Question

15．Cu₂O是一種紅色或黃色的粉末，在工業(yè)上可用作有機(jī)合成催化劑或電子工業(yè)材料等．
（1）工業(yè)上可以用Na₂SO₃ 還原CuSO₄ 的方法制備Cu₂O，反應(yīng)控制的溫度為100℃～105℃，pH為3.5～5.5，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑．也可以用電解法制備，電解時(shí)以銅作陽極，氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液，寫出電解時(shí)陽極發(fā)生的電極反應(yīng)：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O．
（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一瓶使用過的紅色粉末，且實(shí)驗(yàn)室中只有Fe₂O₃ 和Cu₂O兩種顏色為紅色的試劑，因此他就通過實(shí)驗(yàn)來探究該紅色粉末的成分，已知Cu₂O是一種堿性氧化物，溶于稀H₂SO₄生成Cu和CuSO₄ ，在空氣中加熱生成CuO．
①請(qǐng)完成Cu₂O與稀H₂SO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式：
Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄ +H₂O；
②提出合理的假設(shè)：
假設(shè)1：紅色粉末是Fe₂O₃ ；
假設(shè)2：紅色粉末是Cu₂O；
假設(shè)3：紅色粉末是Fe₂O₃ 和Cu₂O的混合物．
③設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：
共選擇的試劑：3mol•L^-1 稀H₂SO₄、1mol•L^-1 NaOH溶液、20%的KSCN溶液，3%的H₂O₂ 溶液，稀HNO₃、光亮的鐵絲．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量紅色粉末于試管中，并加入過量3mol•L-1 稀H2SO4，充分反應(yīng)后，將上層清液分成兩份	（1）若有紅色固體剩余，則假設(shè)2，3可能成立； （2）若無紅色固體剩余，則假設(shè)1，3可能成立
若步驟1中有紅色固體剩余； 步驟2：取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液	若溶液仍為藍(lán)色，則假設(shè)2成立；
若步驟1中有紅色固體剩余； 步驟3：取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液	若溶液變?yōu)檠t色，則假設(shè)3成立．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃ 還原CuSO₄ 生成Cu₂O、Na₂SO₄和SO₂；電解時(shí)以銅作陽極，銅在陽極放電生成Cu₂O；
（2）①Cu₂O與稀H₂SO₄反應(yīng)生成Cu和CuSO₄ ，方程式為Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
②根據(jù)題意，紅色粉末可能是Fe₂O₃ ；也可能是Cu₂O；還可能是二者的混合物；
③取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H₂O₂ 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液，若溶液仍為藍(lán)色，說明溶液中只有Cu²⁺，則假設(shè)2成立；若溶液變?yōu)檠t色，說明溶液中還含有Fe³⁺，則假設(shè)3成立．

解答 解：（1）Na₂SO₃ 還原CuSO₄ 生成Cu₂O、Na₂SO₄和SO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑；
電解時(shí)以銅作陽極，銅在陽極放電生成Cu₂O，電極反應(yīng)式為2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O；
故答案為：2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑；2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O；
（2）①Cu₂O與稀H₂SO₄反應(yīng)生成Cu和CuSO₄ ，方程式為Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
故答案為：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
②根據(jù)題意，紅色粉末可能是Fe₂O₃ ；也可能是Cu₂O；還可能是二者的混合物；
故答案為：紅色粉末是Cu₂O；
③取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H₂O₂ 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液，若溶液仍為藍(lán)色，說明溶液中只有Cu²⁺，則假設(shè)2成立；若溶液變?yōu)檠t色，說明溶液中還含有Fe³⁺，則假設(shè)3成立；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量紅色粉末于試管中，并加入過量3mol•L-1 稀H2SO4，充分反應(yīng)后，將上層清液分成兩份	（1）若有紅色固體剩余，則假設(shè)2，3可能成立； （2）若無紅色固體剩余，則假設(shè)1，3可能成立
若步驟1中有紅色固體剩余； 步驟2：取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液	若溶液仍為藍(lán)色，則假設(shè)2成立；
若步驟1中有紅色固體剩余； 步驟3：取步驟1充分反應(yīng)后的上層清液于試管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入幾滴20%的KSCN溶液	若溶液變?yōu)檠t色，則假設(shè)3成立．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及氧化亞銅的制備方案、電解、紅色物質(zhì)的探究，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，題目難度中等