Question

某化學(xué)活動(dòng)興趣小組的同學(xué)進(jìn)行木炭還原CuO的探究實(shí)驗(yàn)，生成物是紅色固體和無色氣體．他們查閱資料后得知氧化亞銅（Cu₂O）為紅色固體，猜測(cè)反應(yīng)物比例不同，產(chǎn)物也會(huì)不同．因此，生成物中有CO₂、CO和Cu，固體還可能有Cu₂O．又知Cu₂O能和常見的酸（HNO₃除外）反應(yīng)生成Cu²⁺和Cu．為此，請(qǐng)你和他們一起進(jìn)行如下探究．
（1）探究氣體中是否有CO氣體．甲同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是：先將氣體通過足量的NaOH溶液，干燥后再通過灼熱的CuO，未反應(yīng)完的氣體直接排放到空氣中．
①甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)后如果有

 

色固體生成，說明一定含有CO氣體；
②上述實(shí)驗(yàn)方案中可選用的一種氣體干燥劑是

 

；
③甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案有無不足之處？若有，請(qǐng)你指出有何不良后果，并提出改進(jìn)方案；若沒有，該問不需作答．

 

．
（2）探究紅色固體中是否有Cu₂O．
①在如下方法中：a．上網(wǎng)查詢    b．實(shí)驗(yàn)    c．請(qǐng)教老師
你認(rèn)為最能解決實(shí)際問題的方法是

 

（填字母序號(hào)）．
②請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)紅色固體中是否有Cu₂O．

實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
化學(xué)反應(yīng)方程式

（3）為探究紅色固體產(chǎn)物的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)，興趣小組的同學(xué)另取一份CuO與木炭組成的混合物8.48g，高溫下充分反應(yīng)后，剩余固體呈紅色（氧化銅全部被還原），其質(zhì)量為6.72g，且反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體能全部被足量的澄清石灰水吸收，將所得的沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量得4.00g．請(qǐng)通過計(jì)算幫助他們分析固體產(chǎn)物的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：本題屬于科學(xué)探究題，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是：先將氣體通過足量的NaOH溶液，干燥后再通過灼熱的CuO，NaOH溶液是吸收二氧化碳的，灼熱的CuO驗(yàn)證一氧化碳的．一氧化碳可以用濃硫酸、堿石灰等干燥劑干燥，用一氧化碳做還原劑一定要進(jìn)行尾氣處理，否則要污染空氣．探究紅色固體中是否有Cu₂O，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，向剩余固體中加入稀硫酸反應(yīng)后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，就證明有Cu₂O存在，否則沒有．為探究紅色固體產(chǎn)物的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，要根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算進(jìn)行討論．

解答：解：（1）一氧化碳還原氧化銅會(huì)得到紅色的銅，一氧化碳可以用濃硫酸干燥，用一氧化碳做還原劑一定要進(jìn)行尾氣處理，否則要污染空氣．故答案為：紅；濃硫酸；沒有尾氣處理裝置．
（2）探究紅色固體中是否有Cu₂O，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究因此選b，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：向剩余固體中加入稀硫酸反應(yīng)后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，就證明有Cu₂O存在，否則沒有．氧化亞銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水和銅，要注意配平．故答案為：b；向剩余固體中加入稀硫酸反應(yīng)后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色；Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
（3）解：剩余固體呈紅色（氧化銅全部被還原），剩余固體呈紅色是Cu或Cu₂O或其混合物
反應(yīng)后氣體：8.48g-6.72g=1.76g
設(shè)二氧化碳的質(zhì)量為x
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
          44   100
           x    4g    
解得：x=1.76g     所以，生成氣體全部是CO₂，無CO
所以，含C、O分別為：1.76g×

12

44

=0.48g，1.76g-0.48g=1.28g
根據(jù)C元素守恒，原物質(zhì)中C為：0.48g  所以CuO：8.48g-0.48g=8g，其中含氧：8g×

16

80

=1.6g，Cu：8g-1.6g=6.4g＜6.72g
所以產(chǎn)物一定還有Cu₂O，再根據(jù)O元素守恒cu2o中O為：1.6-1.28=0.32
所以，反應(yīng)后Cu₂O為：0.32g÷

16

144

=2.88g   質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cu₂O為：

2.88g

6.72g

×100%=42.9%  Cu為：57.1%
故答案為：Cu₂O為：42.9%  Cu為：57.1%

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)屬于科學(xué)探究題，既有對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，又有碳和一氧化碳的還原性、化學(xué)方程式的書寫以及有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算等．碳有兩個(gè)化學(xué)性質(zhì)：可燃性和還原性；一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)：可燃性、還原性和毒性．有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也是中考的重要考查內(nèi)容之一，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)是一個(gè)重點(diǎn)也是一個(gè)難點(diǎn)，同學(xué)們應(yīng)該認(rèn)真掌握，綜合應(yīng)用．