Question

14．某課外小組對一些金屬單質和化合物的性質進行研究．
（1）下表為“鋁與氯化銅溶液反應”實驗報告的一部分：

實驗步驟	實驗現象
將打磨過的鋁片（過量）放入一定濃度的氯化銅溶液中	產生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液逐漸變為無色
反應結束后分離出溶液備用
紅色固體用蒸餾水洗滌后，置于潮濕的空氣中	一段時間后固體由紅色變為綠色[視其主要成分為Cu2（OH）2CO3]

按反應類型寫出實驗中發生反應的化學方程式各一個（是離子反應的只寫離子方程式）
置換反應2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；化合反應2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃．
（2）工業上可用鋁與軟錳礦（主要成分為MnO₂）反應來冶煉金屬錳．MnO₂在H₂O₂分解反應中作催化劑．若將適量MnO₂加入酸化后的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解產生Mn²⁺．該反應的離子方程式是MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O．
（3）某課外研究小組，用含有較多雜質的銅粉，通過不同的化學反應制取膽礬．其設計的實驗過程如圖所示：

①銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于c上（用以下所給儀器的編號填入，下同），取用坩堝應使用e，灼燒后的坩堝應放在b上，不能直接放在桌面上．實驗所用儀器：a．蒸發皿    b．石棉網    c．泥三角    d．表面皿    e．坩堝鉗    f．試管夾
②由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，通過途徑Ⅱ實現用粗制氧化銅制取膽礬，必須進行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、加熱蒸發、冷卻結晶、過濾洗滌、自然干燥，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優點是：產生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少、途徑Ⅱ不會產生污染大氣的氣體．

Answer 1

分析 （1）在金屬活動性順序中，鋁排在銅的前面，故鋁可以把氯化銅中的銅置換出來，得到的紅色固體為銅，露置在空氣中會與氧氣、水、二氧化碳共同作用生成銅銹，其成分為堿式碳酸銅，此物質不穩定，受熱易分解，根據這些知識就可以按要求寫出有關反應的化學方程式；
（2）根據提供的反應物和產物及氧化還原反應可知Mn由+4價變為+2價，氧元素化合價肯定升高，根據氧化還原反應的特點來書寫；
（3）①根據固體加熱分析，用坩堝加熱固體時應將坩堝放在泥三角上加熱，加熱時用坩堝鉗夾持坩堝，加熱后放在石棉網上冷卻；
②由硫酸銅溶液制得硫酸銅晶體，經過濾后加熱蒸發硫酸銅溶液，冷卻結晶后、過濾、干燥后可得純凈的硫酸銅晶體；途徑Ⅰ有濃硫酸參加反應，消耗較多硫酸，并產生污染性二氧化硫氣體．

解答 解：（1）置換反應就是一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應，將打磨過的鋁片放入氯化銅溶液中，析出紅色固體，說明鋁與氯化銅反應，銅被置換出來，同時生成氯化鋁，該反應為置換反應，反應為2Al+3CuCl₂=3Cu+2AlCl₃，即2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu，化合反應就是由兩種或兩種以上的物質生成一種其他物質的化學反應，紅色的銅放在潮濕的空氣中變為綠色，是因為與氧氣、二氧化碳、水共同作用生成了銅銹堿式碳酸銅，該反應為化合反應，該反應為2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案為：2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu；2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
（2）將適量MnO₂加入酸化后的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解產生Mn²⁺，根據氧化還原反應可知Mn由+4價變為+2價，氧化合價肯定升高，所以產物有氧氣生成，反應為MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+H₂O₂+2H⁺═Mn²⁺+O₂↑+2H₂O；
（3）①用坩堝加熱固體時應將坩堝放在泥三角上加熱，加熱時用坩堝鉗夾持坩堝，加熱后放在石棉網上冷卻；故答案為：c；e；b；
②由硫酸銅溶液制得硫酸銅晶體，經過濾后加熱蒸發硫酸銅溶液，冷卻結晶后、過濾、干燥后可得純凈的硫酸銅晶體，
比較反應的兩個途徑，途徑Ⅰ有濃硫酸參加反應，消耗較多硫酸，并產生污染性二氧化硫氣體，
故答案為：加熱蒸發；過濾洗滌；產生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少；途徑Ⅱ不會產生污染大氣的氣體．

點評 本題通過常見金屬及其化合物化學性質、硫酸銅晶體的制備方案設計實驗，考查了化學基本反應類型中的化學方程式的書寫以及化學實驗基本操作，注意知識的歸納和梳理以及靈活應用是關鍵，難度不大．