Question

13．氧化铜（CuO）是一种黑色固体，可溶于稀硫酸中．某同学想知道是稀硫酸中的H⁺、H₂O和SO₄^2-中的哪种粒子能使氧化铜溶解．请你和他一起通过如图所示三个实验来完成这次探究活动．
（1）你们可能提出的假设是：
①可能是H₂O能使氧化铜溶解；
②可能是H⁺使CuO溶解；
③可能是SO₄^2-使CuO溶解；
（2）通过实验（I）可以证明假设①不成立；
（3）要证明另外两种粒子是哪一种能溶解氧化铜，还需要进行实验（Ⅱ）和（Ⅲ）：可以在（Ⅲ）中加入Na₂SO₄等溶液，通过固体不溶解的现象来证明不是SO₄^2-（填离子符号）溶解的氧化铜；
（4）探究的结论为稀硫酸中的H⁺使CuO溶解；
（5）氢气还原氧化铜实验后，试管内壁上往往留有一层薄薄的“铜镜”，设计了如下实验步骤来除去“铜镜”．请写出实验原理（用化学方程式表示）将试管放在酒精灯上加热至铜镜变黑2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；加入稀硫酸充分反应：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．

Answer 1

分析 （1）稀硫酸中存在三种粒子，即水分子、氢离子、硫酸根离子，据此进行分析解答；
（2）实验I中加入的是水，实验I是验证水能否使氧化铜溶解；
（3）实验I、实验III中的氧化铜不溶解，II中氧化铜溶解，据此进行分析解答；
（4）根据分析得出结论；
（5）根据信息结合现象写出反应的方程式．

解答 解：（1）稀硫酸中存在水分子、氢离子、硫酸根离子，可能是稀硫酸中的水分子、氢离子或硫酸根离子中的一种使氧化铜溶解；故答案为：可能是H⁺使CuO溶解；可能是SO₄^2-使CuO溶解；
（2）实验I中，氧化铜不溶解，说明水分子不能使氧化铜溶解；故填：①；
（3）因为Ⅰ实验证明了H₂O不能使CuO溶解的结论，实验Ⅱ中既有H⁺，又有SO₄^2-和H₂O，其中水分子已经证明了不能使CuO溶解，而且知道实验Ⅱ中的现象是氧化铜溶解，但三个实验必须得出实验结果，如果实验三再加盐酸，那硫酸根就没法证明了，所以实验Ⅲ中应加入的物质应该是含硫酸根的溶液；故填：Na₂SO₄等；固体不溶解；SO₄^2-；
（4）通过实验可以得知，水分子和硫酸根离子都不能使氧化铜溶解，使氧化铜溶解的是氢离子，只有含有大量氢离子的溶液才可以和氧化铜反应，使之溶解；故填：稀硫酸中的H⁺使CuO溶解；
（5）因为铜不活泼，所以根据所学知识可以先将铜灼烧变为氧化铜，再用酸溶解，洗涤即可；故反应的方程式分别为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．

点评 本题主要考查了酸溶液和氧化铜反应的本质，是溶液中的氢离子和氧化铜反应的结果，培养学生分析问题、解决问题的能力．