Question

（2009?巢湖二模）某校化學興趣小組為探究銅的常見化合物性質，提出了如下問題進行探究．請你協助該小組的同學完成下列探究活動．
提出問題①CuO能否被NH₃還原？②如何安全的進行“鈉投入CuSO₄ 溶液反應”的實驗？
資料卡片Cu₂O是紅色粉末．Cu⁺在酸性溶液中能發生自身氧化還原反應生成Cu²⁺和Cu．
實驗方案（1）為解決問題①，設計的實驗裝置如下（夾持及尾氣處理裝置未畫出）：
實驗中觀察到黑色CuO變為紅色物質，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體．
（2）為解決問題②，該小組做了以下兩組實驗：
I．分別取40mL2%的CuSO₄ 溶液三份，各加入質量不同的鈉塊，實驗現象如下：

鈉塊質量	實驗現象
0.2g	鈉塊劇烈燃燒，發出爆炸聲，少量的鈉濺出
0.1g	鈉塊燃燒，發出爆炸聲
0.05g	鈉塊四處游動，偶有輕微的爆炸聲，未見鈉塊燃燒

II．保持鈉塊大小相同（約為0.05g），分別加入到不同濃度的CuSO₄ 溶液中，實驗現象如下：
實驗結論
（1）CuO能被NH₃還原，該反應的化學方程式為

2NH₃+3CuO

△   .

N₂+3Cu+3H₂O

．
（2）在40mL2%的CuSO₄ 溶液，加入約

0.05

g的鈉塊是安全的．
問題討論
（1）有同學認為：NH₃與CuO反應生成的紅色物質可能含有Cu₂O．你認為他的看法是否正確？

是

（填是或否），請你設計一個實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu₂O．

取少量樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之，則沒有

．
（2）從“鈉投入CuSO₄ 溶液反應”的實驗結果來看，硫酸銅溶液的濃度越大，越容易發生爆炸．你認為可能的原因是什么？提出猜想，并設計實驗檢驗你的猜想．猜想：

硫酸銅溶液濃度大，生成氫氧化銅絮狀沉淀多，阻止了鈉塊的游動，使得熱量積聚，從而引發爆炸

；檢驗方案

用不同濃度的硫酸銅溶液加入一定濃度NaOH溶液生成絮狀氫氧化銅沉淀后，立即加入0.1g鈉塊實驗，觀察現象

．

Answer 1

分析：實驗結論（1）黑色CuO變為紅色物質說明生成物為Cu，無水CuSO₄變藍色說明生成水，同時生成一種無污染的氣體，應為氮氣；
（2）從實驗安全的角度選擇；
問題討論：（1）Cu₂O也為紅色固體，與稀硫酸反應，但銅和稀硫酸不反應；
（2）產生爆炸與能量和氣體的多少有關．

解答：解：實驗結論（1）黑色CuO變為紅色物質說明生成物為Cu，無水CuSO₄變藍色說明生成水，同時生成一種無污染的氣體，應為氮氣，則反應的化學方程式為2NH₃+3CuO

△   .

N₂+3Cu+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3CuO

△   .

N₂+3Cu+3H₂O；
（2）由加入Na的質量看出，當加入0.05gNa時，反應最為緩和，也最安全，故答案為：0.05；
問題討論：（1）Cu₂O也為紅色固體，與稀硫酸反應，但銅和稀硫酸不反應，所以可取少量樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之，則沒有，
故答案為：是；取少量樣品，加入稀H₂SO₄，若溶液出現藍色，說明紅色物質中含有Cu₂O，反之，則沒有；
（2）可用以下幾種猜想和檢驗方案：
猜想1：硫酸銅溶液濃度大，生成氫氧化銅絮狀沉淀多，阻止了鈉塊的游動，使得熱量積聚，從而引發爆炸．
檢驗方案：用不同濃度的硫酸銅溶液加入一定濃度NaOH溶液生成絮狀氫氧化銅沉淀后，立即加入0.1g鈉塊實驗，觀察現象．
猜想2：硫酸銅溶液濃度越大，溶液酸性越強，反應越劇烈，放出熱量來不及擴散，從而引發爆炸．
檢驗方案：取兩份體積相同濃度均為1%的硫酸銅溶液，其中一份滴加幾滴稀硫酸，然后各加入0.1g鈉塊進行實驗，觀察現象．
猜想3：溶液濃度越大，使得鈉塊越難移動，熱量積聚，從而引發爆炸．
檢驗方案：用不同濃度的NaCl溶液，再加入0.1g鈉塊實驗，觀察現象．
故答案為：硫酸銅溶液濃度大，生成氫氧化銅絮狀沉淀多，阻止了鈉塊的游動，使得熱量積聚，從而引發爆炸；用不同濃度的硫酸銅溶液加入一定濃度NaOH溶液生成絮狀氫氧化銅沉淀后，立即加入0.1g鈉塊實驗，觀察現象（或其它合理答案）．

點評：本題考查實驗方案的設計，題目難度較大，注意根據反應的實驗現象書寫化學方程式，易錯點為最后一問，注意實驗方案的設計．