Question

3．某化學(xué)研究小組對Cu的常見化合物的性質(zhì)進(jìn)行實驗探究，研究的問題和過程如下：
①在周期表中Cu和Al位置比較接近，Al（OH）₃具有兩性，Cu（OH）₂是否也有兩性？
②通常情況下，+2價Fe不如十3價Fe穩(wěn)定，十l價Cu也一定不如+2價Cu穩(wěn)定嗎？
③CuO有氧化性，能被H₂、CO還原，CuO也能被NH₃還原嗎？
（Ⅰ）為探究問題①，除Cu（OH）₂外必須選用的試劑為ab（填序號）：
a、稀H₂SO₄    b、濃的NaOH溶液    c、濃氨水   d．濃的Na₂CO₃溶液
（Ⅱ）為探究問題②，進(jìn)行如下實驗：
（1）將CuO粉末加熱至1000℃以上完全分解成紅色的Cu₂O粉末，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑．該反應(yīng)說明：在高溫條件下，+1價的Cu比+2價Cu更穩(wěn)定（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）．
（2）向Cu₂O中加適量稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和一種紅色固體，由此可知，在酸性溶液中，+1價Cu比+2價Cu更不穩(wěn)定（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）．
（Ⅲ）為解決問題③，同時測定Cu的近似相對原子質(zhì)量，他們設(shè)計了如下實驗（夾持裝置未畫）：
（1）裝置C中說明CuO能夠被NH₃還原的現(xiàn)象為固體由黑色轉(zhuǎn)變紅色，NH₃和CuO反應(yīng)生成銅，同時生成一種無污染的氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O．
（2）測定反應(yīng)物CuO和生成物H₂O的質(zhì)量（m（CuO）、m（H₂O）），列出計算Cu的相對原子質(zhì)量的表達(dá)式$\frac{18m（CuO）}{m（{H}_{2}O）}$-16；裝置D不可以（填“可以”或“不可以”）換成裝置E；裝置E的作用：充分吸收反應(yīng)多余的NH₃并防止空氣中水分進(jìn)入．
（3）下列情況將使測定結(jié)果偏大的是（a）、（c）．
（a）CuO未全部還原為Cu  （b）CuO受潮   （c）CuO中混有Cu．

Answer 1

分析 （I）根據(jù)證明Al（OH）₃呈兩性的試劑選擇；
（II）（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)判斷另一種生成物，根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件寫出相應(yīng)的方程式；根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性；
（III）（1）氧化銅為黑色固體，被還原為銅單質(zhì)變?yōu)榧t色；根據(jù)元素守恒結(jié)合題意判斷生成物并寫出反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)題給的要求來測量氧化銅和水的質(zhì)量；根據(jù)氨氣的性質(zhì)判斷裝置E的作用；
（3）要使測定結(jié)果偏大，則m（H₂O）要偏小，據(jù)此對各選項進(jìn)行判斷．

解答 解：（I）證明Al（OH）₃呈兩性的試劑是強酸和強堿，要想證明Cu（OH）₂呈兩性，也必須選強酸和強堿溶液．硫酸是強酸，所以可以選�。粴溲趸�鈉是強堿，所以可選取；氨水是弱堿，所以不可選．故選a、b；
（II）（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)，氧化銅作氧化劑和還原劑，得電子生成氧化亞銅，失電子生成氧氣，所以反應(yīng)物是氧化銅，生成物是氧化亞銅和氧氣，反應(yīng)條件是高溫，所以方程式為：4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑； 物質(zhì)由不穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)的傾向，所以在高溫條件下，十l價的Cu比十2價Cu更穩(wěn)定，
故答案為：4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+O₂↑；穩(wěn)定；
（2）物質(zhì)由不穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)的傾向，所以在酸性溶液中，+1價Cu比+2價Cu更不穩(wěn)定．故答案為：不穩(wěn)定．
（III）（1）裝置C中黑色固體變?yōu)榧t色，則證明CuO被氨氣還原，根據(jù)元素守恒結(jié)合題意知，生成中的氣體是氮氣，同時有水生成，所以反應(yīng)方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$N₂ ↑+3Cu+3H₂O，故答案為：固體由黑色轉(zhuǎn)變紅色；3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O；（2）設(shè)銅的相對原子質(zhì)量為x
      2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O
           3（x+16）54
           m（CuO）       m（H₂O）  
$\frac{3（x+16）}{m（CuO）}=\frac{54}{m（{H}_{2}O）}$，解得x=$\frac{18m（CuO）}{m（{H}_{2}O）}$-16，濃硫酸可以吸收多余的氨氣，防止污染大氣，還可以防止空氣中水蒸氣進(jìn)入裝置D，影響測定結(jié)果，
故答案為：$\frac{18m（CuO）}{m（{H}_{2}O）}$-16；不可以；充分吸收反應(yīng)多余的NH₃并防止空氣中水分進(jìn)入；
（3）要使測定結(jié)果偏大，則m（H₂O）要偏小，其中（a）導(dǎo)致m（H₂O）偏小、（b）導(dǎo)致m（H₂O）偏大、（c）相當(dāng)于m（H₂O）偏小，故選（a）（c），
故答案為：（a）（c）．

點評 本題考查了Cu的常見化合物的性質(zhì)的實驗探究，采用假設(shè)的方法判斷銅的常見化合物的性質(zhì)，然后作實驗驗證；要注意的是：有有毒氣體產(chǎn)生時，一定有尾氣處理裝置，不能直接排空．