Question

小明、小強和小紅三位同學在一起對堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃，相對分子質量為222]受熱完全分解后黑色固體產物的成分進行探究．他們稱取5.0g堿式碳酸銅在試管中加熱使之完全分解，冷卻至室溫，稱量黑色固體產物質量為3.6g．
他們根據堿式碳酸銅的化學式對黑色固體產物做出了以下猜想：①可能是氧化銅；②可能是炭粉；③可能是氧化銅和炭粉的混合物．他們做出以上猜想的依據是：

 

．
（1）小明設計的實驗方案是：向盛有少量該黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩，靜置后觀察現象．
如果猜想①正確，現象應是

 

；
如果猜想③正確，現象應是

 

．
（2）小強進一步思考后，根據碳的化學性質，認為猜想③可以排除．他的理由是：

 

．
（3）小紅通過對得到的實驗數據進行計算，排除了②．她的理由是：

 

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（4）科學探究的方法和途徑有多種．若證明某黑色粉末確由氧化銅和炭粉組成，你還可用什么方法：

 

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Answer 1

分析：探究性題目的做法是大膽推測，但要有合理的依據，不能憑空猜想；根據質量守恒定律可知，堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；根據題目信息（黑色粉末）可知，黑色物質可以是題目所說的三種情況．
（1）根據氧化銅、碳和硫酸的性質及其產物的顏色即可．
（2）碳和氧化銅在高溫情況下會發生反應可知．
（3）有質量守恒定律可知．
（4）碳和氧化銅在高溫情況下會發生反應的產物性質可知．

解答：解：
根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類不變；堿式碳酸銅[Cu₂（OH）₂CO₃]的產物是有Cu、O、H、C中的一種或多種元素組合而成；結合題目信息（黑色粉末）可知，氧化銅和碳都是黑色固體；所以黑色物質可以是題目所說的三種情況；故答案為：化學變化過程中元素不變，且氧化銅和炭粉都是黑色固體．
（1）
①氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水，硫酸銅的水溶液的顏色是藍色的，故答案為：試管中溶液變成藍色，黑色固體消失（或沒有黑色固體剩余）．
②氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水，硫酸銅的水溶液的顏色是藍色的；但是碳不會和硫酸反應；故答案為：試管中溶液變成藍色，仍有黑色固體剩余．
（2）氧化銅和碳在高溫條件下發生反應生成銅和二氧化碳，所以在高溫條件下，氧化銅和碳不會同時存在，故答案為：在加熱的條件下，氧化銅和單質碳能發生反應．
（3）根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類、質量均不發生改變；反應前的碳的質量是：
5.0×（

12

222

×100%）═0.27g，但是黑色粉末的質量是3.6g，因此排除②，故答案為：5.0g堿式碳酸銅中含有C：

12

222

×5.0g=0.27g＜3.6g．
（4）假如是氧化銅和碳的混合物，它們在高溫條件下反應生成銅和二氧化碳，二氧化碳的性質非常特殊，那就是通入澄清石灰水會使石灰水變渾濁．故答案為：將混合物在大試管中加熱，并將生成的氣體通入澄清的石灰水中，觀察現象．

點評：做這類題目要有充足的知識和大膽的推測，這就要求學生平時多記一些物質的性質和特點（顏色，狀態）．