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某校化学研究性学习小组为探究铜及其化合物的性质,进行了如下科学探究:
[实验一]:研究性学习小组甲以铜为电极电解饱和食盐水,探究过程如下:
实验过程:按如图装置,接通电源后,阴极产生大量气泡;阳极铜丝由粗变细,不久出现砖红色浑浊,最后在试管底部聚集砖红色沉淀,溶液始终未出现蓝色.
查阅资料:某些铜的化合物有关性质如表所示:
物质性质物质性质
氯化铜浓溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色氯化亚铜白色
氧化亚铜砖红色,在酸性条件下易反应:
Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O.
Cu2O在空气中灼烧生成CuO
氢氧化亚铜橙黄色,不稳定
请回答下列问题:
(1)试管底部砖红色沉淀的化学式为______.
(2)写出电解总反应方程式______ Cu2O+H2
【答案】分析:(1)根据氯化铜、氧化亚铜判断铜的化合价;根据固体颜色判断试管底部橙黄色沉淀的物质成分;
(2)根据放电顺序及实验现象判断生成物,并写出电池反应的化学方程式;
(3)阳极实验目的是验证生成的砖红色沉淀中是否含有Cu,方案1,铜和氧化亚铜都和硝酸反应,不能验证;方案2,依据灼烧前后固体质量变化分析判断;
(4)根据是否改变溶液中硝酸铜的质量分数或溶解气体的浓度判断;要证明是Cu(NO32浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色,一是可设计将溶解的NO2赶走(A、C方案)再观察颜色变化.二是增加溶液中Cu(NO32溶液的浓度(D方案)观察反应后的颜色变化.
解答:解:(1)氯化铜中铜的化合价为+2价,氧化亚铜中铜的化合价为+1价,所以铜的常见正化合价为+1、+2;根据常见铜的化合物颜色判断,试管底部橙黄色沉淀的物质是Cu2O,
故答案为:Cu2O;
(2)电解池中,阴极产生大量气泡;阳极铜丝由粗变细,不久出现砖红色浑浊,最后在试管底部聚集砖红色沉淀,溶液始终未出现蓝色,阴极是溶液中氢离子放电生成氢气,阳极是铜失电子发生氧化反应生成氧化亚铜,反应的化学方程式为:2Cu+H2OCu2O+H2↑,故答案为:2Cu+H2OCu2O+H2↑;
(3)方案1:取少量砖红色沉淀溶于足量的浓硝酸中,铜和氧化亚铜都可以被硝酸氧化为铜离子,溶液呈蓝色,观察溶液颜色变化,不能确定是否含有铜,故不合理;方案2:取一定质量砖红色沉淀在空气中充分灼烧,2Cu+O2=2CuO,2Cu2O+O2=4CuO,依据化学方程式可知,灼烧前后铜和氧化亚铜的质量变化不同,可以根据灼烧前后质量变化进行判断,故合理,
故答案为:不合理,因为铜和氧化亚铜都能与硝酸生成Cu2+;合理,因为等质量的Cu2O与Cu2O、Cu的混合物在空气中灼烧前后质量变化不同;
(4)要证明是Cu(NO32浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色,一是可设计将溶解的NO2赶走(A、C方案)再观察颜色变化.二是增加溶液中Cu(NO32溶液的浓度(D方案)观察反应后的颜色变化,故答案为:B.
点评:本题考查了铜及其化合物性质的分析判断,电解原理的应用试验方案的判断,试验过程中的现象分析应用是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?琼海一模)某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数.
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算.实验中加热至恒重的目的是
保证NaHCO3全部分解
保证NaHCO3全部分解

(2)方案二:按如图装置进行实验.并回答以下问题:

①实验前应先
检查装置的气密性
检查装置的气密性
.分液漏斗中应该装
稀硫酸
稀硫酸
(填“盐酸”或“稀硫酸盐”).D装置的作用是
吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收
吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收

②实验中除称量样品质量外,还需称
C
C
装置(用字母表示)前后质量的变化;
③根据此实验得到的数据,测定结果有较大误差.因为实验装置还存在一个明显缺陷,该缺陷是
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差

(3)方案三:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液,过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:
①过滤操作中,除了烧杯、漏斗外还用到的玻璃仪器有
玻璃棒
玻璃棒

②试验中判断沉淀是否完全的方法是
取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全
取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全

③若加入试剂改为氢氧化钡,已知称得样品9.5g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为
55.8%
55.8%
(保留一位小数).

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容:
乙二酸(HOOC-COOH,可简写为H2C2O4)俗称草酸,易溶于水,属于二元中强酸(为弱电解质),且酸性强于碳酸,其熔点为101.5℃,在157℃升华.为探究草酸的部分化学性质,进行了如下实验:
(1)向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液,观察到有无色气泡产生.该反应的离子方程式为
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O

(2)向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现其溶液的紫红色褪去;①说明乙二酸具有
还原性
还原性
(填“氧化性”、“还原性”或“酸性”);②请配平该反应的离子方程式:
2
2
 MnO4-+
5
5
 H2C2O4+
6
6
 H+=
2
2
 Mn2++
10
10
 CO2↑+
8
8
H2O
(3)将一定量的乙二酸放于试管中,按下图所示装置进行实验(夹持装置未标出):

实验发现:装置C、G中澄清石灰水变浑浊,B中CuSO4粉末变蓝,F中CuO粉末变红.据此回答:
①上述装置中,D的作用是
除去混合气体中的CO2
除去混合气体中的CO2

②乙二酸分解的化学方程式为
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2

(4)该小组同学将2.52g草酸晶体(H2C2O4?2H2O)加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应,测得反应后溶液呈酸性,其原因是
反应所得溶液为NaHC2O4溶液,由于HC2O4-的电离程度比水解程度大,导致溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液呈酸性
反应所得溶液为NaHC2O4溶液,由于HC2O4-的电离程度比水解程度大,导致溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液呈酸性
(用文字简单表述),该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为:
Na+>HC2O4->H+>C2O42->OH-
Na+>HC2O4->H+>C2O42->OH-
(用离子符号表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置己久的小苏打样品中纯碱的质量分数.
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称取剩余固体质量,计算.实验中加热至恒重的目的是
保证NaHCO3全部分解
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(2)方案二:按图装置进行实验.并回答以下问题.
①实验前先
检查装置的气密性
检查装置的气密性
.分液漏斗中应该装
硫酸
硫酸
(“盐酸”或“硫酸”).
D装置的作用是
防止空气中水蒸气、CO2进入C管被吸收
防止空气中水蒸气、CO2进入C管被吸收

②实验中除称量样品质量外,还需称
C
C
装置前后质量的变化.
③根据此实验得到的数据,测定结果有误差.因为实验装置还存在一个明显缺陷,该缺陷是
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差
装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差

(3)方案三:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液.过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:
①过滤操作中,除了烧杯,漏斗外,还用到的玻璃仪器有
玻璃棒
玻璃棒

②实验中判断沉淀是否完全的方法是
取少量上层清液,滴加少量BaCl2溶液,如无白色沉淀说明沉淀完全
取少量上层清液,滴加少量BaCl2溶液,如无白色沉淀说明沉淀完全

③已知称得样品21.2g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为
50%
50%

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年黑龙江哈尔滨市第六中学高三上学期期末考试化学试卷 题型:填空题

(14分)某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数。
(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算。实验中加热至恒重的目的是                                                
(2)方案二:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液,过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:
①过滤操作中,除了烧杯、漏斗外还用到的玻璃仪器有______________________;
②试验中判断沉淀是否完全的方法是_______________________________________
③若加入试剂改为氢氧化钡,已知称得样品9.5g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为_________________(保留一位小数)。

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科目:高中化学 来源:2012届黑龙江哈尔滨市高三上学期期末考试化学试卷 题型:填空题

(14分)某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数。

(1)方案一:称取一定质量的样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算。实验中加热至恒重的目的是                                                

(2)方案二:称取一定量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解,向小烧杯中加入足量氯化钡溶液,过滤洗涤,干燥沉淀,称量固体质量,计算:

①过滤操作中,除了烧杯、漏斗外还用到的玻璃仪器有______________________;

②试验中判断沉淀是否完全的方法是_______________________________________

③若加入试剂改为氢氧化钡,已知称得样品9.5g,干燥的沉淀质量为19.7g,则样品中碳酸钠的质量分数为_________________(保留一位小数)。

 

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