Question

18．銅是常見的變價金屬．為了比較正一價銅和正二價銅的穩(wěn)定性，并研究氧化銅的氧化性，某化學(xué)小組的同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)一】比較正一價銅和正二價銅的穩(wěn)定性．
取一定量的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在．
（1）從【實(shí)驗(yàn)一】可得出的結(jié)論是高溫時，+1價的銅比+2價的銅穩(wěn)定，而溶液中，+2價的銅比+1價的銅穩(wěn)定．
（2）氫化亞銅（CuH）難溶于水，但能溶于稀硫酸并放出氫氣，寫出其反應(yīng)的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
【實(shí)驗(yàn)二】探究氧化銅的氧化性．
如圖裝置（夾持裝置未畫出），某種氣態(tài)烴（X）緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍(lán)色，生成物中還有一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，消耗0.01mol X，測得B裝置增重0.54g，并收集到0.88g氣體Y．
（3）X氣體的摩爾質(zhì)量是32g/mol．
（4）C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuO+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+N₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)一、取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅，說明高溫時，+1價的銅比+2價的銅穩(wěn)定，取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在，說明溶液中，+2價的銅比+1價的銅穩(wěn)定．
（1）根據(jù)信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末為氧化銅；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅，說明高溫+1價銅穩(wěn)定；
（2）根據(jù)信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍(lán)色溶液為+2價的銅鹽溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在為銅單質(zhì)，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
實(shí)驗(yàn)二、將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，生成物中還有一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體Y應(yīng)為二氧化碳，消耗0.01mol X，無水硫酸銅變成藍(lán)色，測得B裝置增重0.54g，即生成水0.03mol，并收集到0.88g氣體Y即0.02molCO₂，根據(jù)碳元素和氫元素守恒可知，某種氣態(tài)烴（X）為C₂H₆，
（3）根據(jù)原子守恒確定氣態(tài)氫化物的化學(xué)式，計(jì)算摩爾質(zhì)量；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來書寫化學(xué)方程式；

解答 解：Ⅰ．問題1：鐵和銅都有變價，具有相似點(diǎn)，正二價鐵的穩(wěn)定性小于正三價的鐵，探究正一價銅的穩(wěn)定性是否也小于正二價的銅，解決問題取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅，說明高溫時，+1價的銅比+2價的銅穩(wěn)定，取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在，說明溶液中，+2價的銅比+1價的銅穩(wěn)定．
（1）根據(jù)信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅，根據(jù)在不同溫度下反應(yīng)物的組成可確定物質(zhì)的穩(wěn)定性，所以高于1000℃時Cu₂O比CuO穩(wěn)定，在溶液中：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，所以Cu²⁺比Cu⁺穩(wěn)定，
故答案為：高溫時，+1價的銅比+2價的銅穩(wěn)定，而溶液中，+2價的銅比+1價的銅穩(wěn)定；
（2）根據(jù)信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍(lán)色溶液為+2價的銅鹽溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體為銅單質(zhì)，Cu₂O中+1價的銅在酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
實(shí)驗(yàn)二、將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，生成物中還有一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體Y應(yīng)為二氧化碳，消耗0.01mol X，無水硫酸銅變成藍(lán)色，測得B裝置增重0.54g，即生成水0.03mol，并收集到0.88g氣體Y即0.02molCO₂，根據(jù)碳元素和氫元素守恒可知，某種氣態(tài)烴（X）為C₂H₆，
（3）根據(jù)上面的分析可知，X為C₂H₆，X氣體其摩爾質(zhì)量為30g/mol，
故答案為：30g/mol；
（4）C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C₂H₆和氧化銅反應(yīng)：7CuO+C₂H₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+2CO₂↑+3H₂O，
故答案為：7CuO+C₂H₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+2CO₂↑+3H₂O．

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理，做題時注意變價金屬氧化物的性質(zhì)以及質(zhì)量守恒定律計(jì)算物質(zhì)的化學(xué)式．題目難度中等．