Question

銅及其化合物一般都具有特征的顏色，例如Cu、Cu₂O呈紅色，CuO呈黑色，CuSO₄?5H₂O呈藍(lán)色等．研究性學(xué)習(xí)小組甲為檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的Cu₂O試樣中是否含有Cu進(jìn)行了認(rèn)真的探究．
Ⅰ．查閱資料：①Cu₂O屬于堿性氧化物；         ②在空氣中灼燒Cu₂O生成CuO；
③Cu₂O在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(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，觀察是否有殘?jiān)?BR>方案3：稱(chēng)得干燥坩堝的質(zhì)量為a g，取紅色試樣置于坩堝中稱(chēng)得總質(zhì)量為b g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器中冷卻，再稱(chēng)量．如此反復(fù)多次直到質(zhì)量不變，稱(chēng)得最后質(zhì)量為c g．分析數(shù)據(jù)，作出合理判斷．
（1）請(qǐng)你評(píng)價(jià)方案1和方案2．如果你認(rèn)為該方案合理，請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原理；如果你認(rèn)為該方案不合理，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因．

方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，也生成了銅單質(zhì)

（2）方案3中，如果a、b、c的關(guān)系符合c=

10

9

（b-a）

可確認(rèn)紅色粉末是Cu₂O
Ⅲ．研究性學(xué)習(xí)小組乙，設(shè)計(jì)了新的探究方案，裝置如圖所示．

（3）簡(jiǎn)述新探究方案中，氣體發(fā)生裝置的氣密性如何檢驗(yàn)（操作、現(xiàn)象、結(jié)論）：

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）你認(rèn)為依據(jù)新方案測(cè)定上述紅色試樣成分必須獲得下列哪些物理量：（選填序號(hào)）

②③⑤

     ①通入氫氣體積； ②反應(yīng)前，紅色試樣+硬質(zhì)試管的總質(zhì)量；
③完全反應(yīng)后紅色固體+硬質(zhì)試管的總質(zhì)量；④實(shí)驗(yàn)前，干燥管（含藥品）的質(zhì)量；⑤硬質(zhì)試管質(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（含藥品）的質(zhì)量
（5）有人提出，在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)試管之間應(yīng)加一個(gè)干燥裝置，你認(rèn)為

需要

（選填“需要”或“不需要”），簡(jiǎn)述理由

反應(yīng)后，應(yīng)讓銅粉在氫氣流中冷卻，如沒(méi)有干燥管，銅粉將吸濕

．

Answer 1

分析：Ⅱ、（1）銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，也生成了銅單質(zhì)，金屬銅和稀硫酸不反應(yīng)；
（2）根據(jù)銅元素守恒知識(shí)來(lái)計(jì)算回答；
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)化學(xué)反應(yīng)前后紅色固體物質(zhì)的質(zhì)量變化可以判斷物質(zhì)的組成情況；
（5）銅粉會(huì)吸濕，這樣會(huì)干擾試驗(yàn)結(jié)果．

解答：解：（1）根據(jù)題目中的已知信，可知銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，也生成了銅單質(zhì)，故答案為方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，也生成了銅單質(zhì)；
（2）根據(jù)銅元素守恒，則Cu₂O～2CuO
                     144     160
                     b-a      c
解得c=

10

9

×（b-a），故答案為：

10

9

（b-a）；
（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)化學(xué)反應(yīng)前后紅色固體物質(zhì)的質(zhì)量變化可以判斷物質(zhì)的組成情況，故答案為：②③⑤；
（5）在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)試管之間應(yīng)加一個(gè)干燥裝置，讓銅粉在氫氣流中冷卻，杜絕銅粉的吸濕，故答案為：需要；反應(yīng)后，應(yīng)讓銅粉在氫氣流中冷卻，如沒(méi)有干燥管，銅粉將吸濕．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道探究物質(zhì)組成的題目，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度很大．