Question

【题目】某研究性学习小组的同学通过查阅资料获得两个信息：一是在CaO存在的条件下，干燥的NaOH与干燥的CH3COONa混合加热可得到CH4；二是在加热条件下CH4可还原CuO。他们设计如下装置(加热仪器省略)制备CH4、还原CuO并验证B中有CO2、H2O生成。

(1)为实现上述实验目的，C、D中的仪器应分别为_______________(填"Ⅰ、Ⅱ"或"Ⅱ、Ⅰ")，Ⅱ中的试剂是________________。

(2)A、B处均需要加热，实验中应先加热______处，表明B中有CO2生成的现象是_________。A中另一种生成物是常见的无机盐，A中反应的化学方程式为_________。

(3)实验表明，即使实验操作、使用试剂完全符合规范实验的要求，制备过程中试管仍会出现破裂情况，试分析其原因：________________。

(4)实验结束后，B中固体全部变成红色，甲同学通过查阅资料后认为，该固体可能是铜、氧化亚铜或者是二者的混合物，同时查得Cu2O在酸性条件下可转化为Cu、Cu2+。为确定红色固体的成分，他设计了如下两种方法。

①取少量红色固体于试管中，再向试管中加入足量的稀硫酸，判断含有Cu2O的现象是________，在常用的酸中，稀硫酸能不能换成稀硝酸_________(填“能”或“不能")，原因是_________。

②称量所得红色固体的质量，当固体质量(m)介于___________之间表明红色固体是Cu与Cu2O的混合物。

Answer 1

【答案】Ⅱ、Ⅰ 无水硫酸铜 A 装置Ⅰ中溶液变浑浊 CH3COONa +NaOHCH4↑ + Na2CO3 高温下，NaOH与玻璃中的SiO2发生反应 得到蓝色溶液 不能 硝酸能与铜单质(Cu2O)反应，无法判断 9.6 g＜m＜10.8g

【解析】

实验目的是制备CH4、还原CuO并验证B中有CO2和H2O，装置A是制备CH4，装置B是甲烷还原CuO，产生的气体中有CO2和H2O，先用无水CuSO4检验水蒸气，然后用澄清石灰水中检验CO2，据此分析。

(1)装置A制备CH4，装置B是CH4与CuO反应生成CO2、H2O，应先检验水，后检验CO2，验证水，常用无水硫酸铜检验，现象是白色变为蓝色，检验CO2常用澄清石灰水，如果澄清石灰水变浑浊，则说明含有CO2，因此C中仪器应是II，D中的仪器为I，II中盛放无水硫酸铜；

(2)CH4是可燃性气体，首先排除装置中的空气，防止发生危险，因此应先加热A处试管，排出装置中的空气，再加热B处硬质玻璃管，以防止装置发生爆炸；根据(1)的分析，表明B中CO2生成的现象是装置I中溶液变浑浊；可先写出CH3COONa + NaOH CH4↑，根据质量守恒、原子守恒确定另外一种无机盐是Na2CO3；

(3)玻璃中含有SiO2，高温下NaOH可与玻璃中的SiO2反应，导致玻璃成分改变、试管破裂；

(4)①根据Cu2O在酸性条件下可转化为Cu、Cu2＋，Cu单质不能与稀酸反应，因此判断有Cu2O存在，就需要使用能与Cu2O反应但不能与Cu反应的酸，通过观察溶液变蓝色，确定有Cu2O，因此可以用稀硫酸，由于硝酸能与铜单质(Cu2O)反应，无法判断，所以不能用稀硝酸；

②当生成的固体只有单质铜时，由CuO～Cu知，固体质量为=9.6g，当固体只有Cu2O时，由2CuO～Cu2O可知，固体质量为=10.8 g，所以当固体质量为9.6g＜m＜10.8g时，表明红色固体是Cu与Cu2O的混合物。