Question

9．小明发现家中一枚戒指生满了铜绿，他和同学利用这枚戒指展开了研究性学习．
【查阅资料】真金在空气中不会生锈，生满铜绿的“金戒指”材质为铜锌合金；
铜长期露置在潮湿的空气中能生成铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H₂O和CO₂．据上述资料可推知，碱式碳酸铜由四种元素组成．
【实验探究】将该枚戒指加入过量稀盐酸中，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为蓝绿色．
（1）小明认为：气体中除了含有CO₂，还可能含有少量H₂．实验室常用点燃的方法检验这种可能含有的气体．
（2）小红认为蓝绿色溶液中的溶质只有氯化锌．小华认为溶液中的溶质除了氯化锌外，还应该含有CuCl₂、HCl．他取适量上述蓝绿色溶液，加入光亮的铁片，观察到了现象：①有气泡产生，②有红色物质析出，证实了自己的观点．
（3）小娟取适量新制的FeCl₂溶液，加入锌粒，一段时间后，溶液颜色变浅．结合小华的实验可推知：铁、锌、铜三种金属的活动性由弱到强的顺序是Cu、Fe、Zn．
（4）小明想进一步探究“金戒指”中铜元素的含量，取一枚同材质的“金戒指”，称得质量为3.8g．在老师的指导下，将“金戒指”经浓硝酸氧化、碱化等步骤处理后，最终得到纯净的氧化铜，称得质量仍然为3.8g（实验过程中铜元素损失忽略不计）．则“金戒指”中铜元素的质量分数是多少？（写出计算过程）

Answer 1

分析 【查阅资料】根据质量守恒分析；
【实验探究】（1）从戒指的成分和探究过程中加入过量的酸来考虑答案；
（2）根据溶液的颜色和前面加入的过量的酸，说明溶液中还含有氯化铜和盐酸，这两种物质都能和铁反应并伴随不同的现象；
（3）根据金属活动性顺序的应用，排在前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来；
（4）根据氧化铜的质量可以计算氧化铜中铜元素的质量，进一步可以计算“金戒指”中铜元素的质量分数．

解答 解：【查阅资料】碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H₂O和CO₂三种物质，反应前后元素种类不变，故碱式碳酸铜是有碳，氢，氧，铜四种元素组成的．
【实验探究】（1）戒指的成分中有锌，故能和盐酸反应放出H₂，检验氢气的方法就是点燃，氢气能燃烧，发出淡蓝色火焰．
（2）碱式碳酸铜能和盐酸反应生成氯化铜，同时盐酸是过量的，故蓝色溶液中还含有CuCl₂ HCl等溶质；
氯化铜和铁反应能置换出红色的铜，盐酸和铁反应放出氢气，故反应现象是：①有气泡产生②有红色物质析出
（3）锌能置换出铁，铁能置换出铜，故金属活动性由弱到强为：Cu、Fe、Zn；
（4）3.8g氧化铜中铜元素的质量为：3.8g×$\frac{64}{80}$×100%=3.04g，
则“金戒指”中铜元素的质量分数为：$\frac{3.04g}{3.8g}$×100%=80%；
故答案为：【查阅资料】四；
【实验探究】（（1）H₂，点燃；
（2）CuCl₂、HCl；①有气泡产生、②有红色物质析出；
（3）Cu、Fe、Zn；
（4）80%．

点评 本题从物质的元素组成，物质的化学性质，如何分析溶液的成分，物质的检验，金属活动性顺序的应用，容量大，难易程度成阶梯上升，是一道很好的题．