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(fā)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(shù)據(jù)，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(fā)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(fā)生裝置的氣密性如何檢驗（操作、現(xiàn)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(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)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(jù)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(fā)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(fā)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(jù)銅元素守恒知識來計算回答；
Ⅲ、（3）根據(jù)大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
（4）根據(jù)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(jù)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(fā)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(fā)生自身氧化還原反應，也生成了銅單質；
（2）根據(jù)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(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)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(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)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(jù)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(fā)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．