题目内容
【题目】I.回答下列问题：
（1）欲量取20.00 mL KMnO4酸性溶液，应选用的仪器是________________。
（2）中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、_____________、___________。
（3）在测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验中，称量操作至少要进行__________次。
II.氢氧化铜是一种常用试剂。例如，利用新制氢氧化铜验证醛类物质的还原性。
（1）新制氢氧化铜悬浊液的配制。实验室制取氢氧化铜悬浊液的操作方法：在试管里加入10%的氢氧化钠溶液2 mL，滴入2%的硫酸铜溶液4～6滴，振荡即成。这样操作的目的是________________________________________________________________________________。
下面是三个研究性学习小组分别从不同层面开展的研究性学习活动：
（2）研究性学习小组甲：对教材实验结论“乙醛与新制氢氧化铜反应生成的红色沉淀是Cu2O”提出质疑，他们认为红色沉淀不一定是氧化亚铜。为了确定红色沉淀的成分，开展了如下研究，提出猜想：_______________________________________________。
查阅资料：①氧化亚铜属于碱性氧化物；②+1价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应，生成+2价的铜离子和单质铜；③在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。
设计方案：
方案1：取该红色沉淀溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化。
方案2：取该红色沉淀溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣。
方案3：称取红色沉淀a g，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器里冷却，再称量，反复多次至固体恒重，称得质量为b g，比较a、b关系。
方案4：取该红色固体沉淀装入试管里，加入酸化的硝酸银溶液，观察是否有银白色银析出。
你认为合理的方案是____________________________。
（3）研究性学习小组乙针对甲的质疑，设计新的探究方案，装置如下图所示。
你认为要测定上述红色沉淀成分必须测定下列哪些物理量(只填序号)：________________。
①通入氢气体积；②反应前，红色沉淀 + 硬质玻璃管的总质量；③完全反应后红色固体 + 硬质玻璃管的总质量；④实验前，干燥管质量；⑤硬质玻璃管质量；⑥锌粒质量；⑦稀硫酸中含溶质的量；⑧实验后，干燥管质量。
（4）研究性学习小组丙上网查阅新闻得知：“2005年诺贝尔化学奖授予了三位研究绿色化学的科学家”。绿色化学强调对环境友好，实现零排放。“变废为宝”符合绿色化学要求。他们收集上述红色沉淀制备化学试剂：蓝矾。请你帮助他们设计一个简单且符合绿色化学要求的实验方案：____________________________________________________________________________。
【答案】 酸式滴定管 量筒 环形玻璃搅拌棒 4 确保氢氧化钠过量，氢氧化铜呈悬浊状 红色沉淀可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物(或红色固体中可能含有铜) 方案3 ②③⑤ 在空气中充分灼烧该红色固体至全部转化成氧化铜，加入足量稀硫酸溶解，蒸发、结晶、过滤、洗涤，用滤纸吸干或通入惰气带走水分
【解析】试题分析：本题考查化学仪器的使用，中和热的测定，硫酸铜晶体中结晶水含量的测定，实验方案的设计和评价。
I（1）量取溶液的体积为20.00mL，用滴定管不能用量筒；KMnO4溶液具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管的橡胶管，所以应选用酸式滴定管。
（2）中和热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒。
（3）测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验中，要进行的称量操作依次为：称空坩埚的质量，称坩埚和硫酸铜晶体的质量，为了证明硫酸铜晶体已完全失去结晶水，加热后至少要称坩埚和失结晶水后固体的质量两次；所以称量操作至少进行4次。
II（1）配制新制氢氧化铜悬浊液，确保NaOH过量，使氢氧化铜呈悬浊状。
（2）由于沉淀为红色，所以红色沉淀除可能是Cu2O外，还可能是Cu或Cu和Cu2O的混合物。
（3）方案1：Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，反应后溶液呈蓝色；Cu2O与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu2O+14HNO3（稀）=6Cu（NO3）2+2NO↑+7H2O，反应后溶液也呈蓝色；无论红色沉淀是Cu2O、Cu还是Cu和Cu2O的混合物，与足量稀硝酸反应后溶液都呈蓝色，不合理。
方案2：Cu与稀硫酸不反应；根据资料②，Cu2O与稀硫酸反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O；无论红色沉淀是Cu2O、Cu还是Cu和Cu2O的混合物，与足量稀硫酸作用后都有残渣，不合理。
方案3：若ag为Cu，Cu在空气中灼烧发生反应：2Cu+O2
2CuO，充分反应后称得的质量b=
a；若ag为Cu2O，根据资料③，Cu2O在空气中灼烧发生的反应为：2Cu2O+O2
4CuO，充分反应后称得的质量b=
a；若ag为Cu和Cu2O的混合物，在空气中灼烧充分反应后称得的固体质量
b
a，方案合理。
方案4：无论红色沉淀是Cu2O、Cu还是Cu和Cu2O的混合物，加入酸化的AgNO3溶液都会观察到有银白色的银析出，不合理。
根据上述分析合理的方案是方案3。
（3）根据实验装置图分析，乙是利用H2与红色沉淀作用来探究红色沉淀的组成。由于实验操作的要点是：先通氢气赶尽装置中空气后再加热，实验结束撤离酒精灯后还要继续通氢气直至硬质玻璃管冷却，所以实验中使用的H2是过量的，无需测定①⑥⑦；由锌和稀硫酸反应制得的H2中混有的H2O（g）也能被干燥管中的硫酸铜吸收，同时外界空气中的H2O（g）也能被硫酸铜吸收，所以不能测定硫酸铜的增重来说明生成的H2O，无需测定④⑧；只能测定②③⑤，通过测定通入H2反应前后固体质量的变化来说明；设红色沉淀的质量为m，若红色沉淀为Cu，通入H2充分作用后，固体质量仍为mg；若红色沉淀为Cu2O，通入H2充分作用后，固体质量为
mg；若红色沉淀为Cu和Cu2O的混合物，通入H2充分作用后，固体质量在
mg~mg之间。
（4）为了符合绿色化学的要求，不产生大气污染物，选择稀硫酸，结合Cu的性质和资料中Cu2O的性质，应先将红色沉淀加热转化成CuO，再与稀硫酸作用。实验方案为：在空气中充分灼烧该红色固体至全部转化成氧化铜，加入足量稀硫酸溶解，蒸发、结晶、过滤、洗涤，用滤纸吸干或通入惰气带走水分。
