Question

有1包粉末，可能由C、CuO、Fe三种物质中的一种或几种组成．某同学为了探究它的成分，按如下步骤进行实验．
（1）先对实验做了如下设想和分析．取少量粉末于烧杯中，向烧杯中加入过量的稀硫酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表所示（表中未列完所有情况）．请你完成下表．

烧杯中可能出现的现象	结论
①	只含C
②	含C、CuO
③有黑色不溶物，有气泡逸出，溶液呈浅绿色

（2）通过实验及分析，确定该粉末为C、CuO的混合物．为了进一步探究C、CuO的性质，他又利用这种混合物补充做了下面两个实验．
实验1：将此粉末敞口在空气中灼烧完全，待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后，静置．烧杯中

 

（填“有”或“无”）不溶物，溶液呈

 

颜色．
实验2：将此粉末隔绝空气加热（若碳完全反应），待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后，静置．请回答：
①杯中

 

（填“有”或“无”）不溶物；
②若静置后溶液呈无色，则该溶液中溶质是

 

（写化学式）；
③若静置后溶液呈蓝色，该实验过程中所发生反应的化学方程式

 

、

 

．

Answer 1

分析：（1）C是不与硫酸反应的黑色固体；CuO可与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应后的溶液呈蓝色；Fe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁同时放出氢气，反应后溶液呈浅绿色；根据三种物质的性质与反应中的现象，可以判断粉末的组成；
（2）实验1：粉末敞口在空气中灼烧时，粉末中C和CuO变化情况是解决问题的根本．C在高温灼烧时能和氧气反应生成气体二氧化碳，CuO不与氧气反应也不会分解；CuO能与硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜溶液呈蓝色；
实验2：隔绝空气加强热，C则与CuO发生反应，把CuO变成Cu；C完全反应后，剩余固体一定含Cu、可能含有未完全反应的CuO；Cu不能与稀硫酸反应，而CuO可与稀硫酸反应生成硫酸铜．

解答：解：（1）如果粉末只含C，由于C不能与稀硫酸反应，向烧杯中加入稀硫酸无明显现象，因此可观察到：有黑色不溶物，溶液不变色，无气泡产生；
如果粉末为C和CuO的混合物，由于C不与稀硫酸反应，所以溶液中应有黑色不溶物；由于CuO可以与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，所以溶液会变成蓝色，而没有气泡产生．因此可观察到：有黑色不溶物，溶液变蓝色，无气泡产生；
如果观察到溶液中有黑色不溶物，可说明粉末中含有不与稀硫酸反应的C；有气泡逸出，则说明粉末含有能与稀硫酸反应放出氢气的Fe；溶液呈浅绿色而非蓝色，说明溶液中不含CuO．由此可判断粉末含C、Fe；
故答案为：

烧杯中可能出现的现象	结论
①有黑色不溶物，溶液不变色，无气泡产生
②有黑色不溶物，溶液变蓝色，无气泡产生
	含C、Fe

（2）实验1：粉末敞口在空气中灼烧时，粉末中C在高温灼烧时能和氧气反应生成气体二氧化碳，而CuO不与氧气反应也不会分解；当取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，固体中的CuO与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应完全后，黑色固体全部溶解溶液变成蓝色；
故答案为：无；蓝色；
实验2：隔绝空气加强热，C则与CuO发生反应，生成Cu和CO₂，因此，C完全反应后，剩余固体一定含Cu、可能含有未完全反应的CuO；待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，CuO可与稀硫酸反应生成硫酸铜和水使溶液呈蓝色，Cu不能与稀硫酸反应而在溶液中出现不溶物；
如果加入过量稀硫酸溶液为无色溶液，则溶液中不含硫酸铜，溶液中溶质为H₂SO₄；
如果溶液呈蓝色，说明溶液中含硫酸铜，因此实验过程中发生的反应为C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
故答案为：①有；②H₂SO₄；③C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．

点评：常见溶液的颜色：蓝色溶液为硫酸铜溶液；亚铁盐溶液为浅绿色；+3价铁盐的溶液为黄色．