Question

定性和定量结合既是化学的重要思想，也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用氢气还原氧化铜所得红色固体Cu中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的探究。请你一起踏上探究之路，回答下列问题。

【查阅资料】①无水CuSO₄遇水变蓝  ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂

③Cu₂O与稀硫酸反应：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O

【设计实验方案】

方案1  取该红色固体加入适量稀硫酸，实验现象       ，结论为红色固体中含有Cu₂O。

方案2  装置如下图所示，拟通过干燥管中CuSO₄变蓝来判断红色固体是否含有Cu₂O。

（1）为确保探究的科学、合理、安全。实验中还应采取的措施有    （填序号）；

①加热前先排尽装置中的空气

②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置

③在盛有CuSO₄的干燥管后再连接一个装有浓硫酸的洗气瓶

（2）由方案2实验后得出结论：红色固体中含有Cu₂O。写出红色固体Cu₂O与H₂反应的化学方程式         。

方案3 称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg。

（1）该实验方案最少得进行    次称量。

（2）若确认红色固体中含有Cu₂O，则c与a、b应符合的数学表达式为    。

Answer 1

【答案】方案1：溶液变为蓝色   方案2：（1）① ②③（2）H₂+Cu₂O^高温 2Cu+H₂O

方案3：（1）4   （2）c<（9b-a）/8

【解析】方案1中由于Cu₂O与稀硫酸反应生成硫酸铜，因此溶液变蓝色。在方案2中，利用所给装置判断红色固体是否含有Cu₂O，其原理是通过锌与稀硫酸产生的氢气还原Cu₂O，若生成水，则硫酸铜粉末变蓝，在此试验中，由于氢气中混有一定量的空气时，加热或点燃可能引起爆炸，因此加热前先排尽装置中的空气，为了避免氢气中水蒸气对实验中生成的水的干扰，应该在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置，由于盛有CuSO₄的干燥管可能会吸收空气中的水蒸气，因此要在干燥管后再连接一个装有浓硫酸的洗气瓶，排除空气中水蒸气的影响。方案3中，为了测量数据更加准确，应多次实验求平均数，在此反应中，4CuO=2Cu₂O+O₂，通过相关数据比较计算得出c 与a、b的关系为c<（9b-a）/8。