Question

10．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)室用H₂還原CuO所得紅色固體中是否含有Cu₂O進(jìn)行了認(rèn)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；③Cu₂O在酸性條件下能發(fā)生下列反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O  ④3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O
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，觀察溶液是否呈藍(lán)色
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，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，稱(chēng)得最后總質(zhì)量為c g．
（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，就簡(jiǎn)述其化學(xué)原理；如果你認(rèn)為該方案不合理，就簡(jiǎn)述原因．
方案1：方案1不合理，因?yàn)殂~和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液
方案2：方案2合理，因?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸反應(yīng)能夠生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色
（2）方案3中，若確認(rèn)紅色粉末中含有Cu₂O，則a、b、c應(yīng)符合的數(shù)學(xué)的關(guān)系為c＜$\frac{9b-a}{8}$，該實(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行4次稱(chēng)量．
Ⅲ．研究性學(xué)習(xí)小組乙，設(shè)計(jì)了新的探究方案，擬通過(guò)干燥管中CuSO₄是否變藍(lán)判斷紅色固體中是否含有Cu₂O，裝置如圖所示．

（3）簡(jiǎn)述該探究方案中，檢驗(yàn)氣體發(fā)生裝置氣密性的方法（說(shuō)明操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論）關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞，從長(zhǎng)頸漏斗中往試管中注水，長(zhǎng)頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時(shí)間液面高度保持不變，說(shuō)明裝置氣密性良好．
（4）為確保探究的科學(xué)、合理、安全，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)采取的措施有：ABC（填序號(hào)）
A．在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個(gè)干燥裝置
B．加熱前先排盡裝置中的空氣
C．在盛有硫酸銅的干燥管后再連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥管．

Answer 1

分析 （1）氧化亞銅、銅都能夠和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅；
氧化亞銅能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，銅不能和稀硫酸反應(yīng)；
（2）銅在空氣中高溫灼燒時(shí)，能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
（3）凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中會(huì)含有少量水蒸氣；
氫氣和空氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火或加熱時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸；
堿石灰中含有氫氧化鈉和氧化鈣，能夠吸收水蒸氣和二氧化碳．

解答 解：（1）因?yàn)殂~和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液，所以方案1不合理；
因?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸反應(yīng)能夠生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色，所以方案2合理．
故填：方案1不合理，因?yàn)殂~和氧化亞銅均可溶于稀硝酸形成藍(lán)色溶液；方案2合理，因?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸反應(yīng)能夠生成Cu和Cu²⁺，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色．
（2）設(shè)紅色試樣中含Cu的質(zhì)量為x，
反應(yīng)的氧氣質(zhì)量為：（c-a）-（b-a）=c-b，
灼燒過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為：4Cu+O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2Cu₂O，
4Cu+O₂$\frac{\underline{\;灼燒\;}}{\;}$2Cu₂O，
256 32
 x c-b
$\frac{256}{x}$=$\frac{32}{c-b}$，
x=8（c-b），
如有Cu₂O，則8（c-b）＜b-a，
即c＜$\frac{9b-a}{8}$；
此實(shí)驗(yàn)方案至少要稱(chēng)量如下4次：干燥坩堝質(zhì)量、坩堝加試樣質(zhì)量、灼燒后坩堝和藥品總質(zhì)量、再灼燒后坩堝和藥品總質(zhì)量（此次應(yīng)與前一次相同方可，為重復(fù)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明已加熱至恒重）．
故填：c＜$\frac{9b-a}{8}$；4．
（3）檢驗(yàn)氣體發(fā)生裝置氣密性的方法是：關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞，從長(zhǎng)頸漏斗中往試管中注水，長(zhǎng)頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時(shí)間液面高度保持不變，說(shuō)明裝置氣密性良好．
故填：關(guān)閉導(dǎo)氣管上的活塞，從長(zhǎng)頸漏斗中往試管中注水，長(zhǎng)頸漏斗中的液面高度高于試管中的液面高度，一段時(shí)間液面高度保持不變，說(shuō)明裝置氣密性良好．
（4）A．在氫氣發(fā)生器與硬質(zhì)玻璃管之間加一個(gè)干燥裝置，以防導(dǎo)出的氫氣中含有的水蒸氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
B．加熱前先排盡裝置中的空氣，以防發(fā)生爆炸，同時(shí)能夠防止空氣中的水蒸氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
C．在盛有硫酸銅的干燥管后再連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥管，以防空氣中的水蒸氣進(jìn)入干燥管中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
故填：ABC．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．