Question

【题目】某化学研究性学习小组设想探究铜的常见化学性质，过程设计如下：

[提出猜想]

问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜有两性吗？

问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价的铜稳定性也小于正二价的铜吗？

问题3：氧化铜有氧化性，能被H2、CO还原，它能被氮的某种气态氢化物还原吗？

[实验探究]

Ⅰ．解决问题1：

（1）需用到的药品除铜、铝、1mol/LCuSO4溶液、稀H2SO4外还需___________ (填试剂化学式)；

（2）配制1 mol/LCuSO4溶液25mL，选用的仪器除烧杯、天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有_________________（填仪器名称）；

（3）为达到目的，你认为应进行哪些相关实验？（实验内容和步骤）

①制备Cu(OH)2； ②_______________________________________________________

Ⅱ．解决问题2的实验步骤和现象如下：取一定量制得的氢氧化铜周体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100℃得到黑色同体粉末；继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸或盐酸，得到蓝色溶液，同时观察到试管底还有红色固体存在。根据以上实验及现象：

（4）写出氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应的离子方程式：_________________________________；

（5）从实验Ⅱ可得出的结论是__________________________________________________________。

Ⅲ．解决问题3：

设计如下装置：（夹持装置未画出）

当某种氮的气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入红热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.36 g，并收集到单质气体Y0.28 g；

（6）研究小组同学确证燃烧管生成的红色物质是铜，你认为他们确证的方法是________________；

（7）X气体的摩尔质量为_____________；

（8）C中发生反应的化学方程式：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】NaOH溶液250 mL容器瓶将Cu(OH)2分别与稀硫酸、NaOH溶液反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O固体时低温下，Cu2+稳定；1 000℃以上时，Cu+稳定；在酸性环境Cu2+稳定、Cu+不稳定将红色物质置于稀硫酸中，若溶液不变蓝，则确定为Cu32g/molN2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O

【解析】

Ⅰ、（1）探究氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验来选择药品；（2）配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器：烧杯、天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管、一定体积的容量瓶；（3）氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验中，首先是氢氧化铜的配制，然后是让氢氧化铜和硫酸以及氢氧化钠反应；Ⅱ、（4）氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应生成金属单质铜和二价铜离子的盐溶液；（5）根据溶液中的离子反应来确定稳定存在的离子；Ⅲ、（6）根据金属铜和氧化亚铜的性质区别来回答；（8）根据原子守恒确定气态氢化物的化学式，并根据实验现象来书写化学方程式。

Ⅰ、（1）探究氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验需要的药品是：制取氢氧化铜的硫酸铜和氢氧化钠，验证试验用到硫酸和氢氧化钠，所以需要硫酸铜和氢氧化钠以及硫酸溶液；（2）配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器：烧杯、天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管、一定体积的容量瓶，容量瓶的规格根据所配置的溶液来确定，故答案为：250mL容量瓶；（3）氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验中，首先是氢氧化铜的配制，然后是让氢氧化铜和硫酸以及氢氧化钠反应，所以实验步骤第一步是：用CuSO4溶液和NaOH溶液制Cu（OH）2；第二步是：将Cu（OH）2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应，故答案为：将Cu（OH）2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应；Ⅱ、（4）氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应生成金属单质铜和二价铜离子的盐溶液，反应实质是：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；（5）根据溶液中的离子反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 可以知道在溶液中Cu2+的稳定性强于Cu+，故从实验Ⅱ可得出的结论是：固体时低温下，Cu2+稳定；1 000℃以上时，Cu+稳定；在酸性环境Cu2+稳定、Cu+不稳定；Ⅲ、（6）金属铜不能和稀硫酸反应，氧化亚铜能和稀硫酸反应，生成硫酸铜蓝色溶液，故答案为：将红色物质置于稀硫酸中，溶液不变蓝，则证明为铜；（7）消耗0.01mol X，测得B装置增重0.36g，即生成0.02mol的水，并收集到单质气体Y 0.28g即氮气0.01mol，根据原子守恒可以确定气态氢化物X中含有4个氢原子和2个氮原子，X的化学式为N2H4，摩尔质量为32g/mol；（8）C中发生反应是N2H4和氧化铜反应生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为：N2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O。