摘要：铜是 色的固体. 导电.据此性质.铜可以用作 . 铜还有许多重要的合金.如 . 等.
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某同学在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图所示实验：
查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质．请回答以下问题：
（1）操作①的名称是 ；
（2）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、 、泥三角和三脚架；操作③灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测灼烧前的滤渣中存在的物质有 ．
（3）往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定灼烧后的黑色固体为 ，操作④相关的化学方程式为 ．
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH4+，该同学取少许滤液于试管中， （填写操作与现象），则证实滤液中含有NH4+．
（5）该同学利用在废旧干电池中回收的Zn片和石墨电极，设计一个原电池实验，比较铜与锌的金属活动性强弱．
限用材料：铜片、锌片、石墨电极、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液；
限用仪器：直流电源、导线、烧杯、试管、盐桥等中学化学常见的药品和仪器
请在下面的方框中画出实验装置图（要求标注各电极和电解质溶液名称），并写出正极方程式．
正极方程式： ．
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查阅教材可知，普通锌锰电池的黑色物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质．请回答以下问题：
（1）操作①的名称是
（2）操作③灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、
（3）往操作④的试管中加入操作③灼烧后所得黑色固体，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，据此可初步认定灼烧后的黑色固体为
（4）该同学要对滤液的成分进行检验，以确认是否含有NH4+，该同学取少许滤液于试管中，
（5）该同学利用在废旧干电池中回收的Zn片和石墨电极，设计一个原电池实验，比较铜与锌的金属活动性强弱．
限用材料：铜片、锌片、石墨电极、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液；
限用仪器：直流电源、导线、烧杯、试管、盐桥等中学化学常见的药品和仪器
请在下面的方框中画出实验装置图（要求标注各电极和电解质溶液名称），并写出正极方程式．
正极方程式：
某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应，设计了如下图所示的实验探究方案(说明：①装置中的固定仪器和酒精灯均未画出，②SO2易溶于水而不溶于CCl4）
实验药品：细铜丝、98.3%的H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等。
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。
材料1：实验现象摘录：加热前，无明显现象发生，加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？较长时间加热后，黑色颗粒状物质逐渐转变为灰白色固体，猜想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4。
材料2：探究实验剪辑：将实验所得黒色固体分离出来，再经水洗仍有少量黑色不溶物，将该黒色不溶物分为三份：
①向其中加入几滴浓硝酸，产生大量红棕色气体。
②向其中加入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈浅蓝色。
③经过滤、稀硫酸洗涤、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减少10%左右。
根据上述材料回答下列问题：
(1) A试管上方的长导管作用是________________________； D、E两支试管中CCl4的作用是______________________。
(2)加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸(沸腾)时，淡黄色固体物质又慢慢地消失。该淡黄色固体物质可能是___________________，写出淡黄色固体物质消失的化学反应方程式___________________________。
(3) 对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，且D试管中澄清石灰水出现浑浊，据此推知A试管中反应生成了________________。
(4)铜与浓硫酸反应的化学方程式________________（写主要产物），根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是___________(写化学式)。
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以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。
材料1：实验现象摘录：加热前，无明显现象发生，加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？较长时间加热后，黑色颗粒状物质逐渐转变为灰白色固体，猜想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4。
材料2：探究实验剪辑：将实验所得黒色固体分离出来，再经水洗仍有少量黑色不溶物，将该黒色不溶物分为三份：
①向其中加入几滴浓硝酸，产生大量红棕色气体。
②向其中加入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈浅蓝色。
③经过滤、稀硫酸洗涤、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减少10%左右。
根据上述材料回答下列问题：
(1) A试管上方的长导管作用是________________________； D、E两支试管中CCl4的作用是______________________。
(2)加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸(沸腾)时，淡黄色固体物质又慢慢地消失。该淡黄色固体物质可能是___________________，写出淡黄色固体物质消失的化学反应方程式___________________________。
(3) 对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，且D试管中澄清石灰水出现浑浊，据此推知A试管中反应生成了________________。
(4)铜与浓硫酸反应的化学方程式________________（写主要产物），根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是___________(写化学式)。
（1）电池反应通常是放热反应，下列反应在理论上可设计成原电池的化学反应是 （填序号）．此类反应具备的条件是① 反应，② 反应．
A．C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H＞0
B．Ba（OH）2?8H2O（s）+2NH4Cl（s）═BaCl2（aq）+2NH3?H2O（ 1）+8H2O（ 1）
△H＞0
C．CaC2（s）+2H2O（ 1）═Ca（OH）2（s）+C2H2（g）△H＜0
D．CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（ 1）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据（I）所选反应设计一个电池．其负极反应为： ．
（3）电解原理在化学工业中有广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y是两个电极，
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和食盐水，则电解时检验Y电极反应产物的方法是 ．
②若X、Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体露置在空气中，可观察到的现象是 ．
③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，发生的总反应化学方程式为 ．通电一段时间后，向所得溶液中加入0.05mol Cu（OH）2，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中电子转移的物质的量为 mol．
（4）利用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液．
①该电解槽的阳极反应式为 ，通过阴离子交换膜的离子数 （填“＞”、“＜”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数；
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为 ；
③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为 ．
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A．C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H＞0
B．Ba（OH）2?8H2O（s）+2NH4Cl（s）═BaCl2（aq）+2NH3?H2O（ 1）+8H2O（ 1）
△H＞0
C．CaC2（s）+2H2O（ 1）═Ca（OH）2（s）+C2H2（g）△H＜0
D．CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（ 1）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据（I）所选反应设计一个电池．其负极反应为：
（3）电解原理在化学工业中有广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y是两个电极，
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和食盐水，则电解时检验Y电极反应产物的方法是
②若X、Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体露置在空气中，可观察到的现象是
③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，发生的总反应化学方程式为
（4）利用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液．
①该电解槽的阳极反应式为
②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为
③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为
类比是化学学习中常用的方法之一，已知硝酸能把铁氧化成Fe（NO3）3，但当铁过量时，产物是Fe（NO3）2．某同学受此启发，提出一个相似的观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉过量时产物是FeCl2．为验证该观点是否正确，该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃，取其表面生成物并分别编号为A、B，然后通过实验确定其成分．探究过程如下：
（1）提出假设：A是FeCl3，B是FeCl2．
（2）设计实验方案：
分别取A、B的溶液均进行以下实验，但实验现象相同．请填写下表中的相应空格．
（3）根据上述实验结论，写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式： ．
（4）为进一步探究FeCl3溶液的性质，他又利用A溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是： ．
A．将A溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔现象
B．向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色加深
C．在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀
D．将A溶液加热蒸干并灼烧，得到FeCl3固体
（5）实际应用：
①半导体、多媒体行业要用FeCl3溶液做印刷电路铜板腐蚀剂，请写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： ．
②腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+和Fe3+的浓度均为0.1mol/L，则溶液中Fe2+的浓度为 mol/L，原FeCl3溶液中Fe3+的浓度为 mol/L．
③请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤： ．
④某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显．请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀．
有关反应的化学方程式 、 ．劣质不锈钢腐蚀的实验现象 ．
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（1）提出假设：A是FeCl3，B是FeCl2．
（2）设计实验方案：
分别取A、B的溶液均进行以下实验，但实验现象相同．请填写下表中的相应空格．
| 实验方法 | 实验现象 | 结 论 |
| 分别向A、B溶液中加 KSCN溶液 |
固体物质中有FeCl3 | |
| 分别向KMnO4溶液中 加适量A、B溶液 |
KMnO4溶液颜色无明显变化 | 固体物质中不含 |
（4）为进一步探究FeCl3溶液的性质，他又利用A溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是：
A．将A溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔现象
B．向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色加深
C．在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀
D．将A溶液加热蒸干并灼烧，得到FeCl3固体
（5）实际应用：
①半导体、多媒体行业要用FeCl3溶液做印刷电路铜板腐蚀剂，请写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
②腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+和Fe3+的浓度均为0.1mol/L，则溶液中Fe2+的浓度为
③请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤：
| 氢氧化物 开始沉淀时的pH |
氢氧化物 沉淀完全时的pH | |
| Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
| Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
| Cu2+ | 4.7 | 6.7 |
| 提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu | ||
有关反应的化学方程式
某研究性学习小组为了研究Cu与浓H2SO4的反应和比较Cu的+1价化合物与+2价化合物的稳定性，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端投入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方．
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录．
材料一：小组交流记录
学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！
学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．
学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S
Cu2S（黑色）
材料二、探究实验剪辑
实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化．
实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色．
实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减小10%左右．
根据上述材料回答下列问题：
（1）A试管上方的长导管的作用是；
的作用是
（2）加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：
（3）对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．学生1猜想是由于SO2溶解度较大，生成了Ca（SHO3）2的缘故．请你设计实验验证学生1的猜想
（4）根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是：
（5）学生2将反应后的反应液稀释后进行检验，发现溶液呈酸性，对比，学生2提出猜想是：铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性，请写出该水解反应的离子方程式：
你的猜想是：
请你设计一个简单的实验以验证你的猜想：
（6）该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性，他们取98gCu（OH）2固体，加热至80℃-100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末X．冷却后称量，X的质量为72g．向X中加入过量稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，据此可推得，X的化学式为
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以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录．
材料一：小组交流记录
学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！
学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．
学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S
| ||
材料二、探究实验剪辑
实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化．
实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色．
实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减小10%左右．
根据上述材料回答下列问题：
（1）A试管上方的长导管的作用是；
导气、冷凝、回流
导气、冷凝、回流
；D、E两支试管中CCl4的作用是
防止倒吸
防止倒吸
．（2）加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：
S+2H2SO4（浓）
3SO2↑+2H2O
| ||
S+2H2SO4（浓）
3SO2↑+2H2O
．
| ||
（3）对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．学生1猜想是由于SO2溶解度较大，生成了Ca（SHO3）2的缘故．请你设计实验验证学生1的猜想
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
．（4）根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是：
CuO、CuS、Cu2S
CuO、CuS、Cu2S
．（写化学式）（5）学生2将反应后的反应液稀释后进行检验，发现溶液呈酸性，对比，学生2提出猜想是：铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性，请写出该水解反应的离子方程式：
Cu2++H2O
Cu（OH）2+2H+
Cu（OH）2+2H+Cu2++H2OCu（OH）2+2H+
．Cu（OH）2+2H+你的猜想是：
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
；请你设计一个简单的实验以验证你的猜想：
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
．（6）该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性，他们取98gCu（OH）2固体，加热至80℃-100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末X．冷却后称量，X的质量为72g．向X中加入过量稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，据此可推得，X的化学式为
Cu2O
Cu2O
，可以得出的结论是 高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
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