Question

16．小明发现家中一枚戒指生满了铜绿，他和同学利用这枚戒指展开了研究性学习．
[查阅资料]真金在空气中不会生锈，生满铜绿的“金戒指”材质为铜锌合金；
铜长期露置在潮湿的空气中能生成铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜，碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H₂O和CO₂．据上述资料可推知，碱式碳酸铜由四种元素组成．
[实验探究]将该枚戒指加入过量稀盐酸中，有气泡产生，溶液由无色逐渐变为蓝绿色．
（1）小明认为：气体中除了含有CO₂，还可能含有少量氢气．实验室常用点燃的方法检验这种可能含有的气体．
（2）小红认为蓝绿色溶液中的溶质只有氯化锌．小华认为溶液中的溶质除了氯化锌外，还应该含有CuCl₂、HCl．他取适量上述蓝绿色溶液，加入光亮的铁片，观察到了现象：有红色物质析出，②溶液颜色变浅，证实了自己的观点．
（3）小娟取适量新制的FeCl₂溶液，加入锌粒，一段时间后，溶液颜色变浅．结合小华的实验可推知：铁、锌、铜三种金属的活动性由弱到强的顺序是Cu＜Fe＜Zn．
（4）小明想进一步探究“金戒指”中铜元素的含量，取一枚同材质的“金戒指”，称得质量为3.8g．在老师的指导下，将“金戒指”经浓硝酸氧化、碱化等步骤处理后，最终得到纯净的氧化铜，称得质量仍然为3.8g（实验过程中铜元素损失忽略不计）．则“金戒指”中铜元素的质量分数是80%．

Answer 1

分析 根据碱式碳酸铜受热易分解生成物及质量守恒定律分析碱式碳酸铜组成元素．
（1）从戒指的成分和探究过程中加入过量的酸来考虑答案．
（2）根据溶液的颜色和前面加入的过量的酸，说明溶液中还含有氯化铜和盐酸，这两种物质都能和铁反应并伴随不同的现象．
（3）根据金属活动性顺序的应用，排在前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来．
（4）根据氧化铜中氧元素的质量求出“金戒指”中铜元素的质量分数．

解答 解：碱式碳酸铜受热易分解生成CuO、H₂O和CO₂三种物质，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，故碱式碳酸铜是有碳，氢，氧，铜四种元素组成的；
（1）戒指的成分中有锌，故能和盐酸反应放出H₂，由于氢气具有可燃性，常用点燃的方法来检验．
（2）碱式碳酸铜能和盐酸反应生成氯化铜，同时盐酸是过量的，故蓝色溶液中还含有CuCl₂ HCl等溶质；
氯化铜和铁反应能置换出红色的铜，盐酸和铁反应放出氢气，故反应现象是：有气泡产生；有红色物质析出；
（3）由上实验过程可知，锌能置换出铁，铁能置换出铜，故金属活动性由弱到强为：Cu＜Fe＜Zn．
（4）氧化铜中铜元素的质量为：3.8g×$\frac{64}{64+16}×100%$=3.04g
据铜元素守恒知：“金戒指”中铜元素的质量分数是：$\frac{3.04g}{3.8g}×100%$=80%
故答为：四；（1）H₂，点燃；（2）CuCl₂ HCl；有气泡产生  ②有红色物质析出，溶液颜色变浅；（3）Cu＜Fe＜Zn；（4）80%．

点评 本题从物质的元素组成，物质的化学性质，如何分析溶液的成分，物质的检验，金属活动性顺序的应用等方面进行考查，容量大，难易程度成阶梯上升，是一道很好的大题．