Question

某校三個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)“葡萄糖溶液與新制的氫氧化銅懸濁液作用得到的磚紅色沉淀是Cu₂O”提出質(zhì)疑．
（1）甲小組認(rèn)為紅色沉淀不一定是Cu₂O，為此展開(kāi)了確定紅色沉淀成分的研究．
步驟一：提出假設(shè)：：

 

．
步驟二：查閱資料．得出：①+1價(jià)的銅在酸性條件下易發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；
②在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅．
步驟三：設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)．
A．取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化
B．取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘?jiān)?br />C．取該紅色沉淀ag，在空氣中充分灼燒至完全變黑，放在干燥器里冷卻，再稱(chēng)重，反復(fù)多次至固體恒重，稱(chēng)得質(zhì)量為bg，比較a，b的關(guān)系
D．取該紅色沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色沉淀析出．
你認(rèn)為合理的方案是（填字母）

 

．
（2）乙小組針對(duì)甲小組的假設(shè)，另設(shè)計(jì)如圖裝置進(jìn)行驗(yàn)證．

若按乙組裝置定性檢驗(yàn)上述紅色沉淀成分，可根據(jù)

 

現(xiàn)象的發(fā)生與否即可判斷．
若按乙組裝置定量測(cè)定上述紅色沉淀的成分，你認(rèn)為理論上應(yīng)該測(cè)定下列哪些物理量

 

（填序號(hào)）．
①通入氫氣的體積；
②反應(yīng)前紅色沉淀和硬質(zhì)玻管的總質(zhì)量；
③完全反應(yīng)后紅色固體和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；
④實(shí)驗(yàn)前干燥管質(zhì)量；
⑤硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量；
⑥鋅粒質(zhì)量；
⑦稀硫酸中含溶質(zhì)的量；
⑧實(shí)驗(yàn)后干燥管質(zhì)量
該實(shí)驗(yàn)裝置中距實(shí)際可行性方面存在的缺陷有

 

、

 

（請(qǐng)寫(xiě)出兩點(diǎn)）．

Answer 1

分析：（1）步驟一，假設(shè)：緊緊圍繞“紅色”來(lái)猜想，因?yàn)殂~也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物；
方案A：于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，進(jìn)行分析；
方案B：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘?jiān)�，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘?jiān)�，進(jìn)行解答；
方案C：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同；用極值法進(jìn)行分析解答；
方案D：酸化的硝酸銀溶液相當(dāng)于稀硝酸，銅無(wú)法與銀離子反應(yīng)；
（2）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，通過(guò)玻璃管能發(fā)生反應(yīng)生成水和紅色銅，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)證明生成水，證明氫氣還原的是氧化亞銅固體；
解答此題時(shí)，應(yīng)知道測(cè)定的原理；用此裝置測(cè)定物質(zhì)組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過(guò)氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；一般不用測(cè)氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因?yàn)樵谟脷錃膺�原金屬氧化物時(shí)，通常需要先通一段時(shí)間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時(shí)間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會(huì)白白浪費(fèi)掉，所以實(shí)際參加反應(yīng)氫氣的量很難測(cè)定；
該實(shí)驗(yàn)裝置中距實(shí)際可行性方面存在的缺陷從發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡，外界空氣中的水蒸氣也會(huì)被無(wú)水硫酸銅吸收等考慮．

解答：解：（1）步驟一、緊緊圍繞“紅色”來(lái)猜想，因?yàn)殂~也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物，假設(shè)①：紅色沉淀成分為Cu；假設(shè)②：紅色沉淀成分為Cu₂O；假設(shè)③：紅色沉淀成分為Cu和Cu₂O，
故答案為：假設(shè)①：紅色沉淀成分為Cu，假設(shè)②：紅色沉淀成分為Cu₂O，假設(shè)③：紅色沉淀成分為Cu和Cu₂O；
步驟三、方案A：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，得到藍(lán)色溶液，所以方案A不行；
方案B：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘?jiān)�，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘?jiān)�，所以方案B不行；
方案C：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同．
agCu在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="3z832mf" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

5

4

ag，agCu₂O在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="3z4l27f" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

10

9

ag，所以ag紅色沉淀在空氣中灼燒完全反應(yīng)后，當(dāng)b為

5

4

ag時(shí)紅色沉淀Cu；當(dāng)b為

10

9

ag，時(shí)紅色沉淀 Cu₂O；當(dāng)

10

9

a g＜b＜

5

4

a g，時(shí)紅色沉淀為兩者混合物，所以方案C合理，
方案D：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，銅和稀硝酸反應(yīng)，銅無(wú)法與銀離子反應(yīng)，所以方案D不行；
故答案為：C；
（2）若按乙組裝置定性檢驗(yàn)上述紅色沉淀成分，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，通過(guò)玻璃管能發(fā)生反應(yīng)生成水和紅色銅，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)證明生成水，證明氫氣還原的是氧化亞銅固體；
若按乙組裝置定量測(cè)定上述紅色沉淀的成分，氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過(guò)氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；一般不用測(cè)氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因?yàn)樵谟脷錃膺�原金屬氧化物時(shí)，通常需要先通一段時(shí)間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時(shí)間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會(huì)白白浪費(fèi)掉，所以實(shí)際參加反應(yīng)氫氣的量很難測(cè)定，此法需要測(cè)定的數(shù)據(jù)：②③⑤，
該實(shí)驗(yàn)裝置中距實(shí)際可行性方面存在的缺陷，發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡、外界空氣中的水蒸氣也會(huì)被無(wú)水硫酸銅吸收；
故答案為：硬質(zhì)玻管中有水生成或干燥管內(nèi)白色粉末變藍(lán)；②③⑤；發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡、外界空氣中的水蒸氣也會(huì)被無(wú)水硫酸銅吸收．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了一些實(shí)驗(yàn)操作，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，掌握實(shí)驗(yàn)的原理及正確的操作是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．