Question

11．已知：氧化亚铜不溶于水和有机溶剂，但可溶于稀盐酸、稀硫酸并生成+2价铜盐和铜单质．氧化亚铜在干燥的空气中稳定，但在潮湿空气中被缓慢氧化为氧化铜．实验室用葡萄糖还原新制氢氧化铜制备氧化亚铜时，可能会有少量氧化铜生成．某校化学兴趣小组对氧化亚铜进行如下实验探究：
Ⅰ．用还原法制备氧化亚铜．
（1）用葡萄糖还原新制氢氧化铜悬浊液制取氧化亚铜时，实验现象是加热后沉淀由蓝色变红色．
（2）该小组同学用此法制取并分离处氧化亚铜固体，实验中用到的比例仪器除试管，胶头滴管、酒精灯、烧杯外，还有漏斗、玻璃棒．
Ⅱ．检验样品中是否含有氧化铜．
（3）该小组同学将制得的氧化亚铜样品溶于足量稀硫酸．甲同学认为若溶液变为蓝色，则说明样品中含所有氧化铜杂质．乙同学认为此推论不合理，原因是（用化学方程式表示）Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O．
（4）丙同学采用如图装置（所加试剂均足量）进行实验，通过测定c装置反应后固体的质量（m₁）以及反应后d装置增加的质量（m₂），计算确定样品中是否含有氧化铜．
①装置a中所加的试剂是稀硫酸；装置e中碱石灰的作用是防止空气中水蒸气进入d中，导致测定生成水的质量不准确． 
②用酒精灯加热c装置之前，必须进行的实验操作是对氢气进行验纯；熄灭c装置中的酒精灯之后，仍需通一段时间氢气至试管冷却，其原因是防止生成的铜在高温下被氧化为CuO，导致测定数据不准确．
③丙同学通过测定和计算证明氧化亚铜中不含氧化铜，则m₁和m₂应满足的关系是9m₁=64m₂（用含m₁和m₂的代数式表示）

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）葡萄糖分子中含有醛基，可以被新制氢氧化铜氧化生成葡萄糖酸，氢氧化铜被还原为红色氧化亚铜沉淀；
（2）制备氧化亚铜需要在试管中的葡萄糖中用胶头滴管滴加新制氢氧化铜浊液加热生成，分离出氢氧化亚铜用过滤操作分离需要烧杯、玻璃棒、漏斗等；
Ⅱ、（3）氧化亚铜不溶于水和有机溶剂，但可溶于稀盐酸、稀硫酸并生成+2价铜盐和铜单质，氧化亚铜也和硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜溶液显蓝色；
（4）①防止酸的挥发，应选用难挥发性的酸；装置e中碱石灰的作用是防止空气中的水进入d装置；
②打开K₁，关闭K₂，通一段时间氢气后验纯，验纯后应保持气体能通过d装置，使生成的水全部被d装置吸收，熄灭酒精灯之后，仍需通一段时间H₂至试管冷却是防止空气进入氧化生成的铜，测定结果产生误差．
③通过测定和计算证明氧化亚铜中不含氧化铜的方法是依据元素守恒，结合Cu₂O和H₂反应生成Cu和H₂O，依据化学方程式中的定量关系计算判断．

解答 解：Ⅰ、（1）葡萄糖还原法制Cu₂O是利用葡萄糖中醛基被氢氧化铜氧化生成葡萄糖酸，氧化亚铜和水，制取氢氧化铜可用可溶性铜盐和强碱反应，葡萄糖还原法制Cu₂O的化学方程式为，反应的现象是加热后沉淀由蓝色变红色；
故答案为：加热后沉淀由蓝色变红色；
（2）新制氢氧化铜氧化乙醛实验需要加热，故所需玻璃仪器为试管、酒精灯，分离生成的氧化亚铜沉淀，需要进行过滤操作，所需玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：漏斗、玻璃棒；
Ⅱ、（3）氧化亚铜也和硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜溶液显蓝色，反应的化学方程式为Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，
故答案为：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O；
（4）①d装置中的碱石灰会吸收水和酸性气体，防止a中酸挥发，故选难挥发性酸硫酸，装置e中碱石灰的作用是防止空气中的水进入d装置，m（H₂O）测定不准确；
故答案为：稀硫酸；防止空气中水蒸气进入d中，导致测定生成水的质量不准确；
②装置中氢气若混有空气加热或点燃会发生爆炸，需要对可燃性气体进行验纯，打开K₁，关闭K₂，通一段时间氢气后验纯，验纯后应保持气体能通过d装置，使生成的水全部被d装置吸收，灼热的铜和氧气会发生反应生成氧化铜，所以熄灭酒精灯之后，仍需通一段时间H₂至试管冷却是防止空气进入氧化生成的铜，测定结果产生误差，
故答案为：对氢气进行验纯；防止生成的铜在高温下被氧化为CuO，导致测定数据不准确；
③将定性检验改为定量测定便能确定样品中是否含有CuO杂质，反应后剩余固体（Cu）的质量为m1，生成水的质量为d装置增加的质量m₂，反应的化学方程式为Cu₂O+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+H₂O，
2Cu～H₂O
2     1
$\frac{{m}_{1}}{64}$   $\frac{{m}_{2}}{18}$
得到9m₁=64m₂，
故答案为：9m₁=64m₂．

点评 本题以铜的化合物为载体，考查了实验基础知识和计算技能．答题时要注意题目要求，如要求填“玻璃仪器”、化学式等，实验过程分析和物质性质是解题关键，题目难度中等．