Question

堿式碳酸銅是一種綠色的固體，受熱分解成黑色固體物質、二氧化碳和水．這種黑色固體的成分是什么呢？亮亮與間學們進行以下探究：
[猜想]：該黑色固體可能氧化銅，也可能是氧化銅和炭的混合物．
[設計與實驗]

實驗步驟	實驗現象	結論和化學方程式
亮亮同學取少量黑色固體，放入試管中，加入足量的稀硫酸，微熱．	黑色固體完全消失，溶液變______色．	此黑色固體是氧化銅．該反應的化學方程式為______

接著小明與同學們用氫氣還原氧化銅制取銅．
（1）要制得純凈的氫氣，小明應選用的藥品是______
A、鐵和稀硫酸  B、鋅和濃鹽酸  C、鎂和稀硫酸D、鋅和稀硫酸
（2）實驗開始時，應先通入一會兒______，然后再加熱，這樣操作的目的是______
（3）實驗結束后，小方同學對還原后的紅色物質產生了興趣，該紅色物質一定是單質銅嗎？
查閱有關資料獲知：氫氣與氧化銅在加熱條件下能生成氧化亞銅（Cu₂O），氧化亞銅也呈紅色，且能與稀硫酸反應生成硫酸銅、銅和水．
為此，小方同學靠后做了兩次實驗，第一次稱取4.0g氧化銅進行實驗，得到了3.3g紅色物質；第二次同樣用4.0g氧化銅進行實驗，得到了3.2g紅色物質．
①小方通過對所得實驗數據迸行計算分析后知t第二次實驗得到的紅色物質全部是銅，第一次得到的紅色物質除銅外，還含有氧化亞銅．小方的分析依據是______．
②隨后，他用化學實驗方法驗證了上述分析結果的正確性．其驗證方法是（簡要寫出操作現象、結論）______
③從上述實驗中，小方獲得以下結論：在氫氣還原氧化銅實驗中，若還原不充分，一會得到紅色氧化亞銅，請寫出氫氣還原氧化銅生成氧化亞銅的化學方程式______ Cu₂O+H₂O

Answer 1

【答案】分析：[設計實驗]因為固體全部溶解可判斷該固體是氧化銅，與硫酸反應會生成硫酸銅的藍色溶液；
（1）從金屬活動性順序以及酸的性質分析判斷；
（2）氫氣是可燃性氣體不能與氧氣或空氣混合否則點燃火加熱時易發生爆炸；
（3）①利用4.0g氧化銅中銅元素的質量，結合元素守恒的知識判斷紅色物質的成分即可；
②依據氧化銅能與稀硫酸反應生成藍色溶液進行分析探討即可；
③類比氫氣還原氧化銅的反應方程式對氫氣還原氧化亞銅的方程式進行書寫即可；
解答：解：[設計實驗]因為碳不能與稀硫酸反應，所以固體全部溶解可判斷該固體是氧化銅，氧化銅與硫酸反應會生成硫酸銅和水并形成藍色溶液；
（1）鐵的活動性較弱制取氫氣較慢，鎂的活動性較強制取氫氣速度較快，濃鹽酸易揮發會導致制取的氫氣不純，只有鋅與稀硫酸制取的氫氣較純凈且速度適宜實驗；
（2）氫氣是可燃性氣體不能與氧氣或空氣混合否則點燃火加熱時易發生爆炸，所以實驗開始時，應先通入一會兒氫氣以排凈裝置內的空氣，防止爆炸的產生；
（3）①利用化學式的計算可知4.0g氧化銅中銅元素的質量等于4.0g×=3.2g，依據元素守恒的知識可判斷紅色物質的成分中含有的銅的質量也應是3.2g，所以第二次生成的紅色物質是銅，第一次有氧化亞銅生成；
②因為氧化銅能與稀硫酸反應可生成藍色的硫酸銅溶液而氧化亞銅不能，所以用產物與稀硫酸反應可判斷分析結果的準確性；
③類比氫氣還原氧化銅的反應方程式對氫氣還原氧化亞銅的方程式是：2CuO+H₂Cu₂O+H₂O；
故答案為：（1）藍色； CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
（1）D
（2）H₂；防止加熱時發生爆炸
（3）①4gCuO中含有的銅元素質量為3.2g，所以生成銅的質量為3.2g．
②分別取兩種紅色固體于試管中，加入稀硫酸，第一次試管中溶液不變藍，第二次試管中溶液變藍．
③2CuO+H₂Cu₂O+H₂O
點評：在研究物質組成時，通過定性的探究實驗不能確定某組成成分時，可通過定量研究加以判斷；定量研究時，質量守恒思想是進行推斷的根本依據．