Question

某化学研究性学习小组探究与铜有关的物质的性质，过程设计如下：

（提出猜想）

问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜有两性码？

问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，Fe²⁺的稳定性小于的Fe³⁺，Cu⁺的稳定性也小于Cu²⁺吗？

问题3：硫酸铜溶液呈蓝色，铜与浓硝酸常温下反应生成的溶液也是蓝色吗？

（实验探究）

I. 解决问题1：

（1）实验需配制100mL 0.50mol·L^-1 CuSO₄溶液，必需的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、________、________。

（2）为达到目的，某同学认为只要进行两次实验即可得出结论。请写出实验②的具体内容。

①向盛有CuSO₄溶液的试管中滴加NaOH溶液至过量，观察生成的Cu（OH）₂沉淀是否溶解；

②________。

II. 解决问题2的实验步骤和现象如下：

①取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80ºC～100ºC得到黑色固体粉末；继续加热至1000ºC以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；

②取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验及现象：

（3）写出氧化亚铜与稀硫酸反应的离子方程式________。

（4）从实验中可得出的结论是：当温度在1000ºC以上时________（填：Cu²⁺或Cu⁺，下同）稳定，在酸性溶液中________稳定。

III. 解决问题3，某同学设计的实验如下：

取一铜片装入试管，加入适量的浓硝酸，观察溶液的颜色变化。

（5）另一同学认为此同学设计的实验有缺陷，原因是________。

（6）铜与浓硝酸反应溶液呈绿色，有同学认为这是生成的NO₂溶于其中的原因。请设计实验说明此解释是否正确。（只需要写出一种方法取可）

实验步骤	实验结论
________	________

Answer

玻璃棒 100mL容量瓶 另取实验①中所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀盐酸等）至过量，观察沉淀是否溶解 Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O Cu+ Cu2+ 产生NO2气体，污染环境 向反应后的溶液中通入足量空气 若溶液变蓝，则假设成立

【解析】

配制溶液需要使用的仪器有天平、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶等。两性氢氧化物能溶于氢氧化钠和硫酸，所以检验氢氧化铜是否具有该性质。根据二氧化氮和氧气和水反应生成硝酸的性质进行实验。

（1）实验需配制100mL 0.50mol·L-1 CuSO4溶液，必需的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶；

(2)两性氢氧化物能溶于强酸强碱溶液，所以需要检验氢氧化铜是否溶于氢氧化钠或硫酸，所以需要另取实验①中所得沉淀，滴加稀硫酸（或稀盐酸等）至过量，观察沉淀是否溶解；

(3)根据题干信息分析，氧化亚铜和硫酸反应生成硫酸铜和铜，离子方程式为：Cu2O + 2H+ ＝Cu + Cu2+ + H2O；

(4) 继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜，说明当温度在1000ºC以上时Cu+稳定，但与硫酸反应生成铜离子，所以在酸性溶液中Cu2+稳定；

(5)铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，污染环境；

(6)二氧化氮和氧气和水反应生成硝酸，若向反应后的溶液中通入足量空气，反应生成硝酸，二氧化氮消失，若溶液变蓝，则假设成立。