Question

15．Cu₂O是一种红色或黄色的粉末，在工业上可用作有机合成催化剂或电子工业材料等．
（1）工业上可以用Na₂SO₃ 还原CuSO₄ 的方法制备Cu₂O，反应控制的温度为100℃～105℃，pH为3.5～5.5，其反应的化学方程式为2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑．也可以用电解法制备，电解时以铜作阳极，氢氧化钠为电解质溶液，写出电解时阳极发生的电极反应：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O．
（2）某同学在实验室发现了一瓶使用过的红色粉末，且实验室中只有Fe₂O₃ 和Cu₂O两种颜色为红色的试剂，因此他就通过实验来探究该红色粉末的成分，已知Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀H₂SO₄生成Cu和CuSO₄ ，在空气中加热生成CuO．
①请完成Cu₂O与稀H₂SO₄反应的化学方程式：
Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄ +H₂O；
②提出合理的假设：
假设1：红色粉末是Fe₂O₃ ；
假设2：红色粉末是Cu₂O；
假设3：红色粉末是Fe₂O₃ 和Cu₂O的混合物．
③设计探究实验：
共选择的试剂：3mol•L^-1 稀H₂SO₄、1mol•L^-1 NaOH溶液、20%的KSCN溶液，3%的H₂O₂ 溶液，稀HNO₃、光亮的铁丝．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量红色粉末于试管中，并加入过量3mol•L-1 稀H2SO4，充分反应后，将上层清液分成两份	（1）若有红色固体剩余，则假设2，3可能成立； （2）若无红色固体剩余，则假设1，3可能成立
若步骤1中有红色固体剩余； 步骤2：取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液	若溶液仍为蓝色，则假设2成立；
若步骤1中有红色固体剩余； 步骤3：取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液	若溶液变为血红色，则假设3成立．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃ 还原CuSO₄ 生成Cu₂O、Na₂SO₄和SO₂；电解时以铜作阳极，铜在阳极放电生成Cu₂O；
（2）①Cu₂O与稀H₂SO₄反应生成Cu和CuSO₄ ，方程式为Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
②根据题意，红色粉末可能是Fe₂O₃ ；也可能是Cu₂O；还可能是二者的混合物；
③取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H₂O₂ 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液，若溶液仍为蓝色，说明溶液中只有Cu²⁺，则假设2成立；若溶液变为血红色，说明溶液中还含有Fe³⁺，则假设3成立．

解答 解：（1）Na₂SO₃ 还原CuSO₄ 生成Cu₂O、Na₂SO₄和SO₂，反应的化学方程式为2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑；
电解时以铜作阳极，铜在阳极放电生成Cu₂O，电极反应式为2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O；
故答案为：2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑；2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O↓+H₂O；
（2）①Cu₂O与稀H₂SO₄反应生成Cu和CuSO₄ ，方程式为Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
故答案为：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O；
②根据题意，红色粉末可能是Fe₂O₃ ；也可能是Cu₂O；还可能是二者的混合物；
故答案为：红色粉末是Cu₂O；
③取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H₂O₂ 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液，若溶液仍为蓝色，说明溶液中只有Cu²⁺，则假设2成立；若溶液变为血红色，说明溶液中还含有Fe³⁺，则假设3成立；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量红色粉末于试管中，并加入过量3mol•L-1 稀H2SO4，充分反应后，将上层清液分成两份	（1）若有红色固体剩余，则假设2，3可能成立； （2）若无红色固体剩余，则假设1，3可能成立
若步骤1中有红色固体剩余； 步骤2：取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液	若溶液仍为蓝色，则假设2成立；
若步骤1中有红色固体剩余； 步骤3：取步骤1充分反应后的上层清液于试管中，加入足量3%的H2O2 溶液，再加入几滴20%的KSCN溶液	若溶液变为血红色，则假设3成立．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化亚铜的制备方案、电解、红色物质的探究，侧重于学生的分析能力的考查，题目难度中等