Question

某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)金屬鐵的知識(shí)后，為了解銅及其常見(jiàn)化合物的性質(zhì)，運(yùn)用類比的思想提出了如下問(wèn)題，并進(jìn)行探究．請(qǐng)幫助完成下列有關(guān)研究并填寫(xiě)有關(guān)空白．
【提出問(wèn)題】
①鐵能與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，銅能嗎？銅與濃硫酸會(huì)發(fā)生反應(yīng)嗎？
②鐵在潮濕的空氣中易生銹，銅“生銹”需要什么條件？
③氧化銅能夠被一氧化碳還原，也能被NH₃、CH₄還原嗎？氧化銅還有哪些性質(zhì)？
④氧化銅能直接轉(zhuǎn)化為氫氧化銅嗎？有哪些途徑可以由銅逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸~？
⑤鐵與硫酸銅溶液可以反應(yīng)，鈉可以嗎？
【查閱資料與問(wèn)題解決】
（1）銅不能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，是因?yàn)樵诮饘倩顒?dòng)性順序表中，銅排在

 

之后．
銅能與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑
此反應(yīng)中化合價(jià)升高的元素是

 

．
（2）銅在潮濕的空氣中能通過(guò)化合反應(yīng)“生銹”形成銅綠，銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃．由此可以推測(cè)：銅“生銹”過(guò)程中，參與反應(yīng)的物質(zhì)有銅、水和

 

．
（3）氧化銅不能與水反應(yīng)生成氫氧化銅，但可以在加熱的條件下被一氧化碳等還原成銅，也能與硫酸、鹽酸等反應(yīng)形成相應(yīng)的銅鹽和水，請(qǐng)寫(xiě)出氧化銅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；在高溫下，氧化銅能分解成磚紅色的氧化亞銅（Cu₂O）和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（4）同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下裝置（夾持、尾氣處理裝置裝置未畫(huà)出），實(shí)驗(yàn)中觀察到黑色固體變?yōu)榧t色物質(zhì)，無(wú)水CuSO₄變藍(lán)色，同時(shí)生成一種無(wú)污染的氣體．

證明CuO能被NH₃還原．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）資料顯示：甲烷具有還原性，可以還原氧化銅，生成CO₂和H₂O．同學(xué)們對(duì)此提出了質(zhì)疑并進(jìn)行探究．同學(xué)們用純凈的甲烷氣體和如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

①上圖裝置F中盛放的試劑名稱是

 

．
②上圖裝置的正確連接順序是

 

（填字母，且每套裝置限用一次）．
③甲烷還原氧化銅的化學(xué)方程式為：

 

．
（6）由銅轉(zhuǎn)化為氫氧化銅，從化學(xué)反應(yīng)的原理看，可以是流程I：
Cu

H2SO4(濃)

△

CuSO₄

NaOH溶液

Cu（OH）₂
也可以是流程II：
Cu

O2

△

CuO

H2SO4(稀)

CuSO₄

NaOH溶液

Cu（OH）₂
與流程I相比，流程Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（7）某化學(xué)興趣小組把金屬鈉投到硫酸銅溶液中，實(shí)驗(yàn)并非如想 象的有紅色銅析出，而是生成一種藍(lán)色沉淀．實(shí)驗(yàn)中到底發(fā)生了怎樣的化學(xué)反應(yīng)？同學(xué)們非常好奇并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
【查閱資料】鈉是非常活潑的金屬，能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，并放出氣體
【提出猜想】鈉先與水反應(yīng)生成某氣體和溶液，該溶液再與硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；
【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)一：同學(xué)們把一小塊鈉投到裝有少量蒸餾水的試管中，經(jīng)驗(yàn)純后點(diǎn)燃生成的氣體，聽(tīng)到“噗”的一聲后燃燒起來(lái)；
實(shí)驗(yàn)二：在剩余的溶液中加入硫酸銅溶液，發(fā)現(xiàn)有藍(lán)色沉淀．
【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】①水與金屬鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
②請(qǐng)你判斷猜想

 

（“成立”或“不成立”）．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用,金屬銹蝕的條件及其防護(hù),物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,有關(guān)元素化合價(jià)的計(jì)算,書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）銅不能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，是因?yàn)樵诮饘倩顒?dòng)性順序表中，銅排在氫的后面；在Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑中，銅元素的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)；
（2）銅綠的主要成分為 Cu₂（OH）₂CO₃，由此可以推測(cè)：銅“生銹”過(guò)程中，參與反應(yīng)的物質(zhì)是銅、氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果．
（3）氧化銅與能與硫酸反應(yīng)形成相應(yīng)的銅鹽和水，寫(xiě)出氧化銅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式；在高溫下，氧化銅能分解成磚紅色的氧化亞銅（Cu₂O）和氧氣，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)題中信息寫(xiě)出化學(xué)方程式；
（5）①要證明CH₄參與反應(yīng)，就是要證明反應(yīng)后生成了CO₂和H₂O．
②根據(jù)反應(yīng)過(guò)程來(lái)確定順序，一般驗(yàn)證氣體先驗(yàn)證水蒸氣，因?yàn)橹虚g反應(yīng)可能帶入水汽．
③寫(xiě)出甲烷還原氧化銅的化學(xué)方程式；
（6）由題目給出的信息可知，與流程I相比，流程Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是：安全、環(huán)保等；
（7）①根據(jù)上述分析可以知道反應(yīng)生成了氫氧化鈉和水，可以據(jù)此寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②根據(jù)上述分析可以知道猜想1是正確的，可以據(jù)此解答該題．

解答：解：
（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知：銅不能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，是因?yàn)樵诮饘倩顒?dòng)性順序表中，銅排在氫的后面；在Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑中，銅元素的化合價(jià)有0價(jià)變?yōu)?2價(jià)；故答案為：氫；銅
（2）銅綠的主要成分為 Cu₂（OH）₂CO₃，由此可以推測(cè)：銅“生銹”過(guò)程中，參與反應(yīng)的物質(zhì)是銅、氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果；
（3）氧化銅與能與硫酸反應(yīng)形成相應(yīng)的銅鹽和水，氧化銅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；  在高溫下，氧化銅能分解成磚紅色的氧化亞銅（Cu₂O）和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式；4CuO

高溫  .

2Cu₂O+O₂↑；
（4）CuO能被NH₃還原．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O
（5）①要證明甲烷還原氧化銅，只要證明生成物中有CO₂和H₂O生成即可，所以F裝置應(yīng)是檢驗(yàn)CO₂生成的，用澄清石灰水．
②裝置H是還原CuO，G是用來(lái)證明水的生成，F(xiàn)是證明二氧化碳生成，I是處理尾氣，所以順序?yàn)镠GFI．
③甲烷還原氧化銅的化學(xué)方程式：4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O；
（6）由題目給出的信息可知，與流程I相比，流程Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)SO₂污染空氣、硫元素的利用率高；
（7）①根據(jù)上述分析可以知道反應(yīng)生成了氫氧化鈉和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；
②根據(jù)上述分析可以知道猜想1是正確的，
答案：
（1）H  Cu    （2）O₂、CO₂
（3）CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O    4CuO

高溫  .

2Cu₂O+O₂↑
（4）3CuO+2NH₃

△   .

3Cu+N₂+3H₂O
（5）澄清石灰水  HGFI  4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O
（6）無(wú)SO₂污染空氣、硫元素的利用率高
（7）2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑    成立

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)探究題是近幾年中考的熱點(diǎn)之一，它包括實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程的探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)規(guī)律的探究等．本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)驗(yàn)分析，得到了正確的結(jié)論，屬于結(jié)論性探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握．本題是一道綜合性實(shí)驗(yàn)探究題，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力有一定的提高．