Question

【題目】某化學研究性學習小組設想探究銅的常見化學性質，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，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅有兩性嗎？

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的鐵，正一價的銅穩定性也小于正二價的銅嗎？

問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO還原，它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）需用到的藥品除銅、鋁、1mol/LCuSO4溶液、稀H2SO4外還需___________ (填試劑化學式)；

（2）配制1 mol/LCuSO4溶液25mL，選用的儀器除燒杯、天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有_________________（填儀器名稱）；

（3）為達到目的，你認為應進行哪些相關實驗？（實驗內容和步驟）

①制備Cu(OH)2； ②_______________________________________________________

Ⅱ．解決問題2的實驗步驟和現象如下：取一定量制得的氫氧化銅周體，于坩堝中灼燒，當溫度達到80～100℃得到黑色同體粉末；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，同時觀察到試管底還有紅色固體存在。根據以上實驗及現象：

（4）寫出氧化亞銅與稀硫酸（或鹽酸）反應的離子方程式：_________________________________；

（5）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）

當某種氮的氣態氫化物(X)緩緩通過灼熱的氧化銅，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入紅熱的CuO燃燒管完全反應后，消耗0.01 mol X，測得B裝置增重0.36 g，并收集到單質氣體Y0.28 g；

（6）研究小組同學確證燃燒管生成的紅色物質是銅，你認為他們確證的方法是________________；

（7）X氣體的摩爾質量為_____________；

（8）C中發生反應的化學方程式：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】NaOH溶液250 mL容器瓶將Cu(OH)2分別與稀硫酸、NaOH溶液反應Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O固體時低溫下，Cu2+穩定；1 000℃以上時，Cu+穩定；在酸性環境Cu2+穩定、Cu+不穩定將紅色物質置于稀硫酸中，若溶液不變藍，則確定為Cu32g/molN2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O

【解析】

Ⅰ、（1）探究氫氧化銅是否能和硫酸和氫氧化鈉反應的實驗來選擇藥品；（2）配制一定物質的量濃度的溶液所需儀器：燒杯、天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、一定體積的容量瓶；（3）氫氧化銅是否能和硫酸和氫氧化鈉反應的實驗中，首先是氫氧化銅的配制，然后是讓氫氧化銅和硫酸以及氫氧化鈉反應；Ⅱ、（4）氧化亞銅與稀硫酸（或鹽酸）反應生成金屬單質銅和二價銅離子的鹽溶液；（5）根據溶液中的離子反應來確定穩定存在的離子；Ⅲ、（6）根據金屬銅和氧化亞銅的性質區別來回答；（8）根據原子守恒確定氣態氫化物的化學式，并根據實驗現象來書寫化學方程式。

Ⅰ、（1）探究氫氧化銅是否能和硫酸和氫氧化鈉反應的實驗需要的藥品是：制取氫氧化銅的硫酸銅和氫氧化鈉，驗證試驗用到硫酸和氫氧化鈉，所以需要硫酸銅和氫氧化鈉以及硫酸溶液；（2）配制一定物質的量濃度的溶液所需儀器：燒杯、天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、一定體積的容量瓶，容量瓶的規格根據所配置的溶液來確定，故答案為：250mL容量瓶；（3）氫氧化銅是否能和硫酸和氫氧化鈉反應的實驗中，首先是氫氧化銅的配制，然后是讓氫氧化銅和硫酸以及氫氧化鈉反應，所以實驗步驟第一步是：用CuSO4溶液和NaOH溶液制Cu（OH）2；第二步是：將Cu（OH）2分別與稀H2SO4和NaOH溶液反應，故答案為：將Cu（OH）2分別與稀H2SO4和NaOH溶液反應；Ⅱ、（4）氧化亞銅與稀硫酸（或鹽酸）反應生成金屬單質銅和二價銅離子的鹽溶液，反應實質是：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；（5）根據溶液中的離子反應Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 可以知道在溶液中Cu2+的穩定性強于Cu+，故從實驗Ⅱ可得出的結論是：固體時低溫下，Cu2+穩定；1 000℃以上時，Cu+穩定；在酸性環境Cu2+穩定、Cu+不穩定；Ⅲ、（6）金屬銅不能和稀硫酸反應，氧化亞銅能和稀硫酸反應，生成硫酸銅藍色溶液，故答案為：將紅色物質置于稀硫酸中，溶液不變藍，則證明為銅；（7）消耗0.01mol X，測得B裝置增重0.36g，即生成0.02mol的水，并收集到單質氣體Y 0.28g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，摩爾質量為32g/mol；（8）C中發生反應是N2H4和氧化銅反應生成銅、氮氣和水，反應的化學方程式為：N2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O。