Question

堿式碳酸銅[化學(xué)式Cu₂（OH）₂CO₃，相對分子質(zhì)量為222]加熱完全分解后生成的黑色固體是什么？甲、乙、丙、丁四位同學(xué)對此進行探究．請你與他們一起，踏上探究之路．
（1）他們稱取了2.5g堿式碳酸銅在試管中加熱使之完全分解，冷卻至室溫后，稱量黑色固體產(chǎn)物質(zhì)量為1.8g．結(jié)合堿式碳酸銅的化學(xué)式，他們對黑色固體產(chǎn)物做出以下猜想：
a、可能是氧化銅；　　b、可能是炭粉；　 c、可能是氧化銅和炭粉的混合物．他們做出以上猜想的依據(jù)是______．
（2）甲同學(xué)從資料中得知：碳、氫氣、一氧化碳在加熱或高溫條件下都能奪取一些金屬氧化物中的氧，使其變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)．他認(rèn)為猜想C可以排除，理由是______．
（3）乙同學(xué)通過對得到的實驗數(shù)據(jù)進行計算分析．排出了猜想b，他的理由是______．
（4）黑色固體究竟是什么？
丙同學(xué)設(shè)計的實驗方案：向盛有少量該黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩后，靜置觀察．黑色固體消失，溶液變藍．丁同學(xué)設(shè)計的實驗方案（如右圖所示）：在盛有少量該黑色固體的玻璃管中，通入一氧化碳后加熱．黑色固體逐漸變成光亮的紅色，澄清石灰水變渾濁．他們根據(jù)實驗現(xiàn)象都得出結(jié)論：黑色固體是氧化銅．丙、丁兩同學(xué)的實驗方案，______
（填丙同學(xué)或丁同學(xué)）較好，談?wù)勀愕目捶ǎ篲_____．（簡答一條）
（5）科學(xué)探究的方法和途徑有多種，只要善于思考，就會有驚喜的發(fā)現(xiàn)．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行計算分析，也可以得出結(jié)論：黑色固體是氧化銅．理由是______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后元素的種類不變；堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；結(jié)合題目信息（黑色粉末）可知，氧化銅和碳都是黑色固體；所以黑色物質(zhì)可以是題目所說的三種情況
（2）氧化銅和碳在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)生成銅和二氧化碳，所以在高溫條件下，氧化銅和碳不會同時存在
（3）2.5g堿式碳酸銅中碳元素的質(zhì)量為：2.5g×≈0.14g＜1.8g 堿式碳酸銅中碳元素質(zhì)量小于黑色固體的質(zhì)量，所以不可能是碳
（4）丁同學(xué)方案一氧化碳還原氧化銅需加熱，一氧化碳有毒，逸散到空氣中會污染空氣等．故丙同學(xué)方案好
（5）設(shè)2.5g堿式碳酸銅能得到氧化銅的質(zhì)量為x，根據(jù)質(zhì)量守恒
Cu₂（OH）₂CO₃～2CuO
222 2×80
2.5g x
x≈1.8g 與生成黑色固體的質(zhì)量相等，則黑色固體產(chǎn)物為氧化銅．
2.5g堿式碳酸銅可轉(zhuǎn)化為CuO的質(zhì)量為：2.5g×與生成黑色固體質(zhì)量相等，故黑色固體產(chǎn)物為氧化銅
故答案為：（1）①化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變且氧化銅和炭粉都是黑色固體
（2）①炭粉與氧化銅在加熱或高溫的條件下能發(fā)生反應(yīng)
（3）①2.5g×≈0.14g＜1.8g 堿式碳酸銅中碳元素質(zhì)量小于黑色固體的質(zhì)量
（4）①丙同學(xué)
②丁同學(xué)方案需加熱或操作復(fù)雜或易污染空氣等（答對一點給分）
（5）①設(shè)2.5g堿式碳酸銅能得到氧化銅的質(zhì)量為x，根據(jù)質(zhì)量守恒
Cu₂（OH）₂CO₃～2CuOx≈1.8g與生成黑色固體的質(zhì)量相等，則黑色固體產(chǎn)物為氧化銅．
或2.5g堿式碳酸銅可轉(zhuǎn)化為CuO的質(zhì)量為：2.5g×與生成黑色固體質(zhì)量相等，則黑色固體產(chǎn)物為氧化銅．
分析：（1）探究性題目的做法是大膽推測，但要有合理的依據(jù)，不能憑空猜想；根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產(chǎn)物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；根據(jù)題目信息（黑色粉末）可知，黑色物質(zhì)可以是題目所說的三種情況．
（2）碳和氧化銅在高溫情況下會發(fā)生反應(yīng)可知．
（3）根據(jù)堿式碳酸銅中碳元素質(zhì)量與黑色固體質(zhì)量比較大小分析
（4）根據(jù)操作是否簡單，是否節(jié)約能源，是否有污染等方面考慮
（5）根據(jù)元素質(zhì)量守恒，求出堿式碳酸銅分解生成的氧化銅的質(zhì)量，與黑色固體質(zhì)量比較
點評：本題主要考查了利用所學(xué)過的知識，通過實驗探究堿式碳酸銅的受熱分解產(chǎn)物，其中涉及到依據(jù)碳和氧化銅的化學(xué)性質(zhì)不同，選擇合適的試劑并根據(jù)實驗現(xiàn)象對二者進行鑒別的問題．