Question

19．下面是对铜及其化合物相关性质的研究．
（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：

实验步骤	实验现象
将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCl2中．	产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色
反应结束后分离出溶液备用
红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中	一段时间后固体由红色变为绿色[视其主要成分为Cu2（OH）2CO3]

按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个（是离子反应的只写离子方程式）
置换反应2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；
化合反应2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃．
（2）碘化亚铜可作催化剂，饲料添加剂等，是难溶于水的固体．铜可以与氢碘酸发生置换反应得到氢气，试从离子浓度对离子反应方向影响的角度解释此反应能够发生的原因由于CuI难溶于水，使得生成物中的离子浓度减小有利于反应向右进行，CuSO₄溶液也能使淀粉-KI试纸变蓝，用离子方程式说明其原理2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
（3）纳米氧化亚铜是一种具有良好光电效应的材料，工业上制备它的方法之一是：先向KOH溶液中加入一定量的CuSO₄溶液，再加入一定量的肼（N₂H₄），加热并保持反应体系的温度在90℃，反应完全后，分离、洗涤、真空干燥所得到的固体样品．
①检验反应混合体系内纳米Cu₂O已经生成的实验方法的名称是丁达尔效应，干燥时要“真空”的原因是Cu₂O具有还原性，干燥时能被空气中的氧气氧化．
②完成下面的反应方程式：
4CuSO₄+1N₂H₄+8KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+N₂+K₂SO₄+6H₂O．
（4）由Cu₂O和Cu组成的混合物的质量为1.76g，与足量的稀硝酸充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，则混合物中Cu₂O的质量分数为81.8%（保留小数点后1位）．

Answer 1

分析 （1）在金属活动性顺序中，铝排在铜的前面，故铝可以把氯化铜中的铜置换出来，得到的红色固体为铜，露置在空气中会与氧气、水、二氧化碳共同作用生成铜锈，其成分为碱式碳酸铜，此物质不稳定，受热易分解，根据这些知识就可以按要求写出有关反应的化学方程式；
（2）碘化亚铜可作催化剂，饲料添加剂等，是难溶于水的固体．铜可以与氢碘酸发生置换反应得到氢气，是生成难溶于水的碘化亚铜促进反应正向进行，CuSO₄溶液也能使淀粉-KI试纸变蓝，是铜离子氧化I^-离子为I₂，本身被还原生成碘化亚铜；
（3）①检验纳米Cu₂O，在检验溶液是否具有丁达尔效应，Cu₂O具有还原性易被氧气氧化；
②标注元素化合价结合电子守恒和原子守恒配平书写得到化学方程式；
（4）设含铜的物质的量为xmol，氧化亚铜的物质的量为ymol，根据质量关系和电子守恒列式计算出铜的物质的量，再计算出铜的质量分数．

解答 解：（1）置换反应就是一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应，将打磨过的铝片放入氯化铜溶液中，析出红色固体，说明铝与氯化铜反应，铜被置换出来，同时生成氯化铝，该反应为置换反应，反应为2Al+3CuCl₂=3Cu+2AlCl₃，即2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，化合反应就是由两种或两种以上的物质生成一种其他物质的化学反应，红色的铜放在潮湿的空气中变为绿色，是因为与氧气、二氧化碳、水共同作用生成了铜锈碱式碳酸铜，该反应为化合反应，该反应为2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案为：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
（2）碘化亚铜可作催化剂，饲料添加剂等，是难溶于水的固体．铜可以与氢碘酸发生置换反应得到氢气，是生成难溶于水的碘化亚铜促进反应正向进行，CuSO₄溶液也能使淀粉-KI试纸变蓝，是铜离子氧化I^-离子为I₂，本身被还原生成碘化亚铜，结合原子守恒、电子守恒和电荷守恒配平书写离子方程式为：2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
故答案为：由于CuI难溶于水，使得生成物中的离子浓度减小有利于反应向右进行，2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂；
（3）①检验纳米Cu₂O，在检验溶液是否具有丁达尔效应，干燥时要“真空”的原因是Cu₂O具有还原性，干燥时能被空气中的氧气氧化，
故答案为：丁达尔效应，Cu₂O具有还原性，干燥时能被空气中的氧气氧化；
②CuSO₄+N₂H₄+KOH=Cu₂O+N₂+K₂SO₄+H₂O，铜元素化合价+2价变化为+1价，氮元素化合价-2价变化为0价，电子转移总数为4，则配平书写化学方程式为：4CuSO₄+N₂H₄+8KOH=2Cu₂O+N₂+4K₂SO₄+6H₂O，
故答案为：4，1，8，2，14，6H₂O；
（4）产生一氧化氮气体的物质的量为：0.01mol
设含铜的物质的量为xmol，氧化亚铜的物质的量为ymol，
64x+144y=1.76g，
2x+2y=0.01×3，
解得x=0.005mol，y=0.01mol，
w（Cu₂O）=$\frac{0.01mo×144g/moll}{1.76g}$×100%=81.8%．
故答案为：81.8%．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化亚铜的制备，侧重于学生的分析能力和实验能力、计算能力的考查，为高频考点，注意把握实验过程中定量计算和氧化还原反应电子守恒的应用，题目难度中等．