Question

小明、小强和小红三位同学在一起对碱式碳酸铜[Cu₂（OH）₂CO₃，相对分子质量为222]受热完全分解后黑色固体产物的成分进行探究．他们称取5.0g碱式碳酸铜在试管中加热使之完全分解，冷却至室温，称量黑色固体产物质量为3.6g．
他们根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物做出了以下猜想：①可能是氧化铜；②可能是炭粉；③可能是氧化铜和炭粉的混合物．他们做出以上猜想的依据是：______．
（1）小明设计的实验方案是：向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置后观察现象．
如果猜想①正确，现象应是______；
如果猜想③正确，现象应是______．
（2）小强进一步思考后，根据碳的化学性质，认为猜想③可以排除．他的理由是：______．
（3）小红通过对得到的实验数据进行计算，排除了②．她的理由是：______．
（4）科学探究的方法和途径有多种．若证明某黑色粉末确由氧化铜和炭粉组成，你还可用什么方法：______．

Answer

探究性题目的做法是大胆推测，但要有合理的依据，不能凭空猜想；根据质量守恒定律可知，碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；根据题目信息（黑色粉末）可知，黑色物质可以是题目所说的三种情况．
（1）根据氧化铜、碳和硫酸的性质及其产物的颜色即可．
（2）碳和氧化铜在高温情况下会发生反应可知．
（3）有质量守恒定律可知．
（4）碳和氧化铜在高温情况下会发生反应的产物性质可知．
【解析】

根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变；碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]的产物是有Cu、O、H、C中的一种或多种元素组合而成；结合题目信息（黑色粉末）可知，氧化铜和碳都是黑色固体；所以黑色物质可以是题目所说的三种情况；故答案为：化学变化过程中元素不变，且氧化铜和炭粉都是黑色固体．
（1）
①氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜的水溶液的颜色是蓝色的，故答案为：试管中溶液变成蓝色，黑色固体消失（或没有黑色固体剩余）．
②氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜的水溶液的颜色是蓝色的；但是碳不会和硫酸反应；故答案为：试管中溶液变成蓝色，仍有黑色固体剩余．
（2）氧化铜和碳在高温条件下发生反应生成铜和二氧化碳，所以在高温条件下，氧化铜和碳不会同时存在，故答案为：在加热的条件下，氧化铜和单质碳能发生反应．
（3）根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类、质量均不发生改变；反应前的碳的质量是：
5.0×（×100%）═0.27g，但是黑色粉末的质量是3.6g，因此排除②，故答案为：5.0g碱式碳酸铜中含有C：×5.0g=0.27g＜3.6g．
（4）假如是氧化铜和碳的混合物，它们在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳的性质非常特殊，那就是通入澄清石灰水会使石灰水变浑浊．故答案为：将混合物在大试管中加热，并将生成的气体通入澄清的石灰水中，观察现象．