Question

【題目】某化學研究性學習小組探究與銅有關的物質的性質，過程設計如下：

（提出猜想）

問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅有兩性碼？

問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，Fe2+的穩(wěn)定性小于的Fe3+，Cu+的穩(wěn)定性也小于Cu2+嗎？

問題3：硫酸銅溶液呈藍色，銅與濃硝酸常溫下反應生成的溶液也是藍色嗎？

（實驗探究）

I. 解決問題1：

（1）實驗需配制100mL 0.50mol·L-1 CuSO4溶液，除了天平、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管以外必需的玻璃儀器是______。

（2）為達到目的，某同學認為只要進行兩次實驗即可得出結論。請寫出實驗②的具體內容。

①向盛有CuSO4溶液的試管中滴加NaOH溶液至過量，觀察生成的Cu（OH）2沉淀是否溶解；

②_______。

II. 解決問題2的實驗步驟和現(xiàn)象如下：

①取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當溫度達到80C～100C得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000C以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅(Cu2O)；

②取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在。根據(jù)以上實驗及現(xiàn)象：

（3）寫出氧化亞銅與稀硫酸反應的離子方程式____________________________。

（4）從實驗中可得出的結論是：當溫度在1000C以上時________（填：Cu2+或Cu+，下同）穩(wěn)定，在酸性溶液中________穩(wěn)定。

III. 解決問題3，某同學設計的實驗如下：取一銅片裝入試管，加入適量的濃硝酸，觀察溶液的顏色變化。

（5）另一同學認為此同學設計的實驗有缺陷，原因是__________________________。

（6）銅與濃硝酸反應溶液呈綠色，有同學認為這是生成的NO2溶于其中的原因，并試圖設計實驗排除這種干擾。提出實驗方案：向反應后的溶液中通入足量空氣。試用化學反應方程式解釋其原理：___________________________

Answer 1

【答案】100mL容量瓶 另取實驗①中所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀鹽酸等）至過量，觀察沉淀是否溶解 Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O Cu+ Cu2+ 產生NO2氣體，污染環(huán)境 4NO2+O2+2H2O=4HNO3

【解析】

（1）實驗需配制100mL 0.50mol·L-1 CuSO4溶液，除了天平、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管以外必需有100mL容量瓶。答案：100mL容量瓶。

（2）要探究氫氧化銅是否具有兩性，就要驗證Cu(OH)2能否與強酸、強堿溶液反應。向CuSO4溶液加入的NaOH溶液，產生藍色絮狀沉淀。用試管取一定量的沉淀，繼續(xù)滴加過量的NaOH溶液，觀察生成的Cu(OH)2是否溶解；另取上述所得沉淀于試管中，滴加稀硫酸（或稀鹽酸等）至過量，觀察沉淀是否溶解。答案：另取實驗所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀鹽酸等）至過量，觀察沉淀是否溶解。

Ⅱ.（3）取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在，說明氧化亞銅在酸性條件下發(fā)生歧化反應，生成單質銅和二價銅離子的鹽溶液，離子方程式為：Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O 。答案：Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O。

（4）從實驗中可得出的結論是：80C～100C 時，Cu2+穩(wěn)定，1000C 以上Cu+穩(wěn)定；在酸性環(huán)境Cu2+穩(wěn)定，Cu+不穩(wěn)定。答案：Cu+；Cu2+。

Ⅲ.（5）銅片裝入試管，加入適量的濃硝酸，反應生成硝酸銅、水和二氧化氮氣體，NO2有毒，不能排放到空氣中，所以該同學設計的實驗有缺陷。答案；產生NO2氣體，污染環(huán)境。

（6）因為①3NO2+H2O=NO+2HNO3 ，②2NO+O2=2NO2， ①2+②: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，所以向反應后的溶液中通入足量空氣，可以使NO2充分反應生成硝酸，減少干擾。答案：4NO2+O2+2H2O=4HNO3。