Question

Ⅰ．回答下列問題：
（1）欲量取20.00mL Na₂CO₃溶液，應(yīng)選用的儀器是

堿式滴定管

．
（2）中和熱測定的實(shí)驗(yàn)中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、

環(huán)形玻璃攪拌棒

、

量筒

．
（3）在測定硫酸銅晶體中含量的實(shí)驗(yàn)中，稱量操作至少要進(jìn)行

4

次．
Ⅱ．氫氧化銅是一種常用試劑．例如，利用新制氫氧化銅驗(yàn)證醛類物質(zhì)的還原性．
（1）新制氫氧化銅懸濁液的配制，實(shí)驗(yàn)室制取氫氧化銅懸濁液的操作方法：在試管里加入10%的氫氧化鈉溶液2mL，滴入2%的硫酸銅溶液4～6滴，振蕩即成．這樣操作的目的是

確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀

．
下面是三個研究性學(xué)習(xí)小組分別從不同層面開展的研究性學(xué)習(xí)活動：
（2）研究性學(xué)習(xí)小組甲：對教材實(shí)驗(yàn)結(jié)論“乙醛與新制氫氧化銅反應(yīng)生成的紅色沉淀是Cu₂O”提出質(zhì)疑，他們認(rèn)為紅色沉淀不一定是氧化亞銅．為了確定紅色沉淀的成分，開展了如下研究：提出猜想：

紅色沉淀可能是銅或銅與氧化亞銅的混合物（或紅色固體中可能含有銅）

．
查閱資料：①氧化亞銅屬于堿性氧化物；②+1價的銅離子在酸性條件下易發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)：③在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅．
設(shè)計方案：方案1：取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化
方案2：取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘渣
方案3：稱取紅色沉淀ag，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器里冷卻，再稱重，反復(fù)多次至到固體恒重，稱得質(zhì)量為bg，比較a，b關(guān)系
方案4：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色銀析出．
你認(rèn)為合理的方案是

方案3

．
（3）研究性學(xué)習(xí)小組乙針對小組甲的質(zhì)疑，設(shè)計新的探究方案，裝置如圖所示．你認(rèn)為要測定上述紅色沉淀成分必須測定下列哪些物理量（只填序號）：

②③⑤

．
①通入氫氣體積；②反應(yīng)前，紅色沉淀+硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；③完全反應(yīng)后紅色固體+硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；④實(shí)驗(yàn)前，干燥管質(zhì)量；⑤硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量；⑥鋅粒質(zhì)量；⑦稀硫酸中含溶質(zhì)的量；⑧實(shí)驗(yàn)后，干燥管質(zhì)量
（4）研究性學(xué)習(xí)小組丙上網(wǎng)查閱新聞得知，“2005年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位研究綠色化學(xué)的科學(xué)家”．綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)對環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)零排放．“變廢為寶”符合綠色化學(xué)要求．他們收集上述紅色沉淀制備化學(xué)試劑-藍(lán)礬．請你幫助他們設(shè)計一個簡單且符合綠色化學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)方案：

在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉(zhuǎn)化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根據(jù)鹽類的水解規(guī)律解答；
（2）根據(jù)量熱計的構(gòu)造和實(shí)驗(yàn)步驟來確定實(shí)驗(yàn)的儀器；
（3）實(shí)驗(yàn)中為準(zhǔn)確測定結(jié)晶水的值，應(yīng)分別測定坩堝的質(zhì)量、坩堝與晶體的總質(zhì)量，以此測定晶體的質(zhì)量，然后稱量加熱后坩堝與固體總質(zhì)量，之后再加熱，至少再稱一次以判斷晶體是否完全分解，所以至少稱量4次；
Ⅱ．（1）根據(jù)新制氫氧化銅驗(yàn)證醛類物質(zhì)的還原性的實(shí)驗(yàn)原理和對氫氧化銅懸濁液的配制要求解答；
（2）Ⅰ、緊緊圍繞“紅色”來猜想，因?yàn)殂~也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物．
【設(shè)計方案】：方案1：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，進(jìn)行分析；
方案2：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘渣，進(jìn)行解答；
方案3：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同；用極值法進(jìn)行分析解答；
確定紅色沉淀物；
方案4：酸化的硝酸銀溶液相當(dāng)于稀硝酸，銅無法與銀離子反應(yīng)；解答此題時，應(yīng)知道測定的原理；用此裝置測定物質(zhì)組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因?yàn)樵谟脷錃膺�原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會白白浪費(fèi)掉，所以實(shí)際參加反應(yīng)氫氣的量很難測定；
（4）根據(jù)綠色化學(xué)的理念設(shè)計化學(xué)實(shí)驗(yàn)；

解答：Ⅰ．（1）根據(jù)鹽類水解的規(guī)律，無弱不水解，有弱才水解，越弱越水解，誰強(qiáng)顯誰性，Na₂CO₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，所以用堿式滴定管，
故答案為：堿式滴定管；
（2）中和熱測定的實(shí)驗(yàn)中，用到的玻璃儀器有燒杯、溫度計、攪拌器以及量筒，
故答案為：環(huán)形玻璃攪拌棒、量筒；
（3）實(shí)驗(yàn)中為準(zhǔn)確測定結(jié)晶水的值，應(yīng)分別測定坩堝的質(zhì)量、坩堝與晶體的總質(zhì)量，以此測定晶體的質(zhì)量，然后稱量加熱后坩堝與固體總質(zhì)量，之后再加熱，至少再稱一次以判斷晶體是否完全分解，所以至少稱量4次，
故答案為：4；
Ⅱ．（1）配制氫氧化銅懸濁液時NaOH一定要過量，否則氫氧化銅受熱會分解生成黑色的氧化銅，所以這樣的操作確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀，
故答案為：確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀；
（2）Ⅰ、緊緊圍繞“紅色”來猜想，因?yàn)殂~也是紅色的，所以紅色沉淀可能是Cu、Cu₂O或者二者混合物；
【設(shè)計方案】：方案1：由于Cu、Cu₂O都能與稀硝酸反應(yīng)，得到藍(lán)色溶液，所以方案1不行；
方案2：Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)有Cu生成，有殘渣，Cu不與稀硫酸反應(yīng)有殘渣，所以方案2不行；
方案3：銅在空氣中灼燒生成CuO，Cu₂O在空氣中灼燒也生成氧化銅，但兩者增加的質(zhì)量不同．
agCu在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="qxkelnb" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

5

4

ag，agCu₂O在空氣中灼燒，完全反應(yīng)后質(zhì)量變?yōu)?span id="kbburmo" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

10

9

ag，所以ag紅色沉淀在空氣中灼燒完全反應(yīng)后，當(dāng)b為

5

4

ag時紅色沉淀Cu；當(dāng)b為

10

9

ag，時紅色沉淀 Cu₂O；當(dāng)

10

9

a g＜b＜

5

4

a g，時紅色沉淀為兩者混合物，所以方案3合理，
方案4：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，銅和稀硝酸反應(yīng)，銅無法與銀離子反應(yīng)，所以方案4不行；
故答案為：紅色沉淀可能是銅或銅與氧化亞銅的混合物（或紅色固體中可能含有銅）；方案3；
（3）解答此題時，應(yīng)知道測定的原理；用此裝置測定物質(zhì)組成通常在如下兩種途徑：
氫氣與Cu₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂

△   .

2Cu+H₂O，結(jié)合裝置圖和化學(xué)方程式，硬質(zhì)玻璃管+其中固體在反應(yīng)前后質(zhì)量差是Cu₂O中O的質(zhì)量，通過氧的質(zhì)量可求出Cu₂O的質(zhì)量，再進(jìn)一步判斷是否含有Cu；此法需要測定的數(shù)據(jù)：②③⑤；
一般不用測氫氣的體積、鋅粒、稀硫酸中溶質(zhì)的方法，因?yàn)樵谟脷錃膺�原金屬氧化物時，通常需要先通一段時間氫氣，反應(yīng)后還要再通一段時間氫氣，再加上氫氣并不都能與金屬氧化物反應(yīng)，部分氫氣會白白浪費(fèi)掉，所以實(shí)際參加反應(yīng)氫氣的量很難測定，
故答案為：②③⑤；
（4）銅在空氣中灼燒生成CuO，加入足量稀硫酸溶解，CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O，提取硫酸銅晶體的方法用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分，
故答案為：在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉(zhuǎn)化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分；

點(diǎn)評：本題主要考查了一些實(shí)驗(yàn)操作，掌握實(shí)驗(yàn)的原理及正確的操作是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．