Question

某同學(xué)對課本實驗結(jié)論：“葡萄糖與新制氫氧化銅共熱生成紅色的Cu₂O沉淀”提出質(zhì)疑，認(rèn)為紅色沉淀不一定就是氧化亞銅．為了確定紅色沉淀的成分，開展了研究．
步驟一：提出猜想．紅色物質(zhì)可能是Cu或Cu₂O
步驟二：查閱資料．①Cu₂O屬于堿性氧化物； ②Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生Cu 和Cu²⁺；③在空氣中灼燒Cu₂O能生成CuO．
步驟三：設(shè)計方案、實驗
方案Ⅰ：取該紅色粉末溶于足量稀硝酸中，觀察溶液顏色變化．
方案Ⅱ：取該紅色粉末溶于足量稀硫酸中，觀察是否有殘渣．
方案Ⅲ：稱得干燥坩堝a g，取紅色粉末置于坩堝中再稱得質(zhì)量為b g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器中冷卻，再稱量，反復(fù)多次直到質(zhì)量不變，稱得最后質(zhì)量為cg，比較a、b、c的關(guān)系．試回答下列問題：
（1）上述三方案中，你認(rèn)為合理的有：

 

．
（2）你認(rèn)為不合理的有：

 

，
并請闡述不合理的原因

 

．
方案Ⅳ：裝置如下圖，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（填序號）

 

．

①通入氫氣的體積；②反應(yīng)前紅色沉淀和硬質(zhì)玻管的總質(zhì)量；③完全反應(yīng)后紅色固體和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；④實驗前干燥管質(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實驗后干燥管質(zhì)量
（3）研究小組從綠色化學(xué)的角度，打算“變廢為寶”，收集上述紅色沉淀制備化學(xué)試劑“膽礬”，請幫助他們完成一個簡單且符合綠色化學(xué)要求的實驗方案的設(shè)計，填寫下列步驟內(nèi)容．
①

 

；
②

 

；
③蒸發(fā)，濃縮結(jié)晶；
④

 

；
⑤用濾紙吸干晶體表面的水分．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）方案Ⅰ因為無論是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，現(xiàn)象相同，方案Ⅱ因為Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有殘渣；
（2）因為無論是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，現(xiàn)象相同，方案Ⅱ設(shè)計也不合理，因為Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有殘渣；
方案Ⅳ，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后紅色固體物質(zhì)的質(zhì)量變化可以判斷物質(zhì)的組成情況；
（3）依據(jù)綠色化學(xué)的理念設(shè)計實驗完成制備，在空氣中灼燒該紅色沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化，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，過濾洗滌的方法得到．

解答： 解：（1）方案Ⅰ因為無論是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，現(xiàn)象相同，方案Ⅱ因為Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有殘渣；方案Ⅲ依據(jù)固體灼燒至恒重稱量質(zhì)量變化結(jié)合化學(xué)方程式計算得到，所以合理；
故答案為：方案Ⅲ；
（2）因為無論是Cu₂O或Cu或二者混合物都可被硝酸溶解，現(xiàn)象相同，方案Ⅱ設(shè)計也不合理，因為Cu₂O或Cu或二者混合物溶于足量稀硫酸中，都有殘渣；
方案Ⅳ：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后紅色固體物質(zhì)的質(zhì)量變化可以判斷物質(zhì)的組成情況，①通入氫氣的體積；②反應(yīng)前紅色沉淀和硬質(zhì)玻管的總質(zhì)量；③完全反應(yīng)后紅色固體和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；④實驗前干燥管質(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實驗后干燥管質(zhì)量，測定上述紅色沉淀成分必須測定的物理量②反應(yīng)前紅色沉淀和硬質(zhì)玻管的總質(zhì)量；③完全反應(yīng)后紅色固體和硬質(zhì)玻璃管的總質(zhì)量；⑤硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量；
故答案為：方案Ⅰ、方案Ⅱ；方案Ⅰ不合理，銅和氧化亞銅都能和硝酸生成Cu²⁺；方案Ⅱ不合理，Cu⁺在酸性條件下能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，也生成了銅單質(zhì)；
②③⑤；
（3）在空氣中灼燒該紅色沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化，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，過濾洗滌的方法，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分；
故答案為：在空氣中灼燒該紅色沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化；加入足量稀硫酸溶解；過濾、洗滌．

點評：本題是一道探究物質(zhì)組成的題目，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，主要是物質(zhì)組成的探究方法和實驗設(shè)計方案，難度較大．