Question

15．特活泼金属能否将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，小美、小丽同学做了金属钠与硫酸铜溶液反应的实验．
【实验一】把一块比绿豆略大的金属钠，放人盛有20 毫升硫酸铜溶液的烧杯中，发现金属钠浮在液面上不停打转，并发出嘶嘶声，烧杯发烫，表层溶液中出现了蓝色絮状沉淀，絮状物慢慢下沉渐渐增多，并没有出现紫红色的铜．正准备整理器材，她们突然发现蓝色沉淀渐渐变黑．
【提出问题】生成的黑色固体是什么物质？
【实验二】搭建分离装置，经过过滤、洗涤、干燥，得到少量的黑色粉末．
【查阅资料】常见的黑色不溶于水的固体有：四氧化三铁、二氧化锰、氧化铜、炭粉等．
小丽猜想：黑色固体可能是氧化铜，不可能是四氧化三铁、二氧化锰、炭粉．你认为小丽作出如此判断的依据是根据反应前后元素种类不变（或质量守恒定律）．
小美猜想：黑色固体可能是氧化铜和铜的混合物．依据是量少而又细小的铜粉杂在氧化铜之间可能看不清．
【实验三】为了进一步证实该黑色固体中是否含有铜，她们取少量该粉末放人试管，加人一定量的稀盐酸（稀硫酸或稀H₂SO₄或稀HCl） 溶液，略微加热，发现固体全部消失，从而证实了小丽同学的猜想是正确的．那么蓝色絮状沉淀怎么变成黑色固体的呢？
【查阅资料】
Cu（OH）₂的起始分解温度约66℃．
【实验反思】
至此，谜底全部解开．为确保蓝色沉淀不分解，实验过程中要注意：（1）控制实验的初始温度；（2）放入的金属钠需适量；（3）硫酸铜溶液用量不能太少．

Answer 1

分析 根据不溶性固体和液体分离的一种方法是过滤，根据质量守恒定律考虑蓝色沉淀变成的黑色固体；氧化铜能与酸反应，铜与酸不反应，所以加入酸溶液来判断是否含有铜即可，硫酸铜溶液用量多了可以吸收一部分热量，使溶液温度达不到氢氧化铜分解的温度．

解答 解：不溶性固体和液体分离的一种方法是过滤，所以将不溶性黑色粉末分离出来，可以用过滤的方法．根据质量守恒定律可知反应前后元素种类不变，蓝色沉淀是氢氧化铜，变为黑色，不可能出现铁元素、锰元素和碳元素，因为氢氧化铜中不含有这些元素；氧化铜能与酸反应，铜与酸不反应，所以加入酸溶液，例如加入稀盐酸，发现固体全部消失，说明其中不含有铜，因为铜与盐酸不反应，所以黑色固体是氧化铜，小丽的猜想正确；由于氢氧化铜在66℃开始分解，所以要控制实验的初始温度，低于该温度，由于钠与水反应放出大量的热，所以放入的金属钠需适量，不能太多了，硫酸铜溶液用量多了可以吸收一部分热量，使溶液温度达不到氢氧化铜分解的温度．
故答案为：过滤；根据反应前后元素种类不变（或质量守恒定律）；稀盐酸（稀硫酸或稀H₂SO₄ 或稀HCl）；小丽； 硫酸铜溶液用量不能太少．

点评 解答本题关键是要知道不溶性固体和液体分离的一种方法是过滤，知道反应前后元素种类不变，知道氧化铜能与酸反应，铜与酸不反应，氢氧化铜受热分解生成氧化铜、水，需要达到一定温度才能分解．