Question

某校化学研究性学习小组为探究铜及其化合物的性质，进行了如下科学探究：
[实验一]：研究性学习小组甲以铜为电极电解饱和食盐水，探究过程如下：
实验过程：按如图装置，接通电源后，阴极产生大量气泡；阳极铜丝由粗变细，不久出现砖红色浑浊，最后在试管底部聚集砖红色沉淀，溶液始终未出现蓝色．
查阅资料：某些铜的化合物有关性质如表所示：

物质	性质	物质	性质
氯化铜	浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色	氯化亚铜	白色
氧化亚铜	砖红色，在酸性条件下易反应： Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O． Cu2O在空气中灼烧生成CuO	氢氧化亚铜	橙黄色，不稳定

请回答下列问题：
（1）试管底部砖红色沉淀的化学式为______．
（2）写出电解总反应方程式______ Cu₂O+H₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）根据氯化铜、氧化亚铜判断铜的化合价；根据固体颜色判断试管底部橙黄色沉淀的物质成分；
（2）根据放电顺序及实验现象判断生成物，并写出电池反应的化学方程式；
（3）阳极实验目的是验证生成的砖红色沉淀中是否含有Cu，方案1，铜和氧化亚铜都和硝酸反应，不能验证；方案2，依据灼烧前后固体质量变化分析判断；
（4）根据是否改变溶液中硝酸铜的质量分数或溶解气体的浓度判断；要证明是Cu（NO₃）₂浓度过低或是溶解了NO₂导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO₂赶走（A、C方案）再观察颜色变化．二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的浓度（D方案）观察反应后的颜色变化．
解答：解：（1）氯化铜中铜的化合价为+2价，氧化亚铜中铜的化合价为+1价，所以铜的常见正化合价为+1、+2；根据常见铜的化合物颜色判断，试管底部橙黄色沉淀的物质是Cu₂O，
故答案为：Cu₂O；
（2）电解池中，阴极产生大量气泡；阳极铜丝由粗变细，不久出现砖红色浑浊，最后在试管底部聚集砖红色沉淀，溶液始终未出现蓝色，阴极是溶液中氢离子放电生成氢气，阳极是铜失电子发生氧化反应生成氧化亚铜，反应的化学方程式为：2Cu+H₂OCu₂O+H₂↑，故答案为：2Cu+H₂OCu₂O+H₂↑；
（3）方案1：取少量砖红色沉淀溶于足量的浓硝酸中，铜和氧化亚铜都可以被硝酸氧化为铜离子，溶液呈蓝色，观察溶液颜色变化，不能确定是否含有铜，故不合理；方案2：取一定质量砖红色沉淀在空气中充分灼烧，2Cu+O₂=2CuO，2Cu₂O+O₂=4CuO，依据化学方程式可知，灼烧前后铜和氧化亚铜的质量变化不同，可以根据灼烧前后质量变化进行判断，故合理，
故答案为：不合理，因为铜和氧化亚铜都能与硝酸生成Cu²⁺；合理，因为等质量的Cu₂O与Cu₂O、Cu的混合物在空气中灼烧前后质量变化不同；
（4）要证明是Cu（NO₃）₂浓度过低或是溶解了NO₂导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO₂赶走（A、C方案）再观察颜色变化．二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的浓度（D方案）观察反应后的颜色变化，故答案为：B．
点评：本题考查了铜及其化合物性质的分析判断，电解原理的应用试验方案的判断，试验过程中的现象分析应用是解题关键，题目难度中等．