Question

研究性学习小组甲为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体中是否含有Cu₂O（红色），进行了认真的探究．
Ⅰ．查阅资料：①Cu₂O属于碱性氧化物； ②高温灼烧CuO生成Cu₂O和O₂；③Cu₂O在酸性条件下能发生下列反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
Ⅱ．设计实验方案：
【方案1】取该红色试样溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化；
【方案2】取该红色试样溶于足量的稀硫酸中，观察溶液是否呈蓝色；
【方案3】称得干燥坩埚的质量为a g，取红色固体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，称得最后总质量为c g．
（1）请你评价方案1和方案2．若你认为方案合理，请简述其化学原理；若你认为该方案不合理，请简述原因：
方案1

 

；
方案2：

 

．
（2）方案3中，若确认红色粉末中含有Cu₂O，则a、b与c的应符合的数学关系式为

 

，该实验方案最少得进行

 

次称量．
Ⅲ．另一小组设计了新的探究方案，拟通过干燥管中CuSO₄是否变蓝来判断样品中是否含有Cu₂O，装置如图所示．
（3）简述该探究方案中，检验气体发生装置气密性的方法（说明操作方法、现象和结论）

 

．
（4）为确保探究的科学、合理、安全，实验中还应采取的措施有：

 

（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在盛有硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管（或装浓硫酸的洗气瓶）．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：Ⅱ．（1）铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺；氧化亚铜与稀硫酸反应生成Cu和Cu²⁺，金属铜和稀硫酸不反应；
（2）根据铜元素守恒计算得出正确结论；
Ⅲ．（3）根据大气压强原理来检验装置的气密性；
（4）根据水的存在会对实验结果造成影响来回答判断．

解答： 解：Ⅱ．（1）铜和氧化亚铜都能和硝酸反应生成Cu²⁺，故方案1不合理；氧化亚铜与稀硫酸反应生成Cu和Cu²⁺，金属铜和稀硫酸不反应，故方案2合理，
故答案为：不合理，因为铜和氧化亚铜均可溶于稀硝酸形成蓝色溶液；合理，因为氧化亚铜与稀硫酸生成Cu和Cu²⁺，导致溶液呈蓝色；
（2）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：c＜

9b-a

8

，4；
Ⅲ．（3）检验装置气密性的方法：关闭活塞，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置漏气，
故答案为：关闭活塞，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置漏气；
（4）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．

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．