Question

【題目】某學習小組對舊銅器上的綠色銹斑產生了探究興趣。

(一)對綠色銹斑的探究

（查閱資料）①無水硫酸銅為白色粉末，遇水變藍；②堿石灰是 CaO 和 NaOH 的固體混合物；③綠色銹斑 的主要成分是堿式碳酸銅（Cu2(OH)2CO3），受熱易分解。

（探究過程）

實驗1：取一定量的堿式碳酸銅放入試管中并加熱，發現試管中的固體由綠色變成黑色，同時試管壁上有無色 液滴出現。

猜想： (1)從元素守恒角度分析，該黑色固體可能是①碳粉；②氧化銅；③ ___________________。

(2)從元素守恒角度分析，生成的氣態物質可能是水和 CO2 的混合氣體。

實驗 2：取少量實驗 1 中的黑色固體物質于試管內，加入足量稀硫酸并加熱，觀察到 ___________________ ， 則猜想②正確。

實驗 3：同學們選擇如下裝置探究反應生成的氣體成分。

實驗步驟：(1)打開 A 中活塞，通入一段時間的空氣；

(2)關閉活塞，連接裝置，其連接順序為 A→_____→______________；

(3)點燃酒精燈，充分加熱后，停止加熱。

現象與結論：根據實驗現象可知，堿式碳酸銅分解還生成了二氧化碳和水。

則 A 中玻璃管內反應的化學方程式為 ________________________________________ ；

B 中反應的化學方程式為 _______________________________________________________ ；

反思與評價：A 裝置中 U 形管內堿石灰的作用是 _______________________________________ ；

(二)用銹蝕嚴重的廢銅屑為原料，回收銅

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

資料 2：回收銅的兩種實驗方案。

反思與評價：

(1)步驟Ⅱ反應的化學方程式為 ____________________________________ 。

(2)溶液 A 中的主要離子有 ____________________________________(寫出離子符號)。

(3)理論上兩種方案獲得銅的質量比較：方案一 ___________________________方案二(選填“＞、=、＜”)。

(4)方案二優于方案一的理由是_____________________________________________________________(答一點)。

Answer 1

【答案】碳粉和氧化銅的混合物 黑色固體全部溶解形成藍色溶液 C B Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑ CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 除去空氣中的水分和二氧化碳，防止對產物的檢驗造成干擾 CuO+CO Cu+CO2 H+、SO42﹣、Cu2+ = 對環境污染小、節約能源等

【解析】

本題主要考查物質的性質，綜合性較強，解答時要根據各種物質的性質，結合各方面條件進行分析、判斷，從而得出正確的結論。

（一）：探究過程：

（1）從元素守恒角度分析，該黑色固體可能是①碳粉；②氧化銅；③碳粉和氧化銅的混合物；

（2）若猜想②正確，黑色固體中只有氧化銅，沒有碳，氧化銅與硫酸在加熱時生成了可溶解的氯化銅和水。取少量實驗1中的黑色固體物質于試管內，加入足量稀硫酸并加熱，觀察到黑色固體全部溶解形成藍色溶液，則猜想②正確；

實驗步驟：

（2）根據質量守恒定律，反應生成氣體可能有水和二氧化碳，關閉活塞，連接裝置時，應該先檢驗水，后檢驗二氧化碳，因此其連接順序為A→C→B；

（3）根據實驗現象可知，堿式碳酸銅分解還生成了二氧化碳和水，則A中玻璃管內堿式碳酸銅分解生成了氧化銅、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑；B中的反應是二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式為：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

反思與評價：

本實驗是檢驗堿式碳酸銅分解產物，空氣中的水和二氧化碳對實驗有干擾。堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳，因此A裝置中U形管內堿石灰的作用是除去空氣中的水分和二氧化碳，防止對產物的檢驗造成干擾；

（二）反思與評價：

（1）步驟Ⅱ中氧化銅和一氧化碳在加熱條件下反應生成銅和二氧化碳，反應的化學方程式為：CuO+CO Cu+CO2；

（2）廢銅屑中的堿式碳酸銅與硫酸發生了：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑，溶液A中存在生成硫酸銅和過量的硫酸，溶液A中存在的主要離子有氫離子、硫酸根離子和銅離子，符號分別是：H+、SO42﹣、Cu2+；

（3）理論上兩種方案獲得銅的質量比較：根據化學反應和質量守恒定律可知，由于都沒有銅元素的損失，因此生成的銅的質量是方案一=方案二；

（4）方案二的化學反應是在常溫下進行，方案一的化學反應是在加熱和高溫下進行。方案二優于方案一的理由是對環境污染小、節約能源等。