Question

某校化学兴趣小组为探究铜的常见化合物性质，提出了如下问题进行探究．请你协助该小组的同学完成下列探究活动．
提出问题①CuO能否被NH₃还原？②如何安全的进行“钠投入CuSO₄ 溶液反应”的实验？
资料卡片Cu₂O是红色粉末．Cu⁺在酸性溶液中能发生自身氧化还原反应生成Cu²⁺和Cu．
实验方案（1）为解决问题①，设计的实验装置如下（夹持及尾气处理装置未画出）：
实验中观察到黑色CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝色，同时生成一种无污染的气体．
（2）为解决问题②，该小组做了以下两组实验：
I．分别取40mL2%的CuSO₄ 溶液三份，各加入质量不同的钠块，实验现象如下：

钠块质量	实验现象
0.2g	钠块剧烈燃烧，发出爆炸声，少量的钠溅出
0.1g	钠块燃烧，发出爆炸声
0.05g	钠块四处游动，偶有轻微的爆炸声，未见钠块燃烧

II．保持钠块大小相同（约为0.05g），分别加入到不同浓度的CuSO₄ 溶液中，实验现象如下：
实验结论
（1）CuO能被NH₃还原，该反应的化学方程式为______．
（2）在40mL2%的CuSO₄ 溶液，加入约______g的钠块是安全的．
问题讨论
（1）有同学认为：NH₃与CuO反应生成的红色物质可能含有Cu₂O．你认为他的看法是否正确？______（填是或否），请你设计一个实验检验该红色物质中是否含有Cu₂O．______．
（2）从“钠投入CuSO₄ 溶液反应”的实验结果来看，硫酸铜溶液的浓度越大，越容易发生爆炸．你认为可能的原因是什么？提出猜想，并设计实验检验你的猜想．猜想：______；检验方案______．

Answer 1

解：实验结论（1）黑色CuO变为红色物质说明生成物为Cu，无水CuSO₄变蓝色说明生成水，同时生成一种无污染的气体，应为氮气，则反应的化学方程式为2NH₃+3CuON₂+3Cu+3H₂O，
故答案为：2NH₃+3CuON₂+3Cu+3H₂O；
（2）由加入Na的质量看出，当加入0.05gNa时，反应最为缓和，也最安全，故答案为：0.05；
问题讨论：（1）Cu₂O也为红色固体，与稀硫酸反应，但铜和稀硫酸不反应，所以可取少量样品，加入稀H₂SO₄，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之，则没有，
故答案为：是；取少量样品，加入稀H₂SO₄，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu₂O，反之，则没有；
（2）可用以下几种猜想和检验方案：
猜想1：硫酸铜溶液浓度大，生成氢氧化铜絮状沉淀多，阻止了钠块的游动，使得热量积聚，从而引发爆炸．
检验方案：用不同浓度的硫酸铜溶液加入一定浓度NaOH溶液生成絮状氢氧化铜沉淀后，立即加入0.1g钠块实验，观察现象．
猜想2：硫酸铜溶液浓度越大，溶液酸性越强，反应越剧烈，放出热量来不及扩散，从而引发爆炸．
检验方案：取两份体积相同浓度均为1%的硫酸铜溶液，其中一份滴加几滴稀硫酸，然后各加入0.1g钠块进行实验，观察现象．
猜想3：溶液浓度越大，使得钠块越难移动，热量积聚，从而引发爆炸．
检验方案：用不同浓度的NaCl溶液，再加入0.1g钠块实验，观察现象．
故答案为：硫酸铜溶液浓度大，生成氢氧化铜絮状沉淀多，阻止了钠块的游动，使得热量积聚，从而引发爆炸；用不同浓度的硫酸铜溶液加入一定浓度NaOH溶液生成絮状氢氧化铜沉淀后，立即加入0.1g钠块实验，观察现象（或其它合理答案）．
分析：实验结论（1）黑色CuO变为红色物质说明生成物为Cu，无水CuSO₄变蓝色说明生成水，同时生成一种无污染的气体，应为氮气；
（2）从实验安全的角度选择；
问题讨论：（1）Cu₂O也为红色固体，与稀硫酸反应，但铜和稀硫酸不反应；
（2）产生爆炸与能量和气体的多少有关．
点评：本题考查实验方案的设计，题目难度较大，注意根据反应的实验现象书写化学方程式，易错点为最后一问，注意实验方案的设计．