题目内容
12．
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H2还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu2O（红色），进行了认真的研究．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H2SO4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H2SO4，实验现象为溶液变为蓝色，结论为红色固体中含有Cu2O．
方案2：装置如图所示，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①②③；（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H2SO4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H2+Cu2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H2O．
方案3：称得干燥坩埚（常用于固体加热的容器）的质量为ag，取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后坩埚与固体总质量为cg．
（1）该实验方案最少得进行4次称量；
（2）若确认红色固体中含有Cu2O，则c与a，b应符合的数学关系式为c＜$\frac{9b-a}{8}$．
分析 方案1 根据氧化亚铜和硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜溶液呈蓝色进行解答；
方案2
（1）根据水的存在会对实验结果造成影响来回答判断；
（2）根据氢气和氧化亚铜在加热条件下生成铜和水进行解答；
方案3
（1）根据在空气中高温灼烧至质量恒定，这一步骤至少需称量2次，加上前面的2次称量，故该实验方案最少得进行4次称量进行解答．
（2）根据铜元素守恒计算得出正确结论．
解答 解：方案1 氧化亚铜和硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜溶液呈蓝色，所以取该红色固体加入适量稀H2SO4，实验现象为溶液变为蓝色，结论为红色固体中含有Cu2O；
方案2
（1）根据硫酸铜是否变蓝判断是否含有氧化亚铜时，要注意水的干扰因素，所以制取的氢气要干燥，可以在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置，并且要将空气中的水的干扰排除，可以在盛有硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管，实验前要将装置中的空气排净，防止干扰；
故答案为：①②③；
（2）氢气和氧化亚铜在加热条件下生成铜和水，反应的化学方程式为H2+Cu2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H2O；
方案3
（1）根据在空气中高温灼烧至质量恒定，这一步骤至少需称量2次，加上前面的2次称量，故该实验方案最少得进行4次称量进行解答．
（2）单质Cu在空气中加热生成CuO，CuO高温灼烧会生成Cu2O和O2，因此最后坩埚中剩下的固体是Cu2O，质量为（c-a）g，则Cu元素的质量=（c-a）g×$\frac{128}{144}$，所取红色固体的质量为（b-a）g，若红色固体中有Cu2O，即Cu和Cu2O的混合物，那么红色固体中Cu元素的质量应该小于（b-a）g，即（c-a）g×$\frac{128}{144}$＜b-a，
解得c＜$\frac{9b-a}{8}$，故若红色粉末中含有Cu2O，则a、b与c的应符合的数学关系式为c＜$\frac{9b-a}{8}$．
故答案为：方案1：溶液变为蓝色；
方案2：（1）①②③；
（2）H2+Cu2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H2O；
方案3：（1）4；
（2）c＜$\frac{9b-a}{8}$．
点评 本题是一道性质实验方案的设计考题，注意知识的迁移和应用是解题的关键，难度不大．
| A． | 盛过石灰水后留下的白色固体 | |
| B． | 盛过生锈铁钉后留下的红棕色固体 | |
| C． | 用氢气还原氧化铜实验后留下的一层金属铜 | |
| D． | 硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应后留下的蓝色固体 |
同位素示踪法是利用放射元素作为示踪剂，对研究对象进行标记的分析方法，用以研究化学、生物或其他过程．同位素示踪法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理过程，认识生命活动的物质基础．例如，用14C（一种质子数和中子数之和为14的碳原子）、18O（一种质子数和中子数之和为18的氧原子）等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿体如何利用二氧化碳和水，这些简单分子形成糖类等大分子的中间产物是什么，以及影响每步生物合成的反应条件等．
如图是甲、乙两种固体溶解度曲线回答下列问题：
如图化学反应的溶液颜色变化体现了“魔法世界，魅力化学”．请回答：