Question

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呈藍色等．研究性學習小組甲為檢測實驗室的Cu₂O試樣中是否含有Cu進行了認真的探究．
Ⅰ．查閱資料：①Cu₂O屬于堿性氧化物；         ②在空氣中灼燒Cu₂O生成CuO；
③Cu₂O在酸性條件下能發生自身氧化還原反應（Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O）．
Ⅱ．設計實驗方案：
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，觀察是否有殘渣
方案3：稱得干燥坩堝的質量為a g，取紅色試樣置于坩堝中稱得總質量為b g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器中冷卻，再稱量．如此反復多次直到質量不變，稱得最后質量為c g．分析數據，作出合理判斷．
（1）請你評價方案1和方案2．如果你認為該方案合理，請簡述其工作原理；如果你認為該方案不合理，請簡述原因．

方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發生自身氧化還原反應，也生成了銅單質

（2）方案3中，如果a、b、c的關系符合c=

10

9

（b-a）

可確認紅色粉末是Cu₂O
Ⅲ．研究性學習小組乙，設計了新的探究方案，裝置如圖所示．

（3）簡述新探究方案中，氣體發生裝置的氣密性如何檢驗（操作、現象、結論）：

關閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內液面高于試管內液面，靜置后若漏斗內液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣

（4）你認為依據新方案測定上述紅色試樣成分必須獲得下列哪些物理量：（選填序號）

②③⑤

     ①通入氫氣體積； ②反應前，紅色試樣+硬質試管的總質量；
③完全反應后紅色固體+硬質試管的總質量；④實驗前，干燥管（含藥品）的質量；⑤硬質試管質量；⑥鋅粒質量；⑦稀硫酸中含溶質的量；⑧實驗后，干燥管（含藥品）的質量
（5）有人提出，在氫氣發生器與硬質試管之間應加一個干燥裝置，你認為

需要

（選填“需要”或“不需要”），簡述理由

反應后，應讓銅粉在氫氣流中冷卻，如沒有干燥管，銅粉將吸濕

．

Answer 1

分析：Ⅱ、（1）銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；Cu⁺在酸性條件下能發生自身氧化還原反應，也生成了銅單質，金屬銅和稀硫酸不反應；
（2）根據銅元素守恒知識來計算回答；
Ⅲ、（3）根據大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
（4）根據化學反應前后紅色固體物質的質量變化可以判斷物質的組成情況；
（5）銅粉會吸濕，這樣會干擾試驗結果．

解答：解：（1）根據題目中的已知信，可知銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發生自身氧化還原反應，也生成了銅單質，故答案為方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發生自身氧化還原反應，也生成了銅單質；
（2）根據銅元素守恒，則Cu₂O～2CuO
                     144     160
                     b-a      c
解得c=

10

9

×（b-a），故答案為：

10

9

（b-a）；
（3）檢驗裝置氣密性的方法：關閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內液面高于試管內液面，靜置后若漏斗內液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣，
故答案為：關閉活塞，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內液面高于試管內液面，靜置后若漏斗內液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣；
（4）根據化學反應前后紅色固體物質的質量變化可以判斷物質的組成情況，故答案為：②③⑤；
（5）在氫氣發生器與硬質試管之間應加一個干燥裝置，讓銅粉在氫氣流中冷卻，杜絕銅粉的吸濕，故答案為：需要；反應后，應讓銅粉在氫氣流中冷卻，如沒有干燥管，銅粉將吸濕．

點評：本題是一道探究物質組成的題目，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度很大．