Question

已知：①Cu₂O與Cu均為紅色固體，Cu₂O酸性條件下易發(fā)生歧化反應(yīng)．
②CuO高溫灼燒時生成Cu₂O和O₂．
為探究某紅色銅樣品中是否含有Cu₂O，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計了如下方案：
Ⅰ甲同學(xué)方案：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，最后稱得坩堝和試樣的總質(zhì)量為c g．
Ⅱ乙同學(xué)方案：按下圖裝置進行實驗．
（1）甲同學(xué)方案中，坩堝內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

、

 

．若確認(rèn)紅色試樣中含有Cu₂O，則a、b、c應(yīng)符合的數(shù)學(xué)關(guān)系為：

 

，實驗中最少得進行

 

次稱量．
（2）為使乙同學(xué)方案更科學(xué)、合理、安全，可采取的正確措施和操作有：

 

（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．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
C．先加熱紅色試樣一段時間，在通入氫氣
D．先關(guān)閉活塞b，打開活塞a，通-段時間氫氣，然后后關(guān)閉活塞a，打開活塞b，再加熱試樣
（3）丙同學(xué)認(rèn)為甲乙兩位同學(xué)的方法都不夠簡單，用試管和常用稀酸即可檢驗試樣中是否含有Cu₂O，丙同學(xué)使用的稀酸是

 

．對應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論：

 

發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：

分析：（1）根據(jù)Cu在空氣中加熱被氧化成氧化銅，再根據(jù)CuO高溫灼燒時生成Cu₂O和O₂書寫；根據(jù)銅元素守恒計算得出正確結(jié)論；
（2）根據(jù)水的存在會對實驗結(jié)果造成影響來回答判斷．
（3）在驗證是否有Cu₂O時，可用利用Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，若在紅色固體中加入硫酸或者鹽酸但不能用硝酸，因為硝酸具有強氧化性，即使沒有Cu₂O也會把Cu氧化成銅離子，最終看現(xiàn)象出現(xiàn)藍色溶液說明有氧化亞銅，否則沒有．

解答： 解：（1）根據(jù)Cu在空氣中加熱被氧化成氧化銅，再根據(jù)CuO高溫灼燒時生成Cu₂O和O₂，則坩堝內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2Cu+O₂ 

△   .

 2CuO   4CuO 

高溫  .

2Cu₂O+O₂↑
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，這一步驟至少需稱量2次，加上前面的2次稱量，故該實驗方案最少得進行4次稱量，
故答案為：2Cu+O₂ 

△   .

 2CuO   4CuO 

高溫  .

2Cu₂O+O₂↑；c＜

9b-a

8

，4；
（2）根據(jù)硫酸銅是否變藍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，所以A正確，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，所以B正確，實驗前要將裝置中的空氣排凈，應(yīng)先通入氫氣排空氣，所以C錯誤，D正確，故答案為：ABD；
（3）根據(jù)以上分析可以選用稀H₂SO₄或稀HCl；對應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論是向試管中滴加稀硫酸，充分振蕩．若發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色，則說明樣品中混有Cu₂O，若沒有發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色，則說明樣品中沒有Cu₂O；離子方程式為Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
故答案：稀H₂SO₄或稀HCl；向試管中滴加稀硫酸，充分振蕩．若發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色，則說明樣品中混有Cu₂O，若沒有發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色，則說明樣品中沒有Cu₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．

點評：本題是一道探究物質(zhì)組成和實驗方案設(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．