Question

【題目】某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究銅的常見化學(xué)性質(zhì)，過程設(shè)計(jì)如下所示

（提出猜想）

問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很靠近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性。那么，氫氧化銅也具有兩性嗎？

問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，正二價鐵的穩(wěn)定性小于正三價鐵的穩(wěn)定性。那么，正一價銅的穩(wěn)定性也小于正二價銅的穩(wěn)定性嗎？

問題3：氧化銅具有氧化性，能被H2、CO還原。那么，氧化銅也能被氮的某種氣態(tài)氫化物還原嗎？

（實(shí)驗(yàn)探究）

I．解決問題1

（1）需用到的藥品除1mol L-1 CuSO4溶液、稀硫酸外，還需_________（填試劑的化學(xué)式）溶液。

（2）用膽礬晶體配制1molL-1 CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、量簡外，還有________（填儀器名稱）。

（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你認(rèn)為應(yīng)進(jìn)行哪些相關(guān)實(shí)驗(yàn)？

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：①_________；②_______________。

Ⅱ．解決問題2

取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃時得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔浄試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答冋題：

（1）寫出氧化亞銅與稀硫酸（或鹽酸）反應(yīng)的離子方程式：_____________。

（2）從實(shí)驗(yàn)Ⅱ可得出的結(jié)論是_______________________。

Ⅲ．解決問題3

設(shè)計(jì)如下裝置（夾持裝置未畫出）：

當(dāng)?shù)�的某種氣態(tài)氫化物（X）緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水CuSO4變成了藍(lán)色，生成物中還有一種無污染的單質(zhì)氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，消耗0.01molX，測得B裝置增重0.36g，并收集到0.28g單質(zhì)氣體Y。

（1）X氣體的摩爾質(zhì)量是_________________。

（2）C裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。

Answer 1

【答案】NaOH 250mL容量瓶； 用CuSO4溶液與NaOH溶液制備Cu(OH)2； 將Cu(OH)2分別加入稀硫酸和稀NaOH溶液中，觀察現(xiàn)象； Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O； 在高溫下，正一價銅比正二價銅穩(wěn)定，酸性溶液中或較低溫度下正二價銅比正一價銅穩(wěn)定； 32g·mol－1； 2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O。

【解析】

I.解決問題1

（1）要證明Cu(OH)2具有兩性，需要進(jìn)行氫氧化銅和酸以及堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，據(jù)此選擇試劑；

（2）根據(jù)配制一定體積、一定物質(zhì)的量濃度的溶液所用的儀器：燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、250mL的容量瓶；

（3）證明Cu(OH)2具有兩性，需要進(jìn)行氫氧化銅和酸以及堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；

Ⅱ.解決問題2

（1）根據(jù)信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在來書寫化學(xué)方程式；

（2）根據(jù)信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80~100℃得到黑色固體粉未；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅來回答；

Ⅲ.解決問題3

A中堿石灰可吸收水蒸氣，C中N2H4和氧化銅反應(yīng)：2CuO＋N2H42Cu＋N2↑＋2H2O，無水硫酸銅遇水變藍(lán)，可檢驗(yàn)水， B裝置增重0.36g，即生成0.02mol的水，單質(zhì)氣體Y為氮?dú)?/span>.

（1）根據(jù)原子守恒確定氣態(tài)氫化物的化學(xué)式，計(jì)算摩爾質(zhì)量；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來書寫化學(xué)方程式.

I.解決問題1

（1）要證明Cu(OH)2具有兩性，應(yīng)先加入堿生成Cu(OH)2，還需要進(jìn)行氫氧化銅和酸以及堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，據(jù)此選擇試劑1mol/LCuSO4溶液、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，故答案為：NaOH；

（2）配制一定體積、一定物質(zhì)的量濃度的溶液所用的儀器有：燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、250mL的容量瓶。故答案為：250mL容量瓶；

（3）證明Cu(OH)2具有兩性，首先是氫氧化銅的配制，向CuSO4溶液中加入堿生成Cu(OH)2，再進(jìn)行氫氧化銅和酸以及堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，故答案為：用CuSO4溶液制備Cu(OH)2；將Cu(OH)2分別加入稀硫酸和稀NaOH溶液中，觀察現(xiàn)象；

Ⅱ.解決問題2

（1）根據(jù)信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍(lán)色溶液，說明生成了銅離子，同時觀察到試管底部還有紅色固體，說明生成了單質(zhì)銅，則離子方程式為：Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O，故答案是：Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O；

（2）根據(jù)信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80-~100°C得到黑色固體粉未；繼續(xù)加熱至1000°℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉未氧化亞銅根據(jù)在不同溫度下反應(yīng)物的組成可確定物質(zhì)的穩(wěn)定性，所以高于1000℃時Cu2O比CuO穩(wěn)定，在酸性溶液中：Cu2O+2H＋=Cu+Cu2＋+H2O，所以Cu2＋比Cu＋穩(wěn)定，故答案為：在高溫下，正一價銅比正二價銅穩(wěn)定，酸性溶液中或較低溫度下正二價銅比正一價銅穩(wěn)定；

Ⅲ.解決問題3

（1）消耗0.01molX，測得B裝置增重0.36g，即生成0.02mol的水，并收集到單質(zhì)氣體Y0.28g，即氮?dú)?/span>0.01mol，根據(jù)原子守恒可以確定氣態(tài)氫化物X中含有4個氫原子和2個氮原子，X的化學(xué)式為N2H4，其摩爾質(zhì)量為32g·mol－1，故答案為：32g·mol－1；

（2）C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4和氧化銅反應(yīng)：2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O，故答案為：2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O。