Question

研究性學(xué)習(xí)小組甲為檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室用H₂還原CuO所得紅色固體中是否含有Cu₂O（紅色），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和O₂；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(jì)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(guān)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(guān)察溶液是否呈藍(lán)色；
【方案3】稱(chēng)得干燥坩堝的質(zhì)量為a g，取紅色固體置于坩堝中稱(chēng)得總質(zhì)量為b g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，稱(chēng)得最后總質(zhì)量為c g．
（1）請(qǐng)你評(píng)價(jià)方案1和方案2．若你認(rèn)為方案合理，請(qǐng)簡(jiǎn)述其化學(xué)原理；若你認(rèn)為該方案不合理，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因：
方案1

 

；
方案2：

 

．
（2）方案3中，若確認(rèn)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

 

，該實(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行

 

次稱(chēng)量．
Ⅲ．另一小組設(shè)計(jì)了新的探究方案，擬通過(guò)干燥管中CuSO₄是否變藍(lán)來(lái)判斷樣品中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．
（3）簡(jiǎn)述該探究方案中，檢驗(yàn)氣體發(fā)生裝置氣密性的方法（說(shuō)明操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論）

 

．
（4）為確保探究的科學(xué)、合理、安全，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)采取的措施有：

 

（填序號(hào)）：
①加熱前先排盡裝置中的空氣；
②在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個(gè)干燥裝置；
③在盛有硫酸銅的干燥管后再連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥管（或裝濃硫酸的洗氣瓶）．

Answer 1

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專(zhuān)題：幾種重要的金屬及其化合物

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(jì)算得出正確結(jié)論；
Ⅲ．（3）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來(lái)檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（4）根據(jù)水的存在會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響來(lái)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

128

144

=

b-a

c-a

，解得c=

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＜

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(chēng)量2次，加上前面的2次稱(chēng)量，故該實(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行4次稱(chēng)量，
故答案為：c＜

9b-a

8

，4；
Ⅲ．（3）檢驗(yàn)裝置氣密性的方法：關(guān)閉活塞，從長(zhǎng)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(zhǎng)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；
（4）根據(jù)硫酸銅是否變藍(lán)判斷是否含有氧化亞銅時(shí)，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(gè)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(gè)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：①②③．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道探究物質(zhì)組成和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的綜合性試題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．