Question

【题目】某化学研究性学习小组探究与铜有关的物质的性质，过程设计如下：

（提出猜想）

问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜有两性码？

问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，Fe2+的稳定性小于的Fe3+，Cu+的稳定性也小于Cu2+吗？

问题3：硫酸铜溶液呈蓝色，铜与浓硝酸常温下反应生成的溶液也是蓝色吗？

（实验探究）

I. 解决问题1：

（1）实验需配制100mL 0.50mol·L-1 CuSO4溶液，除了天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管以外必需的玻璃仪器是______。

（2）为达到目的，某同学认为只要进行两次实验即可得出结论。请写出实验②的具体内容。

①向盛有CuSO4溶液的试管中滴加NaOH溶液至过量，观察生成的Cu（OH）2沉淀是否溶解；

②_______。

II. 解决问题2的实验步骤和现象如下：

①取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80C～100C得到黑色固体粉末；继续加热至1000C以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜(Cu2O)；

②取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验及现象：

（3）写出氧化亚铜与稀硫酸反应的离子方程式____________________________。

（4）从实验中可得出的结论是：当温度在1000C以上时________（填：Cu2+或Cu+，下同）稳定，在酸性溶液中________稳定。

III. 解决问题3，某同学设计的实验如下：取一铜片装入试管，加入适量的浓硝酸，观察溶液的颜色变化。

（5）另一同学认为此同学设计的实验有缺陷，原因是__________________________。

（6）铜与浓硝酸反应溶液呈绿色，有同学认为这是生成的NO2溶于其中的原因，并试图设计实验排除这种干扰。提出实验方案：向反应后的溶液中通入足量空气。试用化学反应方程式解释其原理：___________________________

Answer 1

【答案】100mL容量瓶 另取实验①中所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀盐酸等）至过量，观察沉淀是否溶解 Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O Cu+ Cu2+ 产生NO2气体，污染环境 4NO2+O2+2H2O=4HNO3

【解析】

（1）实验需配制100mL 0.50mol·L-1 CuSO4溶液，除了天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管以外必需有100mL容量瓶。答案：100mL容量瓶。

（2）要探究氢氧化铜是否具有两性，就要验证Cu(OH)2能否与强酸、强碱溶液反应。向CuSO4溶液加入的NaOH溶液，产生蓝色絮状沉淀。用试管取一定量的沉淀，继续滴加过量的NaOH溶液，观察生成的Cu(OH)2是否溶解；另取上述所得沉淀于试管中，滴加稀硫酸（或稀盐酸等）至过量，观察沉淀是否溶解。答案：另取实验所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀盐酸等）至过量，观察沉淀是否溶解。

Ⅱ.（3）取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在，说明氧化亚铜在酸性条件下发生歧化反应，生成单质铜和二价铜离子的盐溶液，离子方程式为：Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O 。答案：Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O。

（4）从实验中可得出的结论是：80C～100C 时，Cu2+稳定，1000C 以上Cu+稳定；在酸性环境Cu2+稳定，Cu+不稳定。答案：Cu+；Cu2+。

Ⅲ.（5）铜片装入试管，加入适量的浓硝酸，反应生成硝酸铜、水和二氧化氮气体，NO2有毒，不能排放到空气中，所以该同学设计的实验有缺陷。答案；产生NO2气体，污染环境。

（6）因为①3NO2+H2O=NO+2HNO3 ，②2NO+O2=2NO2， ①2+②: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，所以向反应后的溶液中通入足量空气，可以使NO2充分反应生成硝酸，减少干扰。答案：4NO2+O2+2H2O=4HNO3。