Question

【題目】某化學研究性學習小組設計實驗探究銅的常見化學性質，過程設計如下所示

（提出猜想）

問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很靠近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性。那么，氫氧化銅也具有兩性嗎？

問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，正二價鐵的穩定性小于正三價鐵的穩定性。那么，正一價銅的穩定性也小于正二價銅的穩定性嗎？

問題3：氧化銅具有氧化性，能被H2、CO還原。那么，氧化銅也能被氮的某種氣態氫化物還原嗎？

（實驗探究）

I．解決問題1

（1）需用到的藥品除1mol L-1 CuSO4溶液、稀硫酸外，還需_________（填試劑的化學式）溶液。

（2）用膽礬晶體配制1molL-1 CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、量簡外，還有________（填儀器名稱）。

（3）為達到實驗目的，你認為應進行哪些相關實驗？

實驗內容和步驟：①_________；②_______________。

Ⅱ．解決問題2

取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當溫度達到80～100℃時得到黑色固體粉末；繼續加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔浄試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在。根據以上實驗現象回答冋題：

（1）寫出氧化亞銅與稀硫酸（或鹽酸）反應的離子方程式：_____________。

（2）從實驗Ⅱ可得出的結論是_______________________。

Ⅲ．解決問題3

設計如下裝置（夾持裝置未畫出）：

當氮的某種氣態氫化物（X）緩緩通過灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水CuSO4變成了藍色，生成物中還有一種無污染的單質氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應后，消耗0.01molX，測得B裝置增重0.36g，并收集到0.28g單質氣體Y。

（1）X氣體的摩爾質量是_________________。

（2）C裝置中發生反應的化學方程式為__________________________。

Answer 1

【答案】NaOH 250mL容量瓶； 用CuSO4溶液與NaOH溶液制備Cu(OH)2； 將Cu(OH)2分別加入稀硫酸和稀NaOH溶液中，觀察現象； Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O； 在高溫下，正一價銅比正二價銅穩定，酸性溶液中或較低溫度下正二價銅比正一價銅穩定； 32g·mol－1； 2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O。

【解析】

I.解決問題1

（1）要證明Cu(OH)2具有兩性，需要進行氫氧化銅和酸以及堿反應的實驗，據此選擇試劑；

（2）根據配制一定體積、一定物質的量濃度的溶液所用的儀器：燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、250mL的容量瓶；

（3）證明Cu(OH)2具有兩性，需要進行氫氧化銅和酸以及堿反應的實驗；

Ⅱ.解決問題2

（1）根據信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在來書寫化學方程式；

（2）根據信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當溫度達到80~100℃得到黑色固體粉未；繼續加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅來回答；

Ⅲ.解決問題3

A中堿石灰可吸收水蒸氣，C中N2H4和氧化銅反應：2CuO＋N2H42Cu＋N2↑＋2H2O，無水硫酸銅遇水變藍，可檢驗水， B裝置增重0.36g，即生成0.02mol的水，單質氣體Y為氮氣.

（1）根據原子守恒確定氣態氫化物的化學式，計算摩爾質量；

（2）根據實驗現象來書寫化學方程式.

I.解決問題1

（1）要證明Cu(OH)2具有兩性，應先加入堿生成Cu(OH)2，還需要進行氫氧化銅和酸以及堿反應的實驗，據此選擇試劑1mol/LCuSO4溶液、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，故答案為：NaOH；

（2）配制一定體積、一定物質的量濃度的溶液所用的儀器有：燒杯、托盤天平、藥匙、玻璃棒、膠頭滴管、250mL的容量瓶。故答案為：250mL容量瓶；

（3）證明Cu(OH)2具有兩性，首先是氫氧化銅的配制，向CuSO4溶液中加入堿生成Cu(OH)2，再進行氫氧化銅和酸以及堿反應的實驗，故答案為：用CuSO4溶液制備Cu(OH)2；將Cu(OH)2分別加入稀硫酸和稀NaOH溶液中，觀察現象；

Ⅱ.解決問題2

（1）根據信息：紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸（或鹽酸），得到藍色溶液，說明生成了銅離子，同時觀察到試管底部還有紅色固體，說明生成了單質銅，則離子方程式為：Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O，故答案是：Cu2O＋2H＋=Cu+Cu2＋＋H2O；

（2）根據信息：氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當溫度達到80-~100°C得到黑色固體粉未；繼續加熱至1000°℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉未氧化亞銅根據在不同溫度下反應物的組成可確定物質的穩定性，所以高于1000℃時Cu2O比CuO穩定，在酸性溶液中：Cu2O+2H＋=Cu+Cu2＋+H2O，所以Cu2＋比Cu＋穩定，故答案為：在高溫下，正一價銅比正二價銅穩定，酸性溶液中或較低溫度下正二價銅比正一價銅穩定；

Ⅲ.解決問題3

（1）消耗0.01molX，測得B裝置增重0.36g，即生成0.02mol的水，并收集到單質氣體Y0.28g，即氮氣0.01mol，根據原子守恒可以確定氣態氫化物X中含有4個氫原子和2個氮原子，X的化學式為N2H4，其摩爾質量為32g·mol－1，故答案為：32g·mol－1；

（2）C中發生反應的化學方程式為N2H4和氧化銅反應：2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O，故答案為：2CuO＋N2H42Cu＋N2＋2H2O。