Question

小明發現家中一枚戒指生滿了銅綠，他和同學利用這枚戒指展開了研究性學習．
[查閱資料]真金在空氣中不會生銹，生滿銅綠的“金戒指”材質為銅鋅合金；
銅長期露置在潮濕的空氣中能生成銅綠，其主要成分是堿式碳酸銅，堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂．
據上述資料可推知，堿式碳酸銅由

 

種元素組成．
[實驗探究]將該枚戒指加入過量稀鹽酸中，有氣泡產生，溶液由無色逐漸變為藍綠色．
（1）小明認為：氣體中除了含有CO₂，還可能含有少量

 

．實驗室常用

 

的方法檢驗這種可能含有的氣體．
（2）小紅認為藍綠色溶液中的溶質只有氯化鋅．小華認為溶液中的溶質除了氯化鋅外，
還應該含有

 

、

 

．他取適量上述藍綠色溶液，加入光亮的鐵片，觀察到了現象：①

 

，②

 

，證實了自己的觀點．
（3）小娟取適量新制的FeCl₂溶液，加入鋅粒，一段時間后，溶液顏色變淺．結合小華的實驗可推知：鐵、鋅、銅三種金屬的活動性由弱到強的順序是

 

．
（4）小明想進一步探究“金戒指”中銅元素的含量，取一枚同材質的“金戒指”，稱得質量為3.8g．在老師的指導下，將“金戒指”經濃硝酸氧化、堿化等步驟處理后，最終得到純凈的氧化銅，稱得質量仍然為3.8g（實驗過程中銅元素損失忽略不計）．則“金戒指”中銅元素的質量分數是多少？（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）從戒指的成分和探究過程中加入過量的酸來考慮答案．
（2）根據溶液的顏色和前面加入的過量的酸，說明溶液中還含有氯化銅和鹽酸，這兩種物質都能和鐵反應并伴隨不同的現象．
（3）根據金屬活動性順序的應用，排在前面的金屬能把排在它后面的金屬從其鹽溶液中置換出來．
（4）銅鋅合金最后變成了同質量的氧化銅，銅元素在反應過程中質量不變，故運用守恒法可得出“金戒指”中銅的質量分數．

解答：解：堿式碳酸銅受熱易分解生成CuO、H₂O和CO₂三種物質，反應前后元素種類不變，故堿式碳酸銅是有碳，氫，氧，銅四種元素組成的．
（1）戒指的成分中有鋅，故能和鹽酸反應放出H₂，檢驗氫氣的方法就是點燃，氫氣能燃燒，發出淡藍色火焰．
（2）堿式碳酸銅能和鹽酸反應生成氯化銅，同時鹽酸是過量的，故藍色溶液中還含有CuCl₂ HCl等溶質；
氯化銅和鐵反應能置換出紅色的銅，鹽酸和鐵反應放出氫氣，故反應現象是：①有氣泡產生②有紅色物質析出
（3）鋅能置換出鐵，鐵能置換出銅，故金屬活動性由弱到強為：Cu、Fe、Zn
（4）銅鋅合金最后變成了同質量的氧化銅，銅元素在反應過程中質量不變，故銅在氧化銅中的質量分數就是銅在合金中的質量分數．計算方法：
CuO中Cu%=

64

64+16

×100%=80%
3.8gCuO中mCu=3.8g×80%=3.04g
據Cu元素守恒知：3.8g“金戒指”中mCu=3.04g
“金戒指”中Cu%=

3.04g

3.8g

×100%=80%
故答案為：四
（1）H₂，點燃
（2）CuCl₂ HCl：①有氣泡產生②有紅色物質析出
（3）Cu、Fe、Zn
（4）CuO中Cu%=

64

64+16

×100%=80%
3.8gCuO中mCu=3.8g×80%=3.04g
據Cu元素守恒知：3.8g“金戒指”中mCu=3.04g
“金戒指”中Cu%=

3.04g

3.8g

×100%=80%

點評：本題從物質的元素組成，物質的化學性質，如何分析溶液的成分，物質的檢驗，金屬活動性順序的應用，化學計算等方面進行考查，容量大，難易程度成階梯上升，是一道很好的大題．