题目内容

3．某化学研究小组对Cu的常见化合物的性质进行实验探究，研究的问题和过程如下：
①在周期表中Cu和Al位置比较接近，Al（OH）3具有两性，Cu（OH）2是否也有两性？
②通常情况下，+2价Fe不如十3价Fe稳定，十l价Cu也一定不如+2价Cu稳定吗？
③CuO有氧化性，能被H2、CO还原，CuO也能被NH3还原吗？
（Ⅰ）为探究问题①，除Cu（OH）2外必须选用的试剂为ab（填序号）：
a、稀H2SO4    b、浓的NaOH溶液    c、浓氨水   d．浓的Na2CO3溶液
（Ⅱ）为探究问题②，进行如下实验：
（1）将CuO粉末加热至1000℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末，该反应的化学方程式为4CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu2O+O2↑．该反应说明：在高温条件下，+1价的Cu比+2价Cu更稳定（填“稳定”或“不稳定”）．
（2）向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，由此可知，在酸性溶液中，+1价Cu比+2价Cu更不稳定（填“稳定”或“不稳定”）．
（Ⅲ）为解决问题③，同时测定Cu的近似相对原子质量，他们设计了如下实验（夹持装置未画）：
（1）装置C中说明CuO能够被NH3还原的现象为固体由黑色转变红色，NH3和CuO反应生成铜，同时生成一种无污染的气体，反应的化学方程式为3CuO+2NH3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N2+3Cu+3H2O．
（2）测定反应物CuO和生成物H2O的质量（m（CuO）、m（H2O）），列出计算Cu的相对原子质量的表达式$\frac{18m（CuO）}{m（{H}_{2}O）}$-16；装置D不可以（填“可以”或“不可以”）换成装置E；装置E的作用：充分吸收反应多余的NH3并防止空气中水分进入．
（3）下列情况将使测定结果偏大的是（a）、（c）．
（a）CuO未全部还原为Cu  （b）CuO受潮   （c）CuO中混有Cu．

分析 （I）根据证明Al（OH）3呈两性的试剂选择；
（II）（1）根据氧化还原反应判断另一种生成物，根据反应物、生成物、反应条件写出相应的方程式；根据转化关系判断物质的稳定性；
（2）根据转化关系判断物质的稳定性；
（III）（1）氧化铜为黑色固体，被还原为铜单质变为红色；根据元素守恒结合题意判断生成物并写出反应方程式；
（2）根据题给的要求来测量氧化铜和水的质量；根据氨气的性质判断装置E的作用；
（3）要使测定结果偏大，则m（H2O）要偏小，据此对各选项进行判断．

解答 解：（I）证明Al（OH）3呈两性的试剂是强酸和强碱，要想证明Cu（OH）2呈两性，也必须选强酸和强碱溶液．硫酸是强酸，所以可以选取；氢氧化钠是强碱，所以可选取；氨水是弱碱，所以不可选．故选a、b；
（II）（1）根据氧化还原反应，氧化铜作氧化剂和还原剂，得电子生成氧化亚铜，失电子生成氧气，所以反应物是氧化铜，生成物是氧化亚铜和氧气，反应条件是高温，所以方程式为：4CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu2O+O2↑； 物质由不稳定物质转化为稳定物质的倾向，所以在高温条件下，十l价的Cu比十2价Cu更稳定，
故答案为：4CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu2O+O2↑；稳定；
（2）物质由不稳定物质转化为稳定物质的倾向，所以在酸性溶液中，+1价Cu比+2价Cu更不稳定．故答案为：不稳定．
（III）（1）装置C中黑色固体变为红色，则证明CuO被氨气还原，根据元素守恒结合题意知，生成中的气体是氮气，同时有水生成，所以反应方程式为3CuO+2NH3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N2 ↑+3Cu+3H2O，故答案为：固体由黑色转变红色；3CuO+2NH3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N2+3Cu+3H2O；（2）设铜的相对原子质量为x
      2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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，浓硫酸可以吸收多余的氨气，防止污染大气，还可以防止空气中水蒸气进入装置D，影响测定结果，
故答案为：$\frac{18m（CuO）}{m（{H}_{2}O）}$-16；不可以；充分吸收反应多余的NH3并防止空气中水分进入；
（3）要使测定结果偏大，则m（H2O）要偏小，其中（a）导致m（H2O）偏小、（b）导致m（H2O）偏大、（c）相当于m（H2O）偏小，故选（a）（c），
故答案为：（a）（c）．

点评 本题考查了Cu的常见化合物的性质的实验探究，采用假设的方法判断铜的常见化合物的性质，然后作实验验证；要注意的是：有有毒气体产生时，一定有尾气处理装置，不能直接排空．

练习册系列答案
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