Question

13．某學習小組在學習了金屬的知識后，探究Cu的常見化合物的性質．
【提出問題】
①Al（OH）₃具有兩性，Cu（OH）₂也具有兩性嗎？
②通常情況下，+2價Fe的穩定性小于+3價Fe，+1價Cu的穩定性也小于+2價Cu嗎？
③CuO能被H₂、CO等還原，也能被NH₃還原嗎？
【實驗方案】
（1）解決問題①需用到的藥品有CuSO₄溶液、H₂SO₄（HCl）溶液（1分）、NaOH溶液．
同時進行相關實驗．
（2）解決問題②的實驗步驟和現象如下：取98g Cu（OH）₂固體，加熱至80℃～100℃時，得到黑色固體粉末，繼續加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A．冷卻后稱量，A的質量為72g，A的化學式為Cu₂O；．向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在．寫出A與稀硫酸反應的化學方程式Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O．
（3）為解決問題③，設計的實驗裝置為（夾持裝置未畫出）：

實驗中觀察到CuO變為紅色物質．查資料可知，反應產物中還有一種無污染的氣體．該氣體的化學式為N₂．
【實驗結論】
（1）Cu（OH）₂具有兩性．
證明Cu（OH）₂具有酸性的化學反應是Cu（OH）₂+2NaOH═Na₂[Cu（OH）₄]，寫出該反應的離子方程式Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-．
（2）根據實驗方案（2），得出的+1價Cu和+2價Cu穩定性大小的結論是高溫時Cu⁺穩定性大于Cu²⁺；在酸性溶液中Cu²⁺穩定性大于Cu⁺．
（3）CuO能夠被NH₃還原．
【問題討論】
有同學認為NH₃與CuO反應后生成的紅色物質是Cu，也有同學認為NH₃與CuO反應后生成的紅色物質是Cu和A的混合物．請你設計一個簡單的實驗檢驗NH₃與CuO反應后生成的紅色物質中是否含有A？

Answer 1

分析 【實驗方案】
（1）要證明Cu（OH）₂具有兩性，應先加入堿生成Cu（OH）₂，即與酸或堿都能反應，據此判斷所需要的試劑；
（2）根據質量守恒計算中含有1molCu，質量為64g，剩余為O元素；依據反應現象書寫離子方程式；
（3）根據反應遵循質量守恒定律和該氣體物污染確定氣體的化學式；
【實驗結論】
（1）根據Cu（OH）₂不溶于水，Na₂[Cu（OH）₄]、NaOH都是可溶的強電解質，結合離子方程式的書寫規則書寫離子方程式；
（2）根據在不同溫度下反應物的組成可確定物質的穩定性；
【問題討論】
A為Cu₂O，在酸性條件下不穩定，可加入酸進行檢驗．

解答 解：【實驗方案】（1）要證明Cu（OH）₂具有兩性，應先加入堿生成Cu（OH）₂，然后在氫氧化銅中加入硫酸或鹽酸以及氫氧化鈉，觀察其是否能反應，所以需要的試劑是H₂SO₄（HCl）溶液、NaOH溶液，
故答案為：H₂SO₄（HCl）溶液、NaOH溶液；
（2）98g Cu（OH）₂固體的物質的量為1mol，解熱分解生成的72g固體中含有Cu的質量為1mol，即64g，則氧原子的質量為72g-64g8g，n（O）=$\frac{8g}{16g/mol}$=0.5mol，
則A中n（Cu）：n（O）=2：1，向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在，說明生成了銅和銅離子，反應的化學方程式為：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，
故答案為：Cu₂O； Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O；
（3）氧化銅和氨氣反應生成紅色物質銅，根據反應遵循質量守恒定律和該氣體無污染確定氣體為氮氣，故答案為：N₂；
【實驗結論】
（1）根據Cu（OH）₂不溶于水，Na₂[Cu（OH）₄]、NaOH都是可溶的強電解質，反應的離子方程式為Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-，
故答案為：Cu（OH）₂+2OH^-=Cu（OH）₄^2-；
（2）80℃～100℃時，得到黑色固體粉末，為CuO，繼續加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末，說明在較高溫度時Cu₂O穩定，與酸反應生成硫酸銅和銅，說明在酸性條件下+2價的銅穩定，
故答案為：Cu⁺穩定性大于Cu²⁺；Cu²⁺穩定性大于Cu⁺；
【問題討論】
如含有Cu₂O，根據其與酸反應的現象可判斷，方程式為：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O，溶液變藍，而銅與稀硫酸不反應，
答：取樣，加入稀硫酸，如果得到藍色溶液和紅色固體，說明有A； 如果不溶解，說明無A．

點評 本題考查實驗探究和數據處理，做題時注意兩性氫氧化物的性質以及質量守恒定律計算物質的化學式，本題有一定難度．