Question

某研究性学习小组在学习金属铁的相关知识后，为了解铜及其常见化合物的性质，运用类比的思想提出了如下问题，并进行探究．请帮助完成下列有关研究并填写有关空白．
（1）【提出问题】
①铁能与稀硫酸反应产生氢气，铜能吗？铜与浓硫酸会发生反应吗？
②铁在潮湿的空气中易生锈，铜“生锈”需要什么条件？
③氧化铁能够被一氧化碳还原，氧化铜可以吗？氧化铜能直接转化为氢氧化铜吗？氧化铜还有哪些性质？
④有哪些途径可以由铜逐步转变为氢氧化铜？
（2）【查阅资料与问题解决】
①由基础实验4可知常温下铜与稀硫酸不发生反应，具体的实验操作和现象是向装有一小块铜片的试管中滴加稀硫酸至

 

，无明显现象．
铜能与浓硫酸发生反应，其化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+2H₂O+X↑，X为有毒气体，其化学式为

 

．
②铜在潮湿的空气中也能“生锈”形成铜绿，铜绿的主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃．由此可以推测：铜“生锈”过程中，参与反应的物质有铜、氧气、水和

 

．
③氧化铜可以在加热的条件下被一氧化碳等还原成铜，其与一氧化碳反应的化学方程式为

 

，也能在高温条件下与碳发生置换反应，生成一种“温室”气体，该反应的化学方程式为

 

．氧化铜不溶于水，也不能与水直接反应生成氢氧化铜，但能与稀硫酸、稀盐酸等酸发生反应，如其与稀盐酸反应生成氯化铜等物质，该反应的化学方程式为

 

；在高温下，氧化铜还能分解成砖红色的氧化亚铜和氧气，该反应的化学方程式为

 

．
④由铜转化为氢氧化铜，从化学反应的原理看，可以是流程Ⅰ：
Cu

H2SO4

△

CuSO₄

NaOH溶液

Cu（OH）₂
也可以是流程Ⅱ：Cu

O2

△

CuO

H2SO4(稀)

CuSO₄

NaOH溶液

Cu（OH）₂
流程Ⅰ和流程Ⅱ的最后一步是相同的，该步反应的化学方程式为

 

；与流程Ⅰ相比，流程Ⅱ的优点是

 

和

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,金属的化学性质,金属锈蚀的条件及其防护,质量守恒定律及其应用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：本题能使同学们体会到实验探究的一般过程．
①通过实验分析可知：铜不能与稀硫酸发生置换反应，是因为在金属活动性顺序表中，铜排在氢的后面；在Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+2H₂O+X↑中，根据质量守恒定律推知：X为SO₂；
②铜绿的主要成分为 Cu₂（OH）₂CO₃，由此可以推测：铜“生锈”过程中，参与反应的物质是铜、氧气、水和二氧化碳共同作用的结果．
③氧化铜与一氧化碳在加热的条件下生成铜和二氧化碳，高温条件下与碳发生置换反应，生成一种“温室”气体，氧化铜能与稀盐酸发生反应生成氯化铜等物质，在高温下，氧化铜能分解成砖红色的氧化亚铜（Cu₂O）和氧气，注意书写化学方程式配平即可．
④由题目给出的信息可知，与流程I相比，与流程I相比，流程Ⅱ不使用浓硫酸、无二氧化硫生成，流程Ⅱ的优点是：安全、环保等．

解答：解：
（2）①验证常温下铜与稀硫酸不发生反应，应向装有一小块铜片的试管中滴加稀硫酸至铜片完全浸没，通过实验结果分析可知：铜不能与稀硫酸发生置换反应，是因为在金属活动性顺序表中，铜排在氢的后面；在Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+2H₂O+X↑中，根据质量守恒定律推知：X为SO₂；故答案填写：铜片完全浸没；SO₂；
②铜绿的主要成分为 Cu₂（OH）₂CO₃，由此可以推测：铜“生锈”过程中，参与反应的物质是铜、氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，故答案为：二氧化碳；
③氧化铜与一氧化碳在加热的条件下生成铜和二氧化碳，高温条件下与碳发生置换反应，生成一种“温室”气体，氧化铜能与稀盐酸发生反应生成氯化铜等物质，在高温下，氧化铜能分解成砖红色的氧化亚铜（Cu₂O）和氧气，反应的化学方程式分别为：CuO+CO

△   .

Cu+CO₂；C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O；4CuO

高温  .

2Cu₂O+O₂↑
④由题目给出的信息可知，流程Ⅰ和流程Ⅱ的最后一步是相同的，即硫酸铜和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化铜，该步反应的化学方程式为：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；与流程I相比，流程Ⅱ不使用浓硫酸、无二氧化硫生成，其优点是：安全、环保等；故答案为：CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；安全；环保；
故本题答案为：
（2）
①铜片完全浸没；SO₂；
②二氧化碳；
③CuO+CO

△   .

Cu+CO₂；C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O；4CuO

高温  .

2Cu₂O+O₂↑；
④CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；安全；环保；

点评：实验探究题包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．