Question

【题目】某学习小组对旧铜器上的绿色锈斑产生了探究兴趣。

(一)对绿色锈斑的探究

（查阅资料）①无水硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝；②碱石灰是 CaO 和 NaOH 的固体混合物；③绿色锈斑 的主要成分是碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3），受热易分解。

（探究过程）

实验1：取一定量的碱式碳酸铜放入试管中并加热，发现试管中的固体由绿色变成黑色，同时试管壁上有无色 液滴出现。

猜想： (1)从元素守恒角度分析，该黑色固体可能是①碳粉；②氧化铜；③ ___________________。

(2)从元素守恒角度分析，生成的气态物质可能是水和 CO2 的混合气体。

实验 2：取少量实验 1 中的黑色固体物质于试管内，加入足量稀硫酸并加热，观察到 ___________________ ， 则猜想②正确。

实验 3：同学们选择如下装置探究反应生成的气体成分。

实验步骤：(1)打开 A 中活塞，通入一段时间的空气；

(2)关闭活塞，连接装置，其连接顺序为 A→_____→______________；

(3)点燃酒精灯，充分加热后，停止加热。

现象与结论：根据实验现象可知，碱式碳酸铜分解还生成了二氧化碳和水。

则 A 中玻璃管内反应的化学方程式为 ________________________________________ ；

B 中反应的化学方程式为 _______________________________________________________ ；

反思与评价：A 装置中 U 形管内碱石灰的作用是 _______________________________________ ；

(二)用锈蚀严重的废铜屑为原料，回收铜

资料 1：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑

资料 2：回收铜的两种实验方案。

反思与评价：

(1)步骤Ⅱ反应的化学方程式为 ____________________________________ 。

(2)溶液 A 中的主要离子有 ____________________________________(写出离子符号)。

(3)理论上两种方案获得铜的质量比较：方案一 ___________________________方案二(选填“＞、=、＜”)。

(4)方案二优于方案一的理由是_____________________________________________________________(答一点)。

Answer 1

【答案】碳粉和氧化铜的混合物 黑色固体全部溶解形成蓝色溶液 C B Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑ CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 除去空气中的水分和二氧化碳，防止对产物的检验造成干扰 CuO+CO Cu+CO2 H+、SO42﹣、Cu2+ = 对环境污染小、节约能源等

【解析】

本题主要考查物质的性质，综合性较强，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。

（一）：探究过程：

（1）从元素守恒角度分析，该黑色固体可能是①碳粉；②氧化铜；③碳粉和氧化铜的混合物；

（2）若猜想②正确，黑色固体中只有氧化铜，没有碳，氧化铜与硫酸在加热时生成了可溶解的氯化铜和水。取少量实验1中的黑色固体物质于试管内，加入足量稀硫酸并加热，观察到黑色固体全部溶解形成蓝色溶液，则猜想②正确；

实验步骤：

（2）根据质量守恒定律，反应生成气体可能有水和二氧化碳，关闭活塞，连接装置时，应该先检验水，后检验二氧化碳，因此其连接顺序为A→C→B；

（3）根据实验现象可知，碱式碳酸铜分解还生成了二氧化碳和水，则A中玻璃管内碱式碳酸铜分解生成了氧化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑；B中的反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

反思与评价：

本实验是检验碱式碳酸铜分解产物，空气中的水和二氧化碳对实验有干扰。碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳，因此A装置中U形管内碱石灰的作用是除去空气中的水分和二氧化碳，防止对产物的检验造成干扰；

（二）反思与评价：

（1）步骤Ⅱ中氧化铜和一氧化碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：CuO+CO Cu+CO2；

（2）废铜屑中的碱式碳酸铜与硫酸发生了：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑，溶液A中存在生成硫酸铜和过量的硫酸，溶液A中存在的主要离子有氢离子、硫酸根离子和铜离子，符号分别是：H+、SO42﹣、Cu2+；

（3）理论上两种方案获得铜的质量比较：根据化学反应和质量守恒定律可知，由于都没有铜元素的损失，因此生成的铜的质量是方案一=方案二；

（4）方案二的化学反应是在常温下进行，方案一的化学反应是在加热和高温下进行。方案二优于方案一的理由是对环境污染小、节约能源等。