Question

【題目】I.回答下列問題：

（1）欲量取20.00 mL KMnO4酸性溶液，應選用的儀器是________________。

（2）中和熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、_____________、___________。

（3）在測定硫酸銅晶體中結晶水含量的實驗中，稱量操作至少要進行__________次。

II.氫氧化銅是一種常用試劑。例如，利用新制氫氧化銅驗證醛類物質的還原性。

（1）新制氫氧化銅懸濁液的配制。實驗室制取氫氧化銅懸濁液的操作方法：在試管里加入10%的氫氧化鈉溶液2 mL，滴入2%的硫酸銅溶液4～6滴，振蕩即成。這樣操作的目的是________________________________________________________________________________。

下面是三個研究性學習小組分別從不同層面開展的研究性學習活動：

（2）研究性學習小組甲：對教材實驗結論“乙醛與新制氫氧化銅反應生成的紅色沉淀是Cu2O”提出質疑，他們認為紅色沉淀不一定是氧化亞銅。為了確定紅色沉淀的成分，開展了如下研究，提出猜想：_______________________________________________。

查閱資料：①氧化亞銅屬于堿性氧化物；②+1價的銅離子在酸性條件下易發生自身氧化還原反應，生成+2價的銅離子和單質銅；③在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅。

設計方案：

方案1：取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化。

方案2：取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘渣。

方案3：稱取紅色沉淀a g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器里冷卻，再稱量，反復多次至固體恒重，稱得質量為b g，比較a、b關系。

方案4：取該紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色銀析出。

你認為合理的方案是____________________________。

（3）研究性學習小組乙針對甲的質疑，設計新的探究方案，裝置如下圖所示。

你認為要測定上述紅色沉淀成分必須測定下列哪些物理量(只填序號)：________________。

①通入氫氣體積；②反應前，紅色沉淀 + 硬質玻璃管的總質量；③完全反應后紅色固體 + 硬質玻璃管的總質量；④實驗前，干燥管質量；⑤硬質玻璃管質量；⑥鋅粒質量；⑦稀硫酸中含溶質的量；⑧實驗后，干燥管質量。

（4）研究性學習小組丙上網查閱新聞得知：“2005年諾貝爾化學獎授予了三位研究綠色化學的科學家”。綠色化學強調對環境友好，實現零排放。“變廢為寶”符合綠色化學要求。他們收集上述紅色沉淀制備化學試劑：藍礬。請你幫助他們設計一個簡單且符合綠色化學要求的實驗方案：____________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 酸式滴定管 量筒 環形玻璃攪拌棒 4 確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀 紅色沉淀可能是銅或銅與氧化亞銅的混合物(或紅色固體中可能含有銅) 方案3 ②③⑤ 在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發、結晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分

【解析】試題分析：本題考查化學儀器的使用，中和熱的測定，硫酸銅晶體中結晶水含量的測定，實驗方案的設計和評價。

I（1）量取溶液的體積為20.00mL，用滴定管不能用量筒；KMnO4溶液具有強氧化性，會腐蝕堿式滴定管的橡膠管，所以應選用酸式滴定管。

（2）中和熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、量筒、環形玻璃攪拌棒。

（3）測定硫酸銅晶體中結晶水含量的實驗中，要進行的稱量操作依次為：稱空坩堝的質量，稱坩堝和硫酸銅晶體的質量，為了證明硫酸銅晶體已完全失去結晶水，加熱后至少要稱坩堝和失結晶水后固體的質量兩次；所以稱量操作至少進行4次。

II（1）配制新制氫氧化銅懸濁液，確保NaOH過量，使氫氧化銅呈懸濁狀。

（2）由于沉淀為紅色，所以紅色沉淀除可能是Cu2O外，還可能是Cu或Cu和Cu2O的混合物。

（3）方案1：Cu與稀HNO3反應的化學方程式為3Cu+8HNO3（�。�=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，反應后溶液呈藍色；Cu2O與稀HNO3反應的化學方程式為3Cu2O+14HNO3（稀）=6Cu（NO3）2+2NO↑+7H2O，反應后溶液也呈藍色；無論紅色沉淀是Cu2O、Cu還是Cu和Cu2O的混合物，與足量稀硝酸反應后溶液都呈藍色，不合理。

方案2：Cu與稀硫酸不反應；根據資料②，Cu2O與稀硫酸反應的化學方程式為Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O；無論紅色沉淀是Cu2O、Cu還是Cu和Cu2O的混合物，與足量稀硫酸作用后都有殘渣，不合理。

方案3：若ag為Cu，Cu在空氣中灼燒發生反應：2Cu+O22CuO，充分反應后稱得的質量b=a；若ag為Cu2O，根據資料③，Cu2O在空氣中灼燒發生的反應為：2Cu2O+O24CuO，充分反應后稱得的質量b=a；若ag為Cu和Cu2O的混合物，在空氣中灼燒充分反應后稱得的固體質量ba，方案合理。

方案4：無論紅色沉淀是Cu2O、Cu還是Cu和Cu2O的混合物，加入酸化的AgNO3溶液都會觀察到有銀白色的銀析出，不合理。

根據上述分析合理的方案是方案3。

（3）根據實驗裝置圖分析，乙是利用H2與紅色沉淀作用來探究紅色沉淀的組成。由于實驗操作的要點是：先通氫氣趕盡裝置中空氣后再加熱，實驗結束撤離酒精燈后還要繼續通氫氣直至硬質玻璃管冷卻，所以實驗中使用的H2是過量的，無需測定①⑥⑦；由鋅和稀硫酸反應制得的H2中混有的H2O（g）也能被干燥管中的硫酸銅吸收，同時外界空氣中的H2O（g）也能被硫酸銅吸收，所以不能測定硫酸銅的增重來說明生成的H2O，無需測定④⑧；只能測定②③⑤，通過測定通入H2反應前后固體質量的變化來說明；設紅色沉淀的質量為m，若紅色沉淀為Cu，通入H2充分作用后，固體質量仍為mg；若紅色沉淀為Cu2O，通入H2充分作用后，固體質量為mg；若紅色沉淀為Cu和Cu2O的混合物，通入H2充分作用后，固體質量在mg~mg之間。

（4）為了符合綠色化學的要求，不產生大氣污染物，選擇稀硫酸，結合Cu的性質和資料中Cu2O的性質，應先將紅色沉淀加熱轉化成CuO，再與稀硫酸作用。實驗方案為：在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發、結晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分。