Question

某校進行化學實驗考察時，老師給了同學們一小包黑色粉末，這種黑色粉末可能是氧化銅、木炭粉或者是這兩者的混合物，讓他們通過實驗探究來確定．某同學探究過程如下：
（1）〔提出問題〕假設1：黑色粉末是木炭粉；
假設2：黑色粉末可能是氧化銅
假設3：______；
（2）〔設計實驗方案〕：他對實驗進行了一下設想和分析：
取少量黑色粉末于燒杯中，并加入過量的稀硫酸．則實驗中可能出現的現象與對應結論如下表，請你完成下表．

實驗中可能出現的現象	結論
①	假設1成立
②
③	假設1成立

（3）〔進行實驗〕：通過實驗及分析，確定該黑色粉末為木炭粉和氧化銅的混合物．
（4）〔拓展〕：為了進一步探究木炭粉和氧化銅的性質，他又利用這種混合物補充作了如下實驗：將此黑色粉末隔絕空氣加熱（若木炭粉完全反應），待冷卻到室溫后，取剩余固體于燒杯中，再加入過量稀硫酸，反應完全后，靜置．請你回答：
①燒杯中______（ 填“有”或“沒有”）不溶物．
②若靜置后溶液呈無色，則該溶液中的溶質是______（寫化學式）．
③若靜置后溶液呈藍色，該反應的化學方程式為______．
能力提升：
提出問題：
該脫氧劑中的黑色粉末、紅色粉末各是什么？
猜想：
甲同學認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、紅色粉末可能是銅．
乙同學認為：灰黑色粉末可能是鐵粉，也可能還有少量的活性炭粉，紅色粉末是氧化鐵．
丙同學認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、活性炭粉，紅色粉末可能是銅．
（1）、你認為______同學的猜想正確．
（2）、請設計一個實驗方案來驗證你的猜想是正確的，并填寫以下實驗報告：

實驗步驟	預期的實驗現象	實驗結論

（3）、寫出本題探究中涉及到的任意一個化學方程式：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據物質顏色特點，對物質的可能性進行猜測；
（2）根據對物質的猜測，預計實驗現象，以證明猜想正確；
（4）分析反應后固體物質的組成，判斷加入硫酸時可能出現的變化．
能力提升：
（1）銅粉在常溫下不能與氧氣發生反應，銅轉化為氧化銅需要在加熱條件下才能實現；而鐵粉在潮濕的空氣中生銹而變成紅色的氧化鐵，常溫下可以發生反應；活性炭能吸附有毒有味的氣體但不能吸附氧氣，氧化鐵亦不能與氧氣發生反應；據此，可對三個同學的猜想進行評價；
（2）利用猜想中所涉及物質的性質與變化規律，設計實驗驗證三位同學的猜想，并驗證實驗的實驗報告．
（3）根據實驗方案中的反應，依據質量守恒定律書寫相關的化學方程式．
解答：解：（1）炭粉和氧化銅都是黑色粉末，因此，黑色粉末可能是其中的一種物質或兩種物質的混合物；
（2）①若黑色粉末為炭粉，由于炭粉不能與硫酸發生反應，因此就觀察到黑色粉末不減少、溶液無明顯變化；
②若黑色粉末為氧化銅，氧化銅與硫酸反應而消失，溶液中因含有硫酸銅而呈藍色；
③若黑色粉末為炭粉和氧化銅的混合物，則會觀察到黑色粉末部分溶解，溶液變成藍色；
（4）①炭粉和氧化銅的混的隔絕空氣加熱，炭粉與氧化銅反應生成銅和二氧化碳；而銅不能與硫酸反應，所以燒杯內有不溶于硫酸的銅；
②加入硫酸后溶液無色，說明黑色混合粉末中的氧化銅也已完全反應，因此燒杯內溶液仍為硫酸溶液；
③加入硫酸后溶液為藍色，說明混合粉末中氧化銅沒有全部與炭粉反應，剩余的氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅；
能力提升：
（1）甲同學的猜想所認為的兩種物質在常溫下不能實現轉化，所以，不適合用于食品的“脫氧劑”，猜想不合理；乙同學既考慮到鐵與氧化鐵兩物質的顏色，又結合的兩物質鐵常溫下可生銹變成氧化鐵的轉化關系，猜想合理；丙同學猜想中的活性炭不能吸附氧氣、氧化鐵也不能與氧氣發生反應，猜想不合理；
（2）根據兩種物質鐵和氧化鐵的性質，可取少量粉末用磁鐵吸引，黑色粉末全部被吸起，說明黑色粉末為鐵粉；把剩余的紅色粉末放入稀硫酸中，紅色粉末全部溶解，溶液變紅黃色，可進一步用氫氧化鈉驗證，氫氧化鐵是紅褐色沉淀，可證明紅色粉末為氧化鐵；
故答案為：
（1）黑色粉末是氧化銅，黑色粉末是氧化銅和炭粉的混合物；
（2）①黑色粉末不減少，溶液無明顯變化；②黑色粉末全部溶解，溶液呈藍色；③黑色粉末部分溶解，溶液呈藍色；
（4）①有②H₂SO₄；③CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
能力提升
（1）乙
（2）

實驗步驟	預期的實驗現象	結論
①用磁鐵充分接觸濾紙上的脫氧劑粉末	絕大部分黑色粉末被吸引	脫氧劑的成分是鐵粉
②將紅色物質放入小試管中，加入足量稀硫酸觀察現象．繼續滴加足量的NaOH溶液．	紅色物質溶解，溶液呈黃色，產生紅褐色沉淀	紅色物質是Fe23

（3）有關反應的化學方程式：Fe₂₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃十3H₂O
Fe₂（SO₄）₃+6NaOH═2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
點評：氧化銅可與硫酸反應生成硫酸銅，而使溶液變成藍色，根據溶液是否呈藍色可確定粉末中是否含有氧化銅．對猜想進行評價時，要結合物質所處的實際環境及在該環境下猜想中所涉及的反應能否發生，這樣所做的猜想才是合理的．