Question

某校进行化学实验考察时，老师给了同学们一小包黑色粉末，这种黑色粉末可能是氧化铜、木炭粉或者是这两者的混合物，让他们通过实验探究来确定．某同学探究过程如下：
（1）〔提出问题〕假设1：黑色粉末是木炭粉；
假设2：黑色粉末可能是氧化铜
假设3：______；
（2）〔设计实验方案〕：他对实验进行了一下设想和分析：
取少量黑色粉末于烧杯中，并加入过量的稀硫酸．则实验中可能出现的现象与对应结论如下表，请你完成下表．

实验中可能出现的现象	结论
①	假设1成立
②
③	假设1成立

（3）〔进行实验〕：通过实验及分析，确定该黑色粉末为木炭粉和氧化铜的混合物．
（4）〔拓展〕：为了进一步探究木炭粉和氧化铜的性质，他又利用这种混合物补充作了如下实验：将此黑色粉末隔绝空气加热（若木炭粉完全反应），待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后，静置．请你回答：
①烧杯中______（ 填“有”或“没有”）不溶物．
②若静置后溶液呈无色，则该溶液中的溶质是______（写化学式）．
③若静置后溶液呈蓝色，该反应的化学方程式为______．
能力提升：
提出问题：
该脱氧剂中的黑色粉末、红色粉末各是什么？
猜想：
甲同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、红色粉末可能是铜．
乙同学认为：灰黑色粉末可能是铁粉，也可能还有少量的活性炭粉，红色粉末是氧化铁．
丙同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、活性炭粉，红色粉末可能是铜．
（1）、你认为______同学的猜想正确．
（2）、请设计一个实验方案来验证你的猜想是正确的，并填写以下实验报告：

实验步骤	预期的实验现象	实验结论

（3）、写出本题探究中涉及到的任意一个化学方程式：______．

Answer

（1）根据物质颜色特点，对物质的可能性进行猜测；
（2）根据对物质的猜测，预计实验现象，以证明猜想正确；
（4）分析反应后固体物质的组成，判断加入硫酸时可能出现的变化．
能力提升：
（1）铜粉在常温下不能与氧气发生反应，铜转化为氧化铜需要在加热条件下才能实现；而铁粉在潮湿的空气中生锈而变成红色的氧化铁，常温下可以发生反应；活性炭能吸附有毒有味的气体但不能吸附氧气，氧化铁亦不能与氧气发生反应；据此，可对三个同学的猜想进行评价；
（2）利用猜想中所涉及物质的性质与变化规律，设计实验验证三位同学的猜想，并验证实验的实验报告．
（3）根据实验方案中的反应，依据质量守恒定律书写相关的化学方程式．
【解析】
（1）炭粉和氧化铜都是黑色粉末，因此，黑色粉末可能是其中的一种物质或两种物质的混合物；
（2）①若黑色粉末为炭粉，由于炭粉不能与硫酸发生反应，因此就观察到黑色粉末不减少、溶液无明显变化；
②若黑色粉末为氧化铜，氧化铜与硫酸反应而消失，溶液中因含有硫酸铜而呈蓝色；
③若黑色粉末为炭粉和氧化铜的混合物，则会观察到黑色粉末部分溶解，溶液变成蓝色；
（4）①炭粉和氧化铜的混的隔绝空气加热，炭粉与氧化铜反应生成铜和二氧化碳；而铜不能与硫酸反应，所以烧杯内有不溶于硫酸的铜；
②加入硫酸后溶液无色，说明黑色混合粉末中的氧化铜也已完全反应，因此烧杯内溶液仍为硫酸溶液；
③加入硫酸后溶液为蓝色，说明混合粉末中氧化铜没有全部与炭粉反应，剩余的氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜；
能力提升：
（1）甲同学的猜想所认为的两种物质在常温下不能实现转化，所以，不适合用于食品的“脱氧剂”，猜想不合理；乙同学既考虑到铁与氧化铁两物质的颜色，又结合的两物质铁常温下可生锈变成氧化铁的转化关系，猜想合理；丙同学猜想中的活性炭不能吸附氧气、氧化铁也不能与氧气发生反应，猜想不合理；
（2）根据两种物质铁和氧化铁的性质，可取少量粉末用磁铁吸引，黑色粉末全部被吸起，说明黑色粉末为铁粉；把剩余的红色粉末放入稀硫酸中，红色粉末全部溶解，溶液变红黄色，可进一步用氢氧化钠验证，氢氧化铁是红褐色沉淀，可证明红色粉末为氧化铁；
故答案为：
（1）黑色粉末是氧化铜，黑色粉末是氧化铜和炭粉的混合物；
（2）①黑色粉末不减少，溶液无明显变化；②黑色粉末全部溶解，溶液呈蓝色；③黑色粉末部分溶解，溶液呈蓝色；
（4）①有②H2SO4；③CuO+H2SO4=CuSO4+H2O．
能力提升
（1）乙
（2）

    实验步骤     预期的实验现象     结论
①用磁铁充分接触滤纸上的脱氧剂粉末 绝大部分黑色粉末被吸引 脱氧剂的成分是铁粉
②将红色物质放入小试管中，加入足量稀硫酸观察现象．继续滴加足量的NaOH溶液． 红色物质溶解，溶液呈黄色，产生红褐色沉淀 红色物质是Fe23

（3）有关反应的化学方程式：Fe23+3H2SO4=Fe2（SO4）3十3H2O
Fe2（SO4）3+6NaOH═2Fe（OH）3↓+3Na2SO4．