Question

某同学对课本实验结论：“葡萄糖与新制氢氧化铜共热生成红色的Cu₂O沉淀”提出质疑，认为红色沉淀不一定就是氧化亚铜．为了确定红色沉淀的成分，开展了研究．
（一）提出猜想：

 

．
（二）查阅资料：①Cu₂O属于碱性氧化物； ②Cu⁺在酸性条件下能发生自身氧化还原反应；③在空气中灼烧Cu₂O能生成CuO．
（三）制备红色沉淀：①制备氢氧化铜悬浊液②氢氧化铜悬浊液与葡萄糖共热．③过滤、洗涤、低温烘干得红色粉末．
（四）红色沉淀探究
该同学设计了四种方案：
方案Ⅰ：取该红色粉末溶于足量稀硝酸中，观察溶液颜色变化．
方案Ⅱ：取该红色粉末溶于足量稀硫酸中，观察是否有残渣．
方案Ⅲ：称得干燥坩埚a g，取红色粉末置于坩埚中再称得质量为b g，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器中冷却，再称量，反复多次直到质量不变，称得最后质量为c g，比较a、b、c的关系．
方案Ⅳ：装置如图所示：（夹持仪器略去）

试回答下列问题：
（1）请你评价方案Ⅰ和方案Ⅱ．如果你认为该方案合理，请简述其工作原理；
如果你认为该方案不合理，请简述原因．

 

．
（2）方案Ⅲ中，如果a、b、c的关系符合c=

 

可确认红色粉末是Cu₂O．
（3）方案Ⅳ中，实验前应检验装置气密性，请简述如何检验．

 

．
（4）方案Ⅳ中，要测定红色粉末的成分，必须测定下列哪些物理量

 

（填序号）．
①通入氢气体积   ②反应前，红色粉末+双通管的总质量  ③实验前干燥管的质量④完全反应后，红色粉末+双通管的总质量  ⑤双通管的质量  ⑥锌粒质量  ⑦稀硫酸的物质的量浓度  ⑧实验后干燥管的质量 ⑨实验条件下的大气压强和室温
（5）有人提出，在氢气发生器与双通管之间应加一个干燥装置，你认为

 

（选填“需要”或“不需要”），简述理由

 

．

Answer 1

分析：（一）提出猜想：Cu或Cu₂O都为红色，可能为纯净物，也可能为二者的混合物；
（四）红色沉淀成分探究：
（1）因为无论是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，现象相同，方案Ⅱ设计也不合理，因为Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有残渣；
（2）根据铜元素守恒知识来计算回答；
（3）使整个装置形成密闭系统，把末端导管浸入水中，微热，观察末端导管的现象；
（4）根据化学反应前后红色固体物质的质量变化可以判断物质的组成情况；
（5）铜粉会吸湿，这样会干扰试验结果．

解答：解：（一）步骤一、紧紧围绕“红色”来猜想，因为铜也是红色的，所以红色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物，假设①：红色沉淀成分为Cu；假设②：红色沉淀成分为Cu₂O；假设③：红色沉淀成分为Cu和Cu₂O，
故答案为：红色沉淀可能是铜、氧化亚铜或两者的混合物；
（四）红色沉淀成分探究：
（1）因为无论是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，现象相同，方案Ⅱ设计也不合理，因为Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有残渣；
故答案为：方案Ⅰ不合理，铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性条件下能发生自身氧化还原反应，也生成了铜单质；
（2）根据铜元素守恒，则  Cu₂O～2CuO
                     144     160
                     b-a      c-a
解得c=

10b-a

9

，
故答案为：

10b-a

9

；
（3）使整个装置形成密闭系统，把末端导管浸入水中，微热或用手捂热，观察末端导管的现象：如果导管口有气泡放出，松开手，导管口能形成一段水柱，可证明气密性良好；
故答案为：在干燥管末端接上导管浸入水中，关闭分液漏斗活塞，用手捂住锥形瓶，如果导管口有气泡放出，松开手，导管口能形成一段水柱，可证明气密性良好；
（4）根据化学反应前后红色固体物质的质量变化可以判断物质的组成情况，故答案为：②③⑤；
（5）在氢气发生器与硬质试管之间应加一个干燥装置，让铜粉在氢气流中冷却，杜绝铜粉的吸湿，
故答案为：反应后，应让铜粉在氢气流中冷却，如没有干燥管，铜粉将吸湿．

点评：本题是一道探究物质组成的题目，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．