Question

已知：①Cu₂O与Cu均为红色固体，Cu₂O酸性条件下易发生歧化反应．
②CuO高温灼烧时生成Cu₂O和O₂．
为探究某红色铜样品中是否含有Cu₂O，甲、乙两同学分别设计了如下方案：
Ⅰ甲同学方案：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色试样置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，最后称得坩埚和试样的总质量为c g．
Ⅱ乙同学方案：按下图装置进行实验．
（1）甲同学方案中，坩埚内发生反应的化学方程式为：

 

、

 

．若确认红色试样中含有Cu₂O，则a、b、c应符合的数学关系为：

 

，实验中最少得进行

 

次称量．
（2）为使乙同学方案更科学、合理、安全，可采取的正确措施和操作有：

 

（填序号）．
A．在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置
B．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
C．先加热红色试样一段时间，在通入氢气
D．先关闭活塞b，打开活塞a，通-段时间氢气，然后后关闭活塞a，打开活塞b，再加热试样
（3）丙同学认为甲乙两位同学的方法都不够简单，用试管和常用稀酸即可检验试样中是否含有Cu₂O，丙同学使用的稀酸是

 

．对应现象和结论：

 

发生反应的离子方程式为：

 

．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,性质实验方案的设计

专题：

分析：（1）根据Cu在空气中加热被氧化成氧化铜，再根据CuO高温灼烧时生成Cu₂O和O₂书写；根据铜元素守恒计算得出正确结论；
（2）根据水的存在会对实验结果造成影响来回答判断．
（3）在验证是否有Cu₂O时，可用利用Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，若在红色固体中加入硫酸或者盐酸但不能用硝酸，因为硝酸具有强氧化性，即使没有Cu₂O也会把Cu氧化成铜离子，最终看现象出现蓝色溶液说明有氧化亚铜，否则没有．

解答： 解：（1）根据Cu在空气中加热被氧化成氧化铜，再根据CuO高温灼烧时生成Cu₂O和O₂，则坩埚内发生反应的化学方程式为
2Cu+O₂ 

△   .

 2CuO   4CuO 

高温  .

2Cu₂O+O₂↑
根据铜元素守恒，则2Cu～Cu₂O                
                     128   144              
                     b-a   c-a

128

144

=

b-a

c-a

，解得c=

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＜

9b-a

8

，
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，
故答案为：2Cu+O₂ 

△   .

 2CuO   4CuO 

高温  .

2Cu₂O+O₂↑；c＜

9b-a

8

，4；
（2）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，所以A正确，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，所以B正确，实验前要将装置中的空气排净，应先通入氢气排空气，所以C错误，D正确，故答案为：ABD；
（3）根据以上分析可以选用稀H₂SO₄或稀HCl；对应现象和结论是向试管中滴加稀硫酸，充分振荡．若发现溶液变为蓝色，则说明样品中混有Cu₂O，若没有发现溶液变为蓝色，则说明样品中没有Cu₂O；离子方程式为Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
故答案：稀H₂SO₄或稀HCl；向试管中滴加稀硫酸，充分振荡．若发现溶液变为蓝色，则说明样品中混有Cu₂O，若没有发现溶液变为蓝色，则说明样品中没有Cu₂O；Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．

点评：本题是一道探究物质组成和实验方案设计的综合性试题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．