Question

Ⅰ．回答下列問題：
（1）欲量取20.00mL Na₂CO₃溶液，應選用的儀器是

堿式滴定管

．
（2）中和熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、

環形玻璃攪拌棒

、

量筒

．
（3）在測定硫酸銅晶體中含量的實驗中，稱量操作至少要進行

4

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2mL，滴入2%的硫酸銅溶液4～6滴，振蕩即成．這樣操作的目的是

確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀

．
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：

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）

．
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：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ag，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器里冷卻，再稱重，反復多次至到固體恒重，稱得質量為bg，比較a，b關系
方案4：取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

方案3

．
（3）研究性學習小組乙針對小組甲的質疑，設計新的探究方案，裝置如圖所示．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）：

②③⑤

．
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：

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

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根據鹽類的水解規律解答；
（2）根據量熱計的構造和實驗步驟來確定實驗的儀器；
（3）實驗中為準確測定結晶水的值，應分別測定坩堝的質量、坩堝與晶體的總質量，以此測定晶體的質量，然后稱量加熱后坩堝與固體總質量，之后再加熱，至少再稱一次以判斷晶體是否完全分解，所以至少稱量4次；
Ⅱ．（1）根據新制氫氧化銅驗證醛類物質的還原性的實驗原理和對氫氧化銅懸濁液的配制要求解答；
（2）Ⅰ、緊緊圍繞“紅色”來猜想，因為銅也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物．
【設計方案】：方案1：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應，進行分析；
方案2：Cu₂O與稀硫酸反應有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應有殘渣，進行解答；
方案3：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質量不同；用極值法進行分析解答；
確定紅色沉淀物；
方案4：酸化的硝酸銀溶液相當于稀硝酸，銅無法與銀離子反應；解答此題時，應知道測定的原理；用此裝置測定物質組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應的化學方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結合裝置圖和化學方程式，硬質玻璃管+其中固體在反應前后質量差是Cu₂O中O的質量，通過氧的質量可求出Cu₂O的質量，再進一步判斷是否含有Cu；一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質的方法，因為在用氫氣還原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應，部分氫氣會白白浪費掉，所以實際參加反應氫氣的量很難測定；
（4）根據綠色化學的理念設計化學實驗；

解答：Ⅰ．（1）根據鹽類水解的規律，無弱不水解，有弱才水解，越弱越水解，誰強顯誰性，Na₂CO₃為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，所以用堿式滴定管，
故答案為：堿式滴定管；
（2）中和熱測定的實驗中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、攪拌器以及量筒，
故答案為：環形玻璃攪拌棒、量筒；
（3）實驗中為準確測定結晶水的值，應分別測定坩堝的質量、坩堝與晶體的總質量，以此測定晶體的質量，然后稱量加熱后坩堝與固體總質量，之后再加熱，至少再稱一次以判斷晶體是否完全分解，所以至少稱量4次，
故答案為：4；
Ⅱ．（1）配制氫氧化銅懸濁液時NaOH一定要過量，否則氫氧化銅受熱會分解生成黑色的氧化銅，所以這樣的操作確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀，
故答案為：確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀；
（2）Ⅰ、緊緊圍繞“紅色”來猜想，因為銅也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物；
【設計方案】：方案1：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應，得到藍色溶液，所以方案1不行；
方案2：Cu₂O與稀硫酸反應有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應有殘渣，所以方案2不行；
方案3：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質量不同．
agCu在空氣中灼燒，完全反應后質量變為

5

4

ag，agCu₂O在空氣中灼燒，完全反應后質量變為

10

9

ag，所以ag紅色沉淀在空氣中灼燒完全反應后，當b為

5

4

ag時紅色沉淀Cu；當b為

10

9

ag，時紅色沉淀 Cu₂O；當

10

9

a g＜b＜

5

4

a g，時紅色沉淀為兩者混合物，所以方案3合理，
方案4：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，銅和稀硝酸反應，銅無法與銀離子反應，所以方案4不行；
故答案為：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；
（3）解答此題時，應知道測定的原理；用此裝置測定物質組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應的化學方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結合裝置圖和化學方程式，硬質玻璃管+其中固體在反應前后質量差是Cu₂O中O的質量，通過氧的質量可求出Cu₂O的質量，再進一步判斷是否含有Cu；此法需要測定的數據：②③⑤；
一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質的方法，因為在用氫氣還原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應，部分氫氣會白白浪費掉，所以實際參加反應氫氣的量很難測定，
故答案為：②③⑤；
（4）銅在空氣中灼燒生成CuO，加入足量稀硫酸溶解，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，提取硫酸銅晶體的方法用蒸發結晶的方法，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分，
故答案為：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；

點評：本題主要考查了一些實驗操作，掌握實驗的原理及正確的操作是解題的關鍵，題目難度中等．