Question

10．氧化亞銅是大型水面艦艇防護(hù)涂層的重要原料，在酸性溶液中易發(fā)生歧化反應(yīng)．某小組通過查閱資料，進(jìn)行如下研究．
I．實(shí)驗(yàn)室可以用新制的氫氧化銅懸濁液和葡萄糖加熱制取Cu₂O．
（1）實(shí)驗(yàn)室用此方法制取并獲得少量Cu₂O固體，需要的玻璃儀器除試管、酒精燈、燒杯
外，還需要漏斗、玻璃棒．
II．檢驗(yàn)樣品中是否含有CuO
方案1：將制得的Cu₂O樣品與足量稀硫酸反應(yīng)．
（1）甲同學(xué)認(rèn)為若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則說明樣品中含有CuO雜質(zhì)．乙同學(xué)認(rèn)為此推論不合理，用化學(xué)用語解釋原因Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．
（2）甲同學(xué)通過反思，認(rèn)為將上述定性檢驗(yàn)改為定量測定便能確定樣品中是否含有CuO雜質(zhì)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是Cu₂O樣品的質(zhì)量、反應(yīng)后剩余固體（Cu）的質(zhì)量．
方案2：丙同學(xué)認(rèn)為選用用如下裝置（所加藥品均足量）進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)，從而確定樣品中是否含有氧化銅．

ⅡⅡ（3）裝置的連接順序?yàn)閏abfgdeh，實(shí)驗(yàn)開始前需排進(jìn)裝置中空氣，排空氣過程中旋塞K₁、K₂應(yīng)如何調(diào)節(jié)打開K₁，關(guān)閉K₂，裝置干燥管中堿石灰的作用是防止空氣中的水進(jìn)入U(xiǎn)形管．
（4）若固體質(zhì)量為8.00g，充分反應(yīng)后U型管增重1.08g，硬質(zhì)玻璃管中最終只有紅色固體剩余，試計(jì)算原固體中氧化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.90（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）．
（5）組裝后的上述裝置存在一定缺陷，改進(jìn)措施為在裝置最后加一個(gè)酒精燈，點(diǎn)燃尾氣．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）葡萄糖與新制氫氧化銅反應(yīng)需要加熱，生成氧化亞銅沉淀，需要經(jīng)過過濾操作進(jìn)行分離；
Ⅱ．檢驗(yàn)樣品中是否含有CuO，用樣品與酸反應(yīng)生成銅離子，不能判斷是否有氧化銅，因?yàn)檠趸瘉嗐~也能與酸反應(yīng)生成銅離子，可以通過定量的方法判斷，即測定固體樣品的總質(zhì)量和樣品中所含氧元素的質(zhì)量，可以通過列方程組的方法計(jì)算出樣品中量否含有氧化銅，
方案1：（1）氧化亞銅也和硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅，溶液顯藍(lán)色，同時(shí)生成Cu單質(zhì)；
（2）將定性檢驗(yàn)改為定量測定便能確定樣品中是否含有CuO雜質(zhì)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是氧化亞銅樣品質(zhì)量和反應(yīng)生成銅的質(zhì)量，通過化學(xué)方程式計(jì)算分析；
方案2：（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，實(shí)驗(yàn)中用鋅和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，用濃硫酸干燥氫氣，干燥后的氫氣與銅的氧化物反應(yīng)置換出Cu，生成的水用U形管中堿石灰吸收，用球形干燥器中的堿石灰防止空氣中的水進(jìn)入U(xiǎn)形管，影響水質(zhì)量測定，據(jù)此答題；
（4）利用元素守恒，根據(jù)水的質(zhì)量確定固體中氧元素的質(zhì)，列方程組可計(jì)算出固體的組成，進(jìn)而確定質(zhì)分?jǐn)?shù)；
（5）氫氣是可燃性氣體，不能直接排放到空氣中，要用酒精燈點(diǎn)燃．

解答 解：Ⅰ．（1）葡萄糖與新制氫氧化銅反應(yīng)需要加熱，故所需玻璃儀器為試管、酒精燈，分離生成的氧化亞銅沉淀，需要進(jìn)行過濾操作，所需玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：漏斗、玻璃棒；
Ⅱ．檢驗(yàn)樣品中是否含有CuO，用樣品與酸反應(yīng)生成銅離子，不能判斷是否有氧化銅，因?yàn)檠趸瘉嗐~也能與酸反應(yīng)生成銅離子，可以通過定量的方法判斷，即測定固體樣品的總質(zhì)量和樣品中所含氧元素的質(zhì)量，可以通過列方程組的方法計(jì)算出樣品中量否含有氧化銅，
方案1：（1）氧化亞銅也和硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅，溶液顯藍(lán)色，同時(shí)生成Cu單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，
故答案為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O；
（2）將定性檢驗(yàn)改為定量測定便能確定樣品中是否含有CuO雜質(zhì)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是Cu₂O樣品的質(zhì)量、反應(yīng)后剩余固體（Cu）的質(zhì)量；
故答案為：Cu₂O樣品的質(zhì)量、反應(yīng)后剩余固體（Cu）的質(zhì)量；
方案2：（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，實(shí)驗(yàn)中用鋅和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，用濃硫酸干燥氫氣，干燥后的氫氣與銅的氧化物反應(yīng)置換出Cu，生成的水用U形管中堿石灰吸收，用球形干燥器中的堿石灰防止空氣中的水進(jìn)入U(xiǎn)形管，影響水質(zhì)量測定，所以裝置的連接順序?yàn)閏abfgdeh，實(shí)驗(yàn)開始前需排進(jìn)裝置中空氣，排空氣過程中旋塞K₁、K₂應(yīng)打開K₁，關(guān)閉K₂，
故答案為：cabfgdeh；打開K₁，關(guān)閉K₂；防止空氣中的水進(jìn)入U(xiǎn)形管；
（4）若固體質(zhì)量為8.00g，充分反應(yīng)后U型管增重1.08g，即水的質(zhì)量為1.08g，則固體中氧元素的物質(zhì)的量為0.06mol，設(shè)原固體中氧化亞銅的物質(zhì)的量為xmol，氧化銅的物質(zhì)的量為ymol，則$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.06}\\{144x+80y=8.0}\end{array}\right.$，解得x=0.05，y=0.01，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 $\frac{0.05×144}{8.0}$=0.90，
故答案為：0.90；
（5）氫氣是可燃性氣體，不能直接排放到空氣中，要用酒精燈點(diǎn)燃，所以改進(jìn)措施為在裝置最后加一個(gè)酒精燈，點(diǎn)燃尾氣，
故答案為：在裝置最后加一個(gè)酒精燈，點(diǎn)燃尾氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)原理、裝置分析評(píng)價(jià)，難度中等．