(2005?揚州)小霖、小磊、小嫻三位同學一起對堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3受熱分解后的黑色固體產(chǎn)物的成分進行探究.他們稱取5.0g堿式碳酸銅,在試管中加熱使之完全分解,冷卻至室溫,稱量黑色固體產(chǎn)物質量為3.6g.
他們對黑色固體產(chǎn)物做出了以下猜想:①可能是氧化銅;②可能是炭粉;③可能是氧化銅和炭粉的混合物.
他們做出以上猜想的依據(jù)是
化學變化過程中元素不變,且氧化銅和炭粉都是黑色固體.
化學變化過程中元素不變,且氧化銅和炭粉都是黑色固體.

(1)小霖設計的實驗方案是:向盛有少量該物質黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸,充分振蕩.靜置后觀察現(xiàn)象,如果猜想①正確,現(xiàn)象應是
試管中溶液變藍色,黑色固體消失
試管中溶液變藍色,黑色固體消失

(2)小磊進一步思考后,根據(jù)碳的化學性質,認為猜想③可以排除,他的理由是
炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應生成銅與二氧化碳
炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應生成銅與二氧化碳

(3)小嫻通過對得到的實驗數(shù)據(jù)進行計算.排除了猜想②,她的理由是
5.0gCu2(OH)2CO3含碳元素的質量:
12
222
×5.0g
=0.27,因為0.27g<3.6g,故②錯誤
5.0gCu2(OH)2CO3含碳元素的質量:
12
222
×5.0g
=0.27,因為0.27g<3.6g,故②錯誤

(4)科學探究的方法和途徑有多種,若證明某黑色粉末確有氧化銅和炭粉組成.請設計實驗,完成下表:
步      驟 現(xiàn)      象 結論(化學方程式)
取黑色粉末放于試管中加強熱,并將生成氣體通入澄清石灰水中
取黑色粉末放于試管中加強熱,并將生成氣體通入澄清石灰水中
粉末由黑色變成紅色,石灰水變渾濁
粉末由黑色變成紅色,石灰水變渾濁
2CuO+C
 高溫 
.
 
2Cu+CO2↑,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
2CuO+C
 高溫 
.
 
2Cu+CO2↑,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
分析:探究性題目的做法是大膽推測,但要有合理的依據(jù),不能憑空猜想;根據(jù)質量守恒定律可知,堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成;根據(jù)題目信息(黑色粉末)可知,黑色物質可以是題目所說的三種情況.
(1)根據(jù)氧化銅、碳和硫酸的性質及其產(chǎn)物的顏色即可.
(2)碳和氧化銅在高溫情況下會發(fā)生反應進行分析判斷.
(3)依據(jù)反應前后元素的守恒定律分析判斷;
(4)依據(jù)碳和氧化銅在高溫情況下會發(fā)生反應的產(chǎn)物性質進行設計即可.
解答:解:根據(jù)質量守恒定律可知,反應前后元素的種類不變;堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成;結合題目信息(黑色粉末)可知,氧化銅和碳都是黑色固體;所以黑色物質可以是題目所說的三種情況;故答案為:化學變化過程中元素不變,且氧化銅和炭粉都是黑色固體.
(1)氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水,硫酸銅水溶液的顏色是藍色的,所以現(xiàn)象應該是試管中溶液變成藍色,黑色固體消失(或沒有黑色固體剩余).
(2)氧化銅和碳在高溫條件下發(fā)生反應生成銅和二氧化碳,所以在高溫條件下,氧化銅和碳不會同時存在,所以理由是在加熱的條件下,氧化銅和單質碳能發(fā)生反應.
(3)根據(jù)質量守恒定律可知,反應前后元素的種類、質量均不發(fā)生改變;依據(jù)堿式碳酸銅的化學式是Cu2(OH)2CO3,可知反應前的碳的質量是:5.0×(
12
222
×100%)═0.27g,但是黑色粉末的質量是3.6g,因此排除②.
(4)假如是氧化銅和碳的混合物,它們在高溫條件下反應生成銅和二氧化碳,二氧化碳的性質非常特殊,那就是通入澄清石灰水會使石灰水變渾濁.以此設計實驗即可
故答案為:化學變化過程中元素不變,且氧化銅和炭粉都是黑色固體.
(1)試管中溶液變藍色,黑色固體消失
(2)炭粉在高溫條件下能與氧化銅反應生成銅與二氧化碳
(3)5.0gCu2(OH)2CO3含碳元素的質量:
12
222
×5.0g
=0.27,因為0.27g<3.6g,故②錯誤
(4)
步 驟 現(xiàn) 象 結論(化學方程式)
取黑色粉末放于試管中加強熱,并將生成氣體通入澄清石灰水中 粉末由黑色變成紅色,石灰水變渾濁 2CuO+C
 高溫 
.
 
2Cu+CO2↑,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
點評:此題是一道實驗探究題,做這類題目要有充足的知識和大膽的推測,這就要求學生平時多記一些物質的性質和特點(顏色,狀態(tài)),以便在解題時能靈活應用.
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①Cl-能促進鋁和酸的反應,SO42-對反應無影響;
②Cl-對反應無影響,SO42-能抑制鋁和酸的反應;
③Cl-能促進鋁和酸的反應,SO42-能抑制鋁和酸的反應;
他進行了如下實驗探究:
組別相同的鋁片濃度相同的酸反應片刻后添加少量某種試劑添加試劑后反應現(xiàn)象結論
11g鋁片5mL鹽酸Na2SO4無明顯變化______離子對反應無影響
21g鋁片5mL鹽酸NaCl明顯加快______離子對反應有促進作用
針對上述探究過程回答下列問題:
(1)請將表格中的空格補充完整;
(2)上述猜想______是成立的;
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①Cl-能促進鋁和酸的反應,SO42-對反應無影響;
②Cl-對反應無影響,SO42-能抑制鋁和酸的反應;
③Cl-能促進鋁和酸的反應,SO42-能抑制鋁和酸的反應;
他進行了如下實驗探究:
組別相同的鋁片濃度相同的酸反應片刻后添加少量某種試劑添加試劑后反應現(xiàn)象結論
11g鋁片5mL鹽酸Na2SO4無明顯變化______離子對反應無影響
21g鋁片5mL鹽酸NaCl明顯加快______離子對反應有促進作用
針對上述探究過程回答下列問題:
(1)請將表格中的空格補充完整;
(2)上述猜想______是成立的;
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