Question

據媒體報道，2009年2月12日我外交部就法國佳士得公司拍賣我圓明園兔首和鼠首兩件文物（如圖1），發表嚴正聲明：中國對其擁有不可置疑的所有權．這兩件文物均為青銅器，其表面呈綠色，查閱資料得知，這是銅
器長期暴露在空氣中生成了銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]，銅綠不穩定，受熱易分解．

（1）根據銅綠的組成，可以推測銅綠的形成是銅與

 

（填化學式）作用的結果．
（2）除題目中已有的說明，請再寫出銅綠的一種物理性質和一種化學性質：物理性質：

 

，化學性質：

 

．
（3）為了探究銅綠的性質，小王同學從其它銅器上刮下適量銅綠，放入圖2裝置中，加熱后，可以觀
察到的現象有

 

．
（4）小李同學偶然發現一腐蝕嚴重的金屬片表面呈綠色，但從其硬度和重量估計不是銅片，小李查閱資料后猜測其為一種鋁合金（主要含鋁、銅以及少量鎂）．請你設計一個實驗驗證該金屬片中含鋁和銅，寫出簡要的操作步驟、預期現象及結論．（儀器和試劑不限）

操作步驟	預期現象及結論

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）銅器長期暴露在空氣中生成了銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]，碳元素來自空氣中二氧化碳，氫元素來自空氣中水蒸汽，氧元素來自二氧化碳和氧氣；
（2）銅綠能在空氣中存在，故應難溶于水，銅綠屬于堿式碳酸鹽，應能和酸反應；
（3）銅綠不穩定，受熱分解為氧化銅、二氧化碳和水，二氧化碳遇澄清石灰水變渾濁；
（4）鋁和堿反應，銅不和堿反應，但銅可與稀硝酸反應，據此設計實驗方案．

解答： 解：（1）銅器長期暴露在空氣中生成了銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]，碳元素來自空氣中二氧化碳，氫元素來自空氣中水蒸汽，氧元素來自二氧化碳和氧氣；
故答案為：O₂、H₂O、CO₂；
（2）銅綠能在空氣中存在，故應難溶于水，銅綠屬于堿式碳酸鹽，應能和酸反應；
故答案為：難溶于水；可溶于酸；
（3）銅綠不穩定，受熱分解為氧化銅、二氧化碳和水，二氧化碳遇澄清石灰水變渾濁，故看到的現象為：
固體由綠色變成黑色，大試管口有水珠凝結，導管口有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁；
故答案為：固體由綠色變成黑色，大試管口有水珠凝結，導管口有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁；
（4）鋁和堿反應，把金屬片放在氫氧化鈉溶液中應有氣泡產生，過濾后，向濾液中加入鹽酸應出現先沉淀后溶解的現象，反應方程式為：2Al+2H₂O+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，NaAlO₂+HCl+H₂O═Al（OH）₃↓+NaCl、Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O；過濾后濾渣為銅，加入稀硝酸，發生反應：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
故看到現象為：固體全部溶解，有無色刺激性氣體產生并很快變成紅棕色，溶液顯藍色，加NaOH溶液后有藍色沉淀產生，證明含銅；
故答案為：

操作步驟	預期現象及結論
1、剪一小塊金屬片放入試管A中，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，得濾渣1和濾液1．	金屬片大部分溶解得到無色溶液，有氣泡產生，初步證明含鋁；
2、取少量濾液1于試管B中，逐滴滴加鹽酸至過量．	先有白色沉淀生成后沉淀又溶解，證明含鋁；
3、取濾渣1于試管C中，加入足量鹽酸，充分反應后過濾，洗滌，得濾渣2和濾液2．	固體部分溶解，溶液可能呈藍色，剩余固體為紅色，初步證明含銅；
4、取濾渣2于試管D中，加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液．	固體全部溶解，有無色刺激性氣體產生并很快變成紅棕色，溶液顯藍色，加NaOH溶液后有藍色沉淀產生，證明含銅．

（另一思路：先酸溶，過濾，濾渣驗銅，濾液加入過量堿液，再過濾后加酸驗鋁．）

點評：本題考查了銅綠成分的檢驗的實驗方案的設計，中等難度，注意結合題給信息解答，設計鋁合金的檢驗時要從鋁既能和酸反應又能和堿反應去設計，可有不同的思路．