Question

某化学实验室有一瓶黑色固体粉末M（M是纯净物），因试剂瓶标签破损无法确定其成分。为探究M的成分小军进行了以下实验，请你参与他的探究：

（猜想与假设）物质M可能是_______________；

（设计与实验）取两份等量的M样品，分别进行如下图的实验：

（分析与结论）

（1）从实验一小军得出M的物理性质有_______________(填写一种)；

（2）从实验二小军推断出M的化学式是_______________；

（3）实验二中②发生反应的化学方程式是_______________。

（拓展与延伸）探究M与稀硫酸反应的本质

（1）稀硫酸中含有水分子、氢离子、硫酸根离子等粒子，其中属于阴离子的是_________

(用化学符号来表示)；

（2）小军分析实验一、二后认为：可能是稀硫酸中的某一种离子与M发生了反应。为确定稀硫酸中何种离子与M发生了反应，他继续设计了如下图的实验进行探究：

实验三中的A可选用的药品是___________ (填序号，下同)，实验四中的B可选用的药品是___________；

①硫酸钾溶液  ②氯化钾溶液  ③氢氧化钠溶液   ④稀盐酸

（3）小军通过上述实验证明：稀硫酸中___________ (用化学符号来表示)与M发生了反应；

（反思与交流）某同学优化了小军的整个实验方案，认为不需要进行实验___________ (填实验编号)，就能确定M的成分，也能确定稀硫酸中何种粒子与M发生了反应。

Answer

氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁、铁粉、炭粉中的一种 颜色黑色，固体，不溶于水（写一种即可） CuO CuSO4+2NaOH＝Cu(OH)2↓+Na2SO4 SO42- ① ④ H+ 一、二

【解析】

猜想与假设：初中化学实验室常见的黑色粉末且为纯净物的有氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁、铁粉、炭粉，故猜想物质M可能是氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁、铁粉、炭粉中的一种。

分析与结论：

（1）实验一中可观察到黑色固体不同于水，故M的物理性质有颜色黑色，固体，不溶于水；

（2）根据实验二可知M与可与稀硫酸反应得到蓝色溶液，故M为氧化铜，化学式为CuO；

（3）M为氧化铜可与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，加入氢氧化钠溶液后，硫酸铜可与氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色絮状沉淀和硫酸钠，故②的化学方程式为CuSO4+2NaOH＝Cu(OH)2↓+Na2SO4；

拓展与延伸：

（1）稀硫酸中硫酸根离子为阴离子，符号为SO42-；

（2）稀硫酸中含有氢离子和硫酸根离子，如果要验证哪种离子与M发生了反应，应该考虑单独含有H+或SO42-的物质和CuO反应，观察CuO是否溶解，由实验三知，加入A药品与M不反应，所以实验三中应加入的物质可以是硫酸钠等可溶性硫酸盐，选择①硫酸钾溶液；实验四能溶解CuO，所以B药品可能是硫酸或盐酸等酸类物质，选择④稀盐酸。

（3）通过以上实验知，加入酸后M溶解，说明H+能使氧化铜溶解，故答案为H+

反思与交流：溶液中溶剂是水，同时M不与可溶性硫酸盐反应，并且只有含有铜离子的溶液才显蓝色，故实验三、四既能确定M的成分，也能确定稀硫酸中何种粒子与M发生了反应，不需要实验一、二。