Question

化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：將鋅粒放入CuSO₄溶液中一段時(shí)間，鋅粒表面附著了一層松散的黑色粉末狀物質(zhì)，而不是預(yù)期的紅色物質(zhì)．通過(guò)查閱資料秀討論，大家認(rèn)為黑色物質(zhì)可能由Cu、CuO和Zn組成．同學(xué)們以黑色物質(zhì)進(jìn)行探究．
Ⅰ．小組成員認(rèn)為黑色物質(zhì)中含有氧化銅，是反應(yīng)過(guò)程中生成的Cu（OH）₂分解產(chǎn)生的．請(qǐng)說(shuō)明反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生Cu（OH）₂的原因

 

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Ⅱ．興趣小組對(duì)黑色粉末狀物質(zhì)的組成進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
限定實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：1g 黑色粉末、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾、稀H₂SO₄、濃HNO₃、稀NaOH溶液、蒸餾水．
實(shí)驗(yàn)報(bào)告
（1）實(shí)驗(yàn)課題：探究黑色粉末的組成
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（不要在答題卡上作答）
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論

（4）實(shí)驗(yàn)討論：根據(jù)以上探究結(jié)果，如果在鋅與CuSO₄溶液的知識(shí)中獲得預(yù)期的紅色物質(zhì)，改進(jìn)的方法是

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、黑色物質(zhì)中含有氧化銅是反應(yīng)過(guò)程中生成的Cu（OH）₂分解產(chǎn)生的，生成氫氧化銅的原因是硫酸銅溶液中水解顯酸性，鋅和酸反應(yīng)促進(jìn)水解，生成氫氧化銅；
Ⅱ、（3）黑色物質(zhì)可能由Cu、CuO和Zn組成，可以將粉末放入試管中加入足量硫酸若有氣體生成說(shuō)明含有鋅，若溶液呈藍(lán)色證明含有氧化銅，通過(guò)過(guò)濾再加入 濃硝酸反應(yīng)生成紅棕色氣體證明含有銅，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行驗(yàn)證；
（4）依據(jù)生成黑色氧化銅的原因，可以設(shè)計(jì)檢驗(yàn)過(guò)程中先加入稀硫酸抑制硫酸銅溶液的水解，再加入鋅發(fā)生置換反應(yīng)．

解答：解：Ⅰ．黑色物質(zhì)中含有氧化銅是反應(yīng)過(guò)程中生成的Cu（OH）₂分解產(chǎn)生的，生成氫氧化銅的原因是硫酸銅溶液中水解顯酸性，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，鋅和酸反應(yīng)促進(jìn)水解，生成氫氧化銅沉淀，
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入金屬鋅，與H⁺反應(yīng)，降低H⁺濃度，使平衡向正方向移動(dòng)，生成Cu（OH）₂沉淀；
Ⅱ．（3）黑色物質(zhì)可能由Cu、CuO和Zn組成，可以將粉末放入試管中加入足量硫酸若有氣體生成說(shuō)明含有鋅，若溶液呈藍(lán)色證明含有氧化銅，通過(guò)過(guò)濾再加入 濃硝酸反應(yīng)生成紅棕色氣體證明含有銅，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟為：將粉末放入試管中，加入足量3 mol?L^-1H₂SO₄，充分震蕩，有氣體產(chǎn)生 含有Zn，溶液呈藍(lán)色 含有CuO，過(guò)濾向紅色固體中加入濃硝酸，溶液呈藍(lán)色并有紅棕色氣體放出 含有Cu，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
（a）將粉末放入試管中，加入足量 3 mol?L-1H2SO4，充分震蕩 （b）過(guò)濾向紅色固體中加入濃硝酸	有氣體產(chǎn)生   含有Zn 溶液呈藍(lán)色   含有CuO 溶液呈藍(lán)色并有紅棕色氣體放出  含有Cu

（4）生成黑色氧化銅的原因是銅離子的水解生成的氫氧化銅分解造成，所以先加入稀硫酸抑制銅離子的水解，再加入鋅反應(yīng)得到預(yù)期的紅色銅析出現(xiàn)象，
故答案為：往CuSO₄溶液中加入適量稀硫酸是溶液呈酸性，抑制Cu²⁺水解．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，反應(yīng)產(chǎn)物的成分實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證方法的設(shè)計(jì)方法，掌握物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)現(xiàn)象是解題關(guān)鍵，題目難度中等．