已知:H2+CuOCu+H2O。有文献报道:在氢气还原氧化铜的一些实验中,得到的固体产物是铜和氧化亚铜(Cu2O)组成的混合物。

17.(12分)已知:H2+CuOCu+H2O。有文献报道:在氢气还原氧化铜的一些实验中,得到的固体产物是铜和氧化亚铜(Cu2O)组成的混合物。氧化亚铜为红色固体,在空气中溶于氨水得到蓝色溶液。某兴趣小组对此开展如下探究。
 
Ⅰ.设计如图1实验装置,开展氢气还原氧化铜实验并检验固体产物。
(1)制取氢气的化学方程式为  Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑ 
(2)氧化钙的作用是  吸收氢气中的水蒸气 
(3)取反应后的红色固体于烧杯中,加入氨水并搅拌,观察到  溶液由无色变蓝色 ,证明固体产物有Cu2O。
Ⅱ.探究反应生成Cu2O的变化情况。
称取若干份质量均为0.6000g的CuO,在相同条件下分别用氢气还原不同时间(t),检测所得固体中Cu2O的质量(m),结果如图2。
(4)由图2可知,在氢气还原氧化铜反应过程中,Cu2O质量的变化趋势是  先增大后减小 
(5)为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含Cu2O,应采取的措施是  加热条件下通入氢气足够长时间 
Ⅲ.探究反应生成Cu2O的原因。
为解释实验结果,兴趣小组对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设:
假设1.经历2CuO+H2Cu2O+H2O,H2+Cu2O2Cu+H2O两个反应,且在同一条件下两个反应同时进行。
假设2.经历CuO+H2Cu+H2O、Cu+CuOCu2O、H2+Cu2O2Cu+H2O三个反应。
(6)结合探究Ⅱ结果计算分析,假设1中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是  如果分步进行,氧化亚铜最大质量应该是0.5400g,而不是0.3218g 
(7)若要确认“假设2”是否合理,在探究Ⅱ的基础上,还需进行的实验是  隔绝空气加热铜和氧化铜的混合物,把所得固体放入烧杯,加入氨水、搅拌,如果溶液变蓝色,说明假设2合理,如果溶液不变色,说明假设2不合理 
分析】(1)锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气。
(2)氧化钙的作用是吸收氢气中的水蒸气。
(3)氧化亚铜溶于氨水形成蓝色溶液。
(4)由图2可知,在氢气还原氧化铜反应过程中,Cu2O质量的变化趋势是先增大后减小。
(5)为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含Cu2O,应采取的措施是加热条件下通入氢气足够长时间,是因为加热时通入氢气时间越长,氧化亚铜质量越小。
(6)根据反应的化学方程式及其提供数据可以进行相关方面的计算和判断。
(7)隔绝空气加热铜和氧化铜的混合物,把所得固体放入烧杯,加入氨水、搅拌,如果溶液变蓝色,说明假设2合理,如果溶液不变色,说明假设2不合理。
解析】解:(1)制取氢气时,锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,反应的化学方程式为:Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑。
故填:Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑。
(2)氧化钙的作用是吸收氢气中的水蒸气。
故填:吸收氢气中的水蒸气。
(3)取反应后的红色固体于烧杯中,加入氨水并搅拌,观察到溶液由无色变蓝色,证明固体产物有Cu2O,即氧化亚铜溶于氨水形成蓝色溶液。
故填:溶液由无色变蓝色。
(4)由图2可知,在氢气还原氧化铜反应过程中,Cu2O质量的变化趋势是先增大后减小。
故填:先增大后减小。
(5)为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含Cu2O,应采取的措施是加热条件下通入氢气足够长时间,是因为加热时通入氢气时间越长,氧化亚铜质量越小。
故填:加热条件下通入氢气足够长时间。
(6)设分步进行,0.6000g的CuO和氢气反应生成氧化亚铜质量为x,
2CuO+H2Cu2O+H2O,
160                144
0.6000g           x

x=0.5400g,
结合探究Ⅱ结果计算分析,假设1中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是如果分步进行,氧化亚铜最大质量应该是0.5400g,而不是0.3218g。
故填:如果分步进行,氧化亚铜最大质量应该是0.5400g,而不是0.3218g。
(7)若要确认“假设2”是否合理,在探究Ⅱ的基础上,还需进行的实验是隔绝空气加热铜和氧化铜的混合物,把所得固体放入烧杯,加入氨水、搅拌,如果溶液变蓝色,说明假设2合理,如果溶液不变色,说明假设2不合理。
故填:隔绝空气加热铜和氧化铜的混合物,把所得固体放入烧杯,加入氨水、搅拌,如果溶液变蓝色,说明假设2合理,如果溶液不变色,说明假设2不合理。
点评】本题主要考查物质的性质,解析时要根据各种物质的性质,结合各方面条件进行分析、判断,从而得出正确的结论。
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