Question

20．某�；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組，在學(xué)習(xí)了金屬的知識(shí)后，探究Cu的常見化合物性質(zhì)．過程如下：
【提出問題】
①在周期表中，Cu、Al位置接近．Cu不如Al活潑，Al（OH）₃既能體現(xiàn)堿性，也能在一定條件下體現(xiàn)酸的性質(zhì)，該性質(zhì)稱為Al（OH）₃的兩性，Cu（OH）₂也具有兩性嗎？
②通常情況下，+2價(jià)Fe的穩(wěn)定性小于+3價(jià)Fe，+1價(jià)Cu的穩(wěn)定性也小于+2價(jià)Cu嗎？
③CuO能被H₂、CO等還原，也能被NH₃還原嗎？
【實(shí)驗(yàn)方案】
（1）解決問題①需用到的藥品有CuSO₄溶液、稀硫酸、氫氧化鈉溶液（填試劑），同時(shí)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)．
（2）解決問題②的實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下：取98gCu（OH）₂固體，加熱至80℃～100℃時(shí)，得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A．冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72g．A的化學(xué)式為Cu₂O，向A中加入適量的稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到容器中還有紅色固體存在．寫出A與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O．
（3）為解決問題③，設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)裝置（夾持裝置未畫出）：實(shí)驗(yàn)中觀察到CuO變成紅色物質(zhì)．查資料可知，反應(yīng)產(chǎn)物中還有一種無污染的氣體．該氣體的化學(xué)式為N₂．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）Cu（OH）₂具有兩性．
證明Cu（OH）₂具有酸性的化學(xué)反應(yīng)是Cu（OH）₂+2NaOH=Na₂[Cu（OH）₄]，寫出該反應(yīng)的離子方程式Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案（2），得出的+1價(jià)Cu和+2價(jià)Cu穩(wěn)定性大小的結(jié)論是：在高溫時(shí)Cu⁺穩(wěn)定性大于Cu²⁺；在酸性溶液中Cu²⁺穩(wěn)定性大于Cu⁺．
（3）CuO能夠被NH₃還原．
【問題討論】
有同學(xué)認(rèn)為NH₃與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)是Cu，也有同學(xué)認(rèn)為NH₃與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)是Cu和A的混合物．請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)NH₃與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)中是否含有A？取樣，加入稀硫酸，如果得到藍(lán)色溶液和紅色固體，說明有A； 如果不溶解，說明無A．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)方案】
（1）要證明Cu（OH）₂具有兩性，應(yīng)先加入堿生成Cu（OH）₂，根據(jù)提供的藥品可確定還需要的藥品；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算中含有1molCu，質(zhì)量為64g，剩余為O元素；依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象書寫化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律和該氣體物污染確定氣體的化學(xué)式；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）NaOH、Na₂[Cu（OH）₄]都是強(qiáng)電解質(zhì)，根據(jù)化學(xué)方程式改寫離子方程式；
（2）根據(jù)在不同溫度下反應(yīng)物的組成可確定物質(zhì)的穩(wěn)定性；
【問題討論】
A為Cu₂O，在酸性條件下不穩(wěn)定，可加入酸進(jìn)行檢驗(yàn)．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案】（1）Cu不如Al活潑，可以用硫酸溶液進(jìn)行驗(yàn)證，要證明Cu（OH）₂具有兩性，應(yīng)先加入堿生成Cu（OH）₂，藥品中缺少氫氧化鈉溶液，
故答案為：稀硫酸、氫氧化鈉溶液；
（2）98g Cu（OH）₂固體的物質(zhì)的量為1mol，解熱分解生成的72g固體中含有Cu的質(zhì)量為1mol，即64g，則氧原子的質(zhì)量為72g-64g8g，n（O）=$\frac{8g}{16g/mol}$=0.5mol，
則A中n（Cu）：n（O）=2：1，向A中加入適量的稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到容器中還有紅色固體存在，說明生成了銅和銅離子，反應(yīng)的方程式為：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，
故答案為：Cu₂O；Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O；
（3）氧化銅和氨氣反應(yīng)生成紅色物質(zhì)銅，根據(jù)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律和該氣體無污染確定氣體為氮?dú)猓?br />故答案為：N₂；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）NaOH、Na₂[Cu（OH）₄]都是強(qiáng)電解質(zhì)，根據(jù)化學(xué)方程式改寫得離子方程式為Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-，
故答案為：Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-；
（2）80℃～100℃時(shí)，得到黑色固體粉末，為CuO，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末，說明在較高溫度時(shí)Cu₂O穩(wěn)定，與酸反應(yīng)生成硫酸銅和銅，說明在酸性條件下+2價(jià)的銅穩(wěn)定，
故答案為：Cu⁺穩(wěn)定性大于Cu²⁺；Cu²⁺穩(wěn)定性大于Cu⁺；
【問題討論】
如含有Cu₂O，根據(jù)其與酸反應(yīng)的現(xiàn)象可判斷，方程式為：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O，溶液變藍(lán)，而銅與稀硫酸不反應(yīng)，
故答案為：取樣，加入稀硫酸，如果得到藍(lán)色溶液和紅色固體，說明有A； 如果不溶解，說明無A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理，做題時(shí)注意兩性氫氧化物的性質(zhì)以及質(zhì)量守恒定律計(jì)算物質(zhì)的化學(xué)式，題目難度中等．