Question

研究性學習小組甲為檢測實驗室用H₂還原CuO所得紅色固體中是否含有Cu₂O（紅色），進行了認真的探究．
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：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
Ⅱ．設計實驗方案：
【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，觀察溶液是否呈藍色；
【方案3】稱得干燥坩堝的質量為a g，取紅色固體置于坩堝中稱得總質量為b g，在空氣中高溫灼燒至質量恒定，稱得最后總質量為c g．
（1）請你評價方案1和方案2．若你認為方案合理，請簡述其化學原理；若你認為該方案不合理，請簡述原因：
方案1

 

；
方案2：

 

．
（2）方案3中，若確認紅色粉末中含有Cu₂O，則a、b與c的應符合的數學關系式為

 

，該實驗方案最少得進行

 

次稱量．
Ⅲ．另一小組設計了新的探究方案，擬通過干燥管中CuSO₄是否變藍來判斷樣品中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．
（3）簡述該探究方案中，檢驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法（說明操作方法、現象和結論）

 

．
（4）為確保探究的科學、合理、安全，實驗中還應采取的措施有：

 

（填序號）：
①加熱前先排盡裝置中的空氣；
②在氫氣發(fā)生器與硬質玻璃管之間加一個干燥裝置；
③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（或裝濃硫酸的洗氣瓶）．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：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生成Cu和Cu²⁺，金屬銅和稀硫酸不反應；
（2）根據銅元素守恒計算得出正確結論；
Ⅲ．（3）根據大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
（4）根據水的存在會對實驗結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生成Cu²⁺，故方案1不合理；氧化亞銅與稀硫酸反應生成Cu和Cu²⁺，金屬銅和稀硫酸不反應，故方案2合理，
故答案為：不合理，因為銅和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍色溶液；合理，因為氧化亞銅與稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，導致溶液呈藍色；
（2）根據銅元素守恒，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的應符合的數學關系式為c＜

9b-a

8

，
在空氣中高溫灼燒至質量恒定，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：c＜

9b-a

8

，4；
Ⅲ．（3）檢驗裝置氣密性的方法：關閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內液面高于試管內液面，靜置后若漏斗內液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣，
故答案為：關閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內液面高于試管內液面，靜置后若漏斗內液面不下降，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，實驗前要將裝置中的空氣排凈，防止干擾，
故答案為：①②③．

點評：本題是一道探究物質組成和實驗方案設計的綜合性試題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．