Question

铜及其化合物一般都具有特征的颜色，例如Cu、Cu₂O呈红色，CuO呈黑色，CuSO₄?5H₂O呈蓝色等．研究性学习小组甲为检测实验室的Cu₂O试样中是否含有Cu进行了认真的探究．
Ⅰ．查阅资料：①Cu₂O属于碱性氧化物；　　　　 ②在空气中灼烧Cu₂O生成CuO；
③Cu₂O在酸性条件下能发生自身氧化还原反应（Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O）．
Ⅱ．设计实验方案：
方案1：取该红色试样溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化
方案2：取该红色试样溶于足量的稀硫酸中，观察是否有残渣
方案3：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色试样置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器中冷却，再称量．如此反复多次直到质量不变，称得最后质量为c g．分析数据，作出合理判断．
（1）请你评价方案1和方案2．如果你认为该方案合理，请简述其工作原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因．______
（2）方案3中，如果a、b、c的关系符合c=______可确认红色粉末是Cu₂O
Ⅲ．研究性学习小组乙，设计了新的探究方案，装置如图所示．

（3）简述新探究方案中，气体发生装置的气密性如何检验（操作、现象、结论）：______
（4）你认为依据新方案测定上述红色试样成分必须获得下列哪些物理量：（选填序号）______　　 ①通入氢气体积； ②反应前，红色试样+硬质试管的总质量；
③完全反应后红色固体+硬质试管的总质量；④实验前，干燥管（含药品）的质量；⑤硬质试管质量；⑥锌粒质量；⑦稀硫酸中含溶质的量；⑧实验后，干燥管（含药品）的质量
（5）有人提出，在氢气发生器与硬质试管之间应加一个干燥装置，你认为______（选填“需要”或“不需要”），简述理由______．

Answer 1

解：（1）根据题目中的已知信，可知铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅰ不合理，铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺，所以方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性条件下能发生自身氧化还原反应，也生成了铜单质，故答案为方案Ⅰ不合理，铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性条件下能发生自身氧化还原反应，也生成了铜单质；
（2）根据铜元素守恒，则Cu₂O～2CuO
144 160
b-a c
解得c=×（b-a），故答案为：（b-a）；
（3）检验装置气密性的方法：关闭活塞，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置漏气，
故答案为：关闭活塞，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置漏气；
（4）根据化学反应前后红色固体物质的质量变化可以判断物质的组成情况，故答案为：②③⑤；
（5）在氢气发生器与硬质试管之间应加一个干燥装置，让铜粉在氢气流中冷却，杜绝铜粉的吸湿，故答案为：需要；反应后，应让铜粉在氢气流中冷却，如没有干燥管，铜粉将吸湿．
分析：Ⅱ、（1）铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu²⁺；Cu⁺在酸性条件下能发生自身氧化还原反应，也生成了铜单质，金属铜和稀硫酸不反应；
（2）根据铜元素守恒知识来计算回答；
Ⅲ、（3）根据大气压强原理来检验装置的气密性；
（4）根据化学反应前后红色固体物质的质量变化可以判断物质的组成情况；
（5）铜粉会吸湿，这样会干扰试验结果．
点评：本题是一道探究物质组成的题目，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度很大．