Question

9．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(lán)色等．研究性學(xué)習(xí)小組甲為檢測實(shí)驗(yàn)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(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
Ⅱ．設(shè)計實(shí)驗(yàn)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(lán)色
方案3：稱得干燥坩堝的質(zhì)量為a g，取紅色試樣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）請你評價方案1 和方案2．如果你認(rèn)為方案合理，請簡述其化學(xué)原理；如果你認(rèn)為該方案不合理，請簡述原因．
方案1：不合理，因?yàn)殂~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?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色．
（2）方案3 中，若確認(rèn)紅色粉末中含有Cu₂O，則a、b、c 應(yīng)符合的數(shù)學(xué)的關(guān)系為c＜$\frac{9b-a}{8}$，該實(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行4次稱量．
Ⅲ．研究性學(xué)習(xí)小組乙，設(shè)計了新的探究方案，擬通過干燥管中CuSO₄ 是否變藍(lán)判斷紅色固體中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．
（3）相關(guān)的離子方程式為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．
（4）簡述該探究方案中，檢驗(yàn)氣體發(fā)生裝置氣密性的方法（簡要說明操作、現(xiàn)象和結(jié)論）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）為確保探究的科學(xué)、合理、安全，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)采取的措施有：ABC （填序號）
A．在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)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 Ⅱ．（1）銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；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)；
（2）根據(jù)銅元素守恒計算得出正確結(jié)論；
Ⅲ．（3）Zn和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣；
（4）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（5）根據(jù)水的存在會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響來回答判斷．

解答 解：Ⅱ．（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；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：不合理，因?yàn)殂~和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液；合理，因?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色；
（2）根據(jù)銅元素守恒，
則2Cu～Cu₂O 
 128 144
  b-a c-a，$\frac{128}{144}=\frac{b-a}{c-a}$，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(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行4次稱量，
故答案為：c＜$\frac{9b-a}{8}$，4；
Ⅲ．（3）Zn和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，離子方程式為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
故答案為：Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑；
（4）檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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．