Question

某实验小组欲用10克胆矾制取氧化铜并证明氧化铜能加快H₂O₂的分解．
Ⅰ．请你完成他们制取氧化铜的实验步骤．
（1）称取10克胆矾，将其放入小烧杯中，再________．
（2）向步骤（1）中的烧杯内滴加________溶液，直至产生大量的沉淀．
（3）检验硫酸铜是否被作用完全，操作方法是________
________．
（4）将步骤（2）所得的混合物加热至沉淀全部变为黑色氧化铜．
（5）再将步骤（4）所得混合物过滤、洗涤、烘干后研细；验证是否洗净沉淀中硫酸根离子的方法是________
________．
Ⅱ．小明设计了如图实验装置来证明氧化铜能加快双氧水（浓度约7%）的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较（即比较反应速率）．用图示装置测量产生气体的体积，其它可能影响实验因素均已忽略，相关数据如下：

实验序号	双氧水体积	催化剂	待测数据
①	15mL	无
②	15mL	CuO（0.5g）
③	15mL	MnO2（0.5g）

（1）从设计装置来看，有一个明显的缺陷，你认为如何纠正________．
（2）从设计原理看，实验中的“待测数据”可以是指________．
（3）实验时气体收集在图Ⅱ的球型漏斗中．若要保证读取的气体体积没有误差，在读数前应进行的操作是________．若要检验产生的气体是氧气，应打开单孔橡皮塞，________．
（4）为探究CuO在实验②中是否起催化作用，除与①比较外，还需补做下列实验（不必写具体操作）：a．证明CuO的化学性质没有改变；b．________．
Ⅲ．为证明氧化铜的化学性质在加入双氧水前后没有发生改变，你设计验证的实验是________．

Answer 1

解：Ⅰ．请你完成他们制取氧化铜的实验步骤．
（1）称取10克胆矾，将其放入小烧杯中，再加适量的水使其全部溶解．
（2）向步骤（1）中的烧杯内滴加 氢氧化钠溶液，直至产生大量的沉淀．
（3）检验硫酸铜是否被作用完全，操作方法是 静置后，取上层清液少量于试管中，滴加氢氧化钠（或氢氧化钾）溶液，若没有蓝色沉淀生成，说明完全反应；若有蓝色沉淀生成，说明没完全反应．
（4）将步骤（2）所得的混合物加热至沉淀全部变为黑色氧化铜．
（5）再将步骤（4）所得混合物过滤、洗涤、烘干后研细；验证是否洗净沉淀中硫酸根离子的方法是 取洗涤液少量于试管中，滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明洗涤液中含有硫酸根离子．
Ⅱ．（1）从设计装置来看，有一个明显的缺陷，你认为如何纠正 把装置中的长颈漏斗改成分液漏斗．．
（2）从设计原理看，实验中的“待测数据”可以是指 相同时间内，收集氧气的体积数．
（3）实验时气体收集在图Ⅱ的球型漏斗中．若要保证读取的气体体积没有误差，在读数前应进行的操作是 上下移动量气管使球型漏斗液面与量气管液面相平；若要检验产生的气体是氧气，应打开单孔橡皮塞，用带火星的木条放在球星漏斗口处，木条复燃，说明是氧气．
（4）为探究CuO在实验②中是否起催化作用，除与①比较外，还需补做下列实验（不必写具体操作）：a．证明CuO的化学性质没有改变；b．证明氧化铜的质量在反应前后没变．
Ⅲ． 取样品少量于试管中，滴加稀硫酸振荡，能完全溶解并且溶液变成蓝色，说明是氧化铜．
分析：实验Ⅰ的目的是用胆矾制取氧化铜，就初中所学知识，要达到这一目的就要完成如下两步转化：CuSO₄?5H₂O→Cu（OH）₂→CuO．要完成第一步转化，取定量的胆矾后加水溶解，再加氢氧化钠或氢氧化钾溶液即可，（但要注意氢氧化钡溶液不行，因为硫酸钡不溶于水）；第二部转化的化学方程式为：Cu（OH）₂CuO+H₂O；两步转化完成后既得固液混合物，然后过滤、洗涤、干燥即得氧化铜．
要检验硫酸铜是否被作用完全，只要检验溶液中是否含有Cu⁺即可，而Cu⁺与OH^-作用生成蓝色沉淀，现象明显，所以可取清液继续滴加氢氧化钠溶液，观察现象．
实验Ⅱ的目的是验证氧化铜对过氧化氢分解的催化作用，并与二氧化锰的催化作用进行比较．运用控制变量设计对比实验时，只能改变一个量，因此所用的过氧化氢溶液、反应时间必须相同以及读数时的液面保持相平．再仔细分析实验装置能测出生成气体的体积，
装置中图1和图2中都有液体，图2中液体较多，随着反应产生的氧气的增多，很容易把过氧化氢溶液压回到长颈漏斗，使排入图2的氧气减少，产生误差．
（4）中考查对催化剂的概念的理解，催化剂只改变化学化学反应的速率，而本身的化学性质和质量在反应前后不变．
实验Ⅲ的目的是验证氧化铜，考虑氧化铜属于金属氧化物与酸反应，形成蓝色溶液，现象明显，操作简单．也可考虑它与氢气、一氧化碳等还原剂的反应，现象也很明显，但操作麻烦，浪费能源，还不很安全，所以一般不用该方法．
点评：该题是一道综合探究题，渗透多个知识点，有实验流程分析、特殊离子的检验、实验装置的设计和分析等，要求学生具有综合分析问题的能力和创新思维的能力，做该类题时，首先要明确实验的目的，然后仔细读题，围绕目的和要求进行思考，有助于学生能力的展示和提高．