Question

某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。

提出猜想

问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？

问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？

问题3：氧化铜有氧化性，能被H₂、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？

实验探究

Ⅰ. 解决问题1

（1）需用到的药品除1 mol·L^-1CuSO₄溶液、稀硫酸外还需     （填试剂的化学式）溶液。

（2）用胆矾晶体配制1 mol·L^-1CuSO₄溶液250 mL，选用的仪器除烧杯、托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管外，还有      （填仪器名称）。

（3）为达到实验目的，你认为应进行哪些相关实验？

实验内容和步骤：①                   ；②                 。

Ⅱ. 解决问题2

取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100℃得到黑色固体粉末；继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸（或盐酸），得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。

（1）写出氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应的离子方程式：               ，

（2）从实验Ⅱ可得出的结论是                               。

Ⅲ. 解决问题3

设计如下装置（夹持装置未画出）：

当氮的某种气态氢化物（X）缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.36 g，并收集到0.28 g单质气体Y。

（1）X气体的摩尔质量是      。

（2）C中发生反应的化学方程式为                              。

Answer

Ⅰ（1）NaOH溶液（1分 ）

（2）250mL容量瓶（1分）

（3）①用CuSO4溶液与NaOH溶液反应制Cu(OH)2（1分）  ②Cu(OH)2分别与稀硫酸、稀NaOH溶液反应（1分）

Ⅱ（1）Cu2O+2H+=Cu2++Cu↓+H2O（2分）

（2）高温下+1价Cu比+2价Cu稳定，溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定（2分）

Ⅲ（1）32 g·mol-1（2分）

（2）2CuO+N2H4  =  2Cu+N2+2H2O（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）探究氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验需要的药品是：制取氢氧化铜的硫酸铜和氢氧化钠，验证试验用到硫酸和氢氧化钠，所以需要硫酸铜和氢氧化钠以及硫酸溶液。（2）配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器：烧杯、天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管、一定体积的容量瓶，容量瓶的规格根据所配置的溶液来确定，故答案为：250mL容量瓶；（3）氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验中，首先是氢氧化铜的配制，然后是让氢氧化铜和硫酸以及氢氧化钠反应，所以实验步骤第一步是：用CuSO4溶液和NaOH溶液制Cu（OH）2；第二步是：将Cu（OH）2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应，故答案为：将Cu（OH）2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应；Ⅱ、（1）氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应生成金属单质铜和二价铜离子的盐溶液，反应实质是：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，故答案为：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O；（2）根据溶液中的离子反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 可以知道在溶液中Cu2+的稳定性强于Cu+，再根据Cu+的外围电子排布式为3d10，外围电子排布中全充满状态和半充满状态均比较稳定Cu+的外围电子排布为3d10，全充满状态，，故比较稳定；Ⅲ、（1）金属铜不能和稀硫酸反应，氧化亚铜能和稀硫酸反应，生成硫酸铜蓝色溶液，故答案为：将红色物质置于稀硫酸中，溶液不变蓝，则证明为铜；（2）消耗0.01mol X，测得B装置增重0.36g，即生成0.02mol的水，并收集到单质气体Y 0.28g即氮气0.01mol，根据原子守恒可以确定气态氢化物X中含有4个氢原子和2个氮原子，X的化学式为N2H4，摩尔质量为32 g·mol-1。和氧化铜反应的化学方程式为：2CuO+N2H4=2Cu+N2+2H2O，故答案为：2CuO+N2H4=2Cu+N2+2H2O。

考点：本题以实验探究的方式考查学生将金属铜及其化合物的性质，注意知识的迁移和应用，综合性较强，难度较大。