，銅轉(zhuǎn)化為氧化銅需要在加熱條件下才能實現(xiàn)；而鐵粉在潮濕的空氣中生銹而變成紅色的氧化鐵，常溫下可以發(fā)生反應(yīng)；活性炭能吸附有毒有味的氣體但不能吸附氧氣，氧化鐵亦不能與氧氣發(fā)生反應(yīng)；據(jù)此，可對三個同學(xué)的猜想進行評價；
（2）利用猜想中所涉及物質(zhì)的性質(zhì)與變化規(guī)律，設(shè)計實驗驗證三位同學(xué)的猜想，并驗證實驗的實驗報告．
（3）根據(jù)實驗方案中的反應(yīng)，依據(jù)質(zhì)量守恒定律書寫相關(guān)的化學(xué)方程式．
解答：解：（1）炭粉和氧化銅都是黑色粉末，因此，黑色粉末可能是其中的一種物質(zhì)或兩種物質(zhì)的混合物；
（2）①若黑色粉末為炭粉，由于炭粉不能與硫酸發(fā)生反應(yīng)，因此就觀察到黑色粉末不減少、溶液無明顯變化；
②若黑色粉末為氧化銅，氧化銅與硫酸反應(yīng)而消失，溶液中因含有硫酸銅而呈藍色；
③若黑色粉末為炭粉和氧化銅的混合物，則會觀察到黑色粉末部分溶解，溶液變成藍色；
（4）①炭粉和氧化銅的混的隔絕空氣加熱，炭粉與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳；而銅不能與硫酸反應(yīng)，所以燒杯內(nèi)有不溶于硫酸的銅；
②加入硫酸后溶液無色，說明黑色混合粉末中的氧化銅也已完全反應(yīng)，因此燒杯內(nèi)溶液仍為硫酸溶液；
③加入硫酸后溶液為藍色，說明混合粉末中氧化銅沒有全部與炭粉反應(yīng)，剩余的氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅；
能力提升：
（1）甲同學(xué)的猜想所認為的兩種物質(zhì)在常溫下不能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，所以，不適合用于食品的“脫氧劑”，猜想不合理；乙同學(xué)既考慮到鐵與氧化鐵兩物質(zhì)的顏色，又結(jié)合的兩物質(zhì)鐵常溫下可生銹變成氧化鐵的轉(zhuǎn)化關(guān)系，猜想合理；丙同學(xué)猜想中的活性炭不能吸附氧氣、氧化鐵也不能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，猜想不合理；
（2）根據(jù)兩種物質(zhì)鐵和氧化鐵的性質(zhì)，可取少量粉末用磁鐵吸引，黑色粉末全部被吸起，說明黑色粉末為鐵粉；把剩余的紅色粉末放入稀硫酸中，紅色粉末全部溶解，溶液變紅黃色，可進一步用氫氧化鈉驗證，氫氧化鐵是紅褐色沉淀，可證明紅色粉末為氧化鐵；
故答案為：
（1）黑色粉末是氧化銅，黑色粉末是氧化銅和炭粉的混合物；
（2）①黑色粉末不減少，溶液無明顯變化；②黑色粉末全部溶解，溶液呈藍色；③黑色粉末部分溶解，溶液呈藍色；
（4）①有②H₂SO₄；③CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
能力提升
（1）乙
（2）

實驗步驟	預(yù)期的實驗現(xiàn)象	結(jié)論
①用磁鐵充分接觸濾紙上的脫氧劑粉末	絕大部分黑色粉末被吸引	脫氧劑的成分是鐵粉
②將紅色物質(zhì)放入小試管中，加入足量稀硫酸觀察現(xiàn)象．繼續(xù)滴加足量的NaOH溶液．	紅色物質(zhì)溶解，溶液呈黃色，產(chǎn)生紅褐色沉淀	紅色物質(zhì)是Fe23

（3）有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe₂₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃十3H₂O
Fe₂（SO₄）₃+6NaOH═2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
點評：氧化銅可與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，而使溶液變成藍色，根據(jù)溶液是否呈藍色可確定粉末中是否含有氧化銅．對猜想進行評價時，要結(jié)合物質(zhì)所處的實際環(huán)境及在該環(huán)境下猜想中所涉及的反應(yīng)能否發(fā)生，這樣所做的猜想才是合理的．