Question

某校三個研究性學(xué)習(xí)小組對“葡萄糖溶液與新制的氫氧化銅懸濁液作用得到的磚紅色沉淀是Cu₂O”提出質(zhì)疑．
（1）甲小組認(rèn)為紅色沉淀不一定是Cu₂O，為此展開了確定紅色沉淀成分的研究．
步驟一：提出假設(shè)：：

 

．
步驟二：查閱資料．得出：①+1價的銅在酸性條件下易發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；
②在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅．
步驟三：設(shè)計方案、實驗．
A．取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化
B．取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘渣
C．取該紅色沉淀ag，在空氣中充分灼燒至完全變黑，放在干燥器里冷卻，再稱重，反復(fù)多次至固體恒重，稱得質(zhì)量為bg，比較a，b的關(guān)系
D．取該紅色沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色沉淀析出．
你認(rèn)為合理的方案是（填字母）

 

．
（2）乙小組針對甲小組的假設(shè)，另設(shè)計如圖裝置進(jìn)行驗證．

若按乙組裝置定性檢驗上述紅色沉淀成分，可根據(jù)

 

現(xiàn)象的發(fā)生與否即可判斷．
若按乙組裝置定量測定上述紅色沉淀的成分，你認(rèn)為理論上應(yīng)該測定下列哪些物理量

 

（填序號）．
①通入氫氣的體積；
②反應(yīng)前紅色沉淀和硬質(zhì)玻管的總質(zhì)量；
③完全反應(yīng)后紅色固體和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；
④實驗前干燥管質(zhì)量；
⑤硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量；
⑥鋅粒質(zhì)量；
⑦稀硫酸中含溶質(zhì)的量；
⑧實驗后干燥管質(zhì)量
該實驗裝置中距實際可行性方面存在的缺陷有

 

、

 

（請寫出兩點）．

Answer 1

分析：（1）步驟一，假設(shè)：緊緊圍繞“紅色”來猜想，因為銅也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物；
方案A：于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，進(jìn)行分析；
方案B：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘渣，進(jìn)行解答；
方案C：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同；用極值法進(jìn)行分析解答；
方案D：酸化的硝酸銀溶液相當(dāng)于稀硝酸，銅無法與銀離子反應(yīng)；
（2）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，通過玻璃管能發(fā)生反應(yīng)生成水和紅色銅，無水硫酸銅變藍(lán)證明生成水，證明氫氣還原的是氧化亞銅固體；
解答此題時，應(yīng)知道測定的原理；用此裝置測定物質(zhì)組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因為在用氫氣還原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會白白浪費掉，所以實際參加反應(yīng)氫氣的量很難測定；
該實驗裝置中距實際可行性方面存在的缺陷從發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡，外界空氣中的水蒸氣也會被無水硫酸銅吸收等考慮．

解答：解：（1）步驟一、緊緊圍繞“紅色”來猜想，因為銅也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物，假設(shè)①：紅色沉淀成分為Cu；假設(shè)②：紅色沉淀成分為Cu₂O；假設(shè)③：紅色沉淀成分為Cu和Cu₂O，
故答案為：假設(shè)①：紅色沉淀成分為Cu，假設(shè)②：紅色沉淀成分為Cu₂O，假設(shè)③：紅色沉淀成分為Cu和Cu₂O；
步驟三、方案A：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，得到藍(lán)色溶液，所以方案A不行；
方案B：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘渣，所以方案B不行；
方案C：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同．
agCu在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="ouk0gm2" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

5

4

ag，agCu₂O在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="gkkcgi4" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

10

9

ag，所以ag紅色沉淀在空氣中灼燒完全反應(yīng)后，當(dāng)b為

5

4

ag時紅色沉淀Cu；當(dāng)b為

10

9

ag，時紅色沉淀 Cu₂O；當(dāng)

10

9

a g＜b＜

5

4

a g，時紅色沉淀為兩者混合物，所以方案C合理，
方案D：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，銅和稀硝酸反應(yīng)，銅無法與銀離子反應(yīng)，所以方案D不行；
故答案為：C；
（2）若按乙組裝置定性檢驗上述紅色沉淀成分，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，通過玻璃管能發(fā)生反應(yīng)生成水和紅色銅，無水硫酸銅變藍(lán)證明生成水，證明氫氣還原的是氧化亞銅固體；
若按乙組裝置定量測定上述紅色沉淀的成分，氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因為在用氫氣還原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會白白浪費掉，所以實際參加反應(yīng)氫氣的量很難測定，此法需要測定的數(shù)據(jù)：②③⑤，
該實驗裝置中距實際可行性方面存在的缺陷，發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡、外界空氣中的水蒸氣也會被無水硫酸銅吸收；
故答案為：硬質(zhì)玻管中有水生成或干燥管內(nèi)白色粉末變藍(lán)；②③⑤；發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣中含有水、硬質(zhì)玻管內(nèi)水分很難全部被潮濕堤氫氣趕盡、外界空氣中的水蒸氣也會被無水硫酸銅吸收．

點評：本題主要考查了一些實驗操作，物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，掌握實驗的原理及正確的操作是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．