Question

18．CO是工業(yè)中重要的還原劑．
甲乙兩同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中采用CO和CuO作為反應(yīng)物進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究．

【探究活動(dòng)一】甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證一氧化碳的部分性質(zhì)并驗(yàn)證產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)時(shí)在點(diǎn)燃B處酒精燈之前先通入一氧化碳排出裝置中的空氣，然后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，C中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，D處點(diǎn)燃的目的是把一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳．D處發(fā)生的反應(yīng)方程式為2CO+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂．
②對(duì)該實(shí)驗(yàn)的分析正確的是AD．
A．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先熄滅B處酒精燈
B．C中增加的質(zhì)量與B中固體減小的質(zhì)量相等
C．實(shí)驗(yàn)中若通入28g一氧化碳可生成64g銅
D．反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)通入一氧化碳的目的之一是防止銅被氧化
③④甲同學(xué)認(rèn)為A裝置用于證明一氧化碳不能和石灰水反應(yīng)，乙同學(xué)認(rèn)為省略A可達(dá)到同樣的目的，理由是為了排盡裝置中的空氣，反應(yīng)前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳．
【探究活動(dòng)二】
甲同學(xué)不小心將探究一得到的部分紅色固體灑落到稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)溶液的顏色由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，兩位同學(xué)對(duì)該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因感到不解，向老師求助，老師向他們提供了以下資料，并鼓勵(lì)他們繼續(xù)探究紅色固體的成分．
【資料】
Ⅰ．氧化銅被還原的過(guò)程可能會(huì)生成氧化亞銅（Cu₂O），Cu₂O也能被還原成銅；
Ⅱ．Cu和Cu₂O均為不溶于水的紅色固體；
Ⅲ．Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，兩位同學(xué)對(duì)紅色固體的成分提出兩種猜想：
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
經(jīng)過(guò)討論交流，兩位同學(xué)再次實(shí)驗(yàn)，并采取了不同的方案驗(yàn)證了猜想．
【方案一】

①操作A為過(guò)濾，加過(guò)量硫酸的目的是使氧化亞銅完全反應(yīng)，溶液B中含有的溶質(zhì)是硫酸、硫酸銅，洗滌的目的是除去銅表面的雜質(zhì)
②大家通過(guò)以上數(shù)據(jù)計(jì)算并判斷出猜想①成立，請(qǐng)你幫助他們計(jì)算紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量為2.88g．（無(wú)需寫出計(jì)算過(guò)程）
③老師看了小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，高度贊揚(yáng)了兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并指出兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若出現(xiàn)以下失誤，會(huì)使紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小的是ABC
A．稀硫酸量不足
B．反應(yīng)后未洗滌剩余的紅色固體就直接進(jìn)行了干燥
C．采用加熱烘干的方式干燥剩余紅色固體
D．將紅色固體b轉(zhuǎn)移到天平上時(shí)有少量灑落
【方案二】
用如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后固體質(zhì)量的方法也能確定哪種猜想成立．
甲乙同學(xué)經(jīng)過(guò)計(jì)算驗(yàn)證出猜想①正確，請(qǐng)你寫出CO與紅色固體反應(yīng)的化學(xué)方程式：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．

Answer 1

分析 【探究活動(dòng)一】
二氧化碳能使澄清石灰變渾濁；
一氧化碳燃燒生成二氧化碳；
高溫條件下，銅能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
為了防止一氧化碳和空氣混合點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸，加熱前應(yīng)該通入一會(huì)兒一氧化碳；
【探究活動(dòng)二】
紅色固體可能是Cu₂O和Cu，也可能是Cu₂O；
過(guò)濾可以把不溶于水的物質(zhì)除去；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計(jì)算氧化亞銅的質(zhì)量；
如果操作不當(dāng)，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至?xí)��?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失��；
加熱條件下，氧化銅和一氧化碳反應(yīng)生成銅和二氧化碳．

解答 解：【探究活動(dòng)一】
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，C中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，D處點(diǎn)燃的目的是把一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，D處發(fā)生的反應(yīng)方程式為：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂．
故填：澄清石灰水變渾濁；把一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳；2CO+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO₂．
②A．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先熄滅B處酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳直至冷卻至室溫，該選項(xiàng)說(shuō)法正確；
B．C中增加的質(zhì)量與B中固體減小的質(zhì)量不相等，C中增加的質(zhì)量大于B中固體減小的質(zhì)量，該選項(xiàng)說(shuō)法不正確；
C．因?yàn)橐谎趸�碳不能完全反�?yīng)，因此實(shí)驗(yàn)中若通入28g一氧化碳時(shí)，生成銅的質(zhì)量小于64g，該選項(xiàng)說(shuō)法不正確；
D．反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)通入一氧化碳的目的之一是防止銅被氧化，該選項(xiàng)說(shuō)法正確．
故填：AD．
③甲同學(xué)認(rèn)為A裝置用于證明一氧化碳不能和石灰水反應(yīng)，乙同學(xué)認(rèn)為省略A可達(dá)到同樣的目的，理由是為了排盡裝置中的空氣，反應(yīng)前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳，過(guò)程中C中的澄清石灰水不變渾濁，說(shuō)明一氧化碳不能和石灰水反應(yīng)．
故填：為了排盡裝置中的空氣，反應(yīng)前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳．
【探究活動(dòng)二】
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
故填：Cu₂O．
①操作A為過(guò)濾，加過(guò)量硫酸的目的是使氧化亞銅完全反應(yīng)，溶液B中含有的溶質(zhì)是過(guò)量的硫酸和生成的硫酸銅，洗滌的目的是除去銅表面的雜質(zhì)．
故填：過(guò)濾；使氧化亞銅完全反應(yīng)；硫酸、硫酸銅；除去銅表面的雜質(zhì)．
②設(shè)氧化亞銅質(zhì)量為x，
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，
144             64
 x             $\frac{64}{144}$x
根據(jù)題意有：4.8g-x+$\frac{64}{144}$x=3.2g，
x=2.88g，
故填：2.88g．
③A．稀硫酸量不足，氧化亞銅不能完全反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小；
B．反應(yīng)后未洗滌剩余的紅色固體就直接進(jìn)行了干燥，導(dǎo)致銅的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏��；
C．采用加熱烘干的方式干燥剩余紅色固體時(shí)，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，導(dǎo)致銅的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏��；
D．將紅色固體b轉(zhuǎn)移到天平上時(shí)有少量灑落，導(dǎo)致銅的質(zhì)量偏小，從而導(dǎo)致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
故填：ABC．
高溫條件下，氧化銅和一氧化碳反應(yīng)生成銅和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．
故填：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．