Question

化学兴趣小组在实验中发现：将锌粒放入CuSO₄溶液中一段时间，锌粒表面附着了一层松散的黑色粉末状物质，而不是预期的红色物质．通过查阅资料秀讨论，大家认为黑色物质可能由Cu、CuO和Zn组成．同学们以黑色物质进行探究．
Ⅰ．小组成员认为黑色物质中含有氧化铜，是反应过程中生成的Cu（OH）₂分解产生的．请说明反应过程中产生Cu（OH）₂的原因

 

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Ⅱ．兴趣小组对黑色粉末状物质的组成进行了实验探究．请完成下列实验报告．
限定实验仪器与试剂：1g 黑色粉末、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹、稀H₂SO₄、浓HNO₃、稀NaOH溶液、蒸馏水．
实验报告
（1）实验课题：探究黑色粉末的组成
（2）设计实验方案（不要在答题卡上作答）
（3）实验过程

实验操作	预期现象与结论

（4）实验讨论：根据以上探究结果，如果在锌与CuSO₄溶液的知识中获得预期的红色物质，改进的方法是

 

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Answer 1

分析：Ⅰ、黑色物质中含有氧化铜是反应过程中生成的Cu（OH）₂分解产生的，生成氢氧化铜的原因是硫酸铜溶液中水解显酸性，锌和酸反应促进水解，生成氢氧化铜；
Ⅱ、（3）黑色物质可能由Cu、CuO和Zn组成，可以将粉末放入试管中加入足量硫酸若有气体生成说明含有锌，若溶液呈蓝色证明含有氧化铜，通过过滤再加入 浓硝酸反应生成红棕色气体证明含有铜，据此设计实验步骤进行验证；
（4）依据生成黑色氧化铜的原因，可以设计检验过程中先加入稀硫酸抑制硫酸铜溶液的水解，再加入锌发生置换反应．

解答：解：Ⅰ．黑色物质中含有氧化铜是反应过程中生成的Cu（OH）₂分解产生的，生成氢氧化铜的原因是硫酸铜溶液中水解显酸性，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，锌和酸反应促进水解，生成氢氧化铜沉淀，
故答案为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入金属锌，与H⁺反应，降低H⁺浓度，使平衡向正方向移动，生成Cu（OH）₂沉淀；
Ⅱ．（3）黑色物质可能由Cu、CuO和Zn组成，可以将粉末放入试管中加入足量硫酸若有气体生成说明含有锌，若溶液呈蓝色证明含有氧化铜，通过过滤再加入 浓硝酸反应生成红棕色气体证明含有铜，实验设计步骤为：将粉末放入试管中，加入足量3 mol?L^-1H₂SO₄，充分震荡，有气体产生 含有Zn，溶液呈蓝色 含有CuO，过滤向红色固体中加入浓硝酸，溶液呈蓝色并有红棕色气体放出 含有Cu，
故答案为：

实验操作	预期现象与结论
（a）将粉末放入试管中，加入足量 3 mol?L-1H2SO4，充分震荡 （b）过滤向红色固体中加入浓硝酸	有气体产生   含有Zn 溶液呈蓝色   含有CuO 溶液呈蓝色并有红棕色气体放出  含有Cu

（4）生成黑色氧化铜的原因是铜离子的水解生成的氢氧化铜分解造成，所以先加入稀硫酸抑制铜离子的水解，再加入锌反应得到预期的红色铜析出现象，
故答案为：往CuSO₄溶液中加入适量稀硫酸是溶液呈酸性，抑制Cu²⁺水解．

点评：本题考查了物质性质的应用，反应产物的成分实验分析验证方法的设计方法，掌握物质性质和反应现象是解题关键，题目难度中等．