Question

【題目】我校化學(xué)興趣小組按照課本實(shí)驗(yàn)方法（圖甲），做木炭與氧化銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)很難觀察到紫紅色銅的生成，卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)。他們決定對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)。

【提出問(wèn)題】暗紅色的固體是什么？如何選擇合適的條件，使木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯？

【查閱資料】銅有+1和+2兩種化合價(jià)，通常情況下，氧的化合價(jià)為-2，碳的化合價(jià)為+4或-4。

【猜想與假設(shè)】（1）同學(xué)們認(rèn)為這種暗紅色固體可能是一種化合物，并猜測(cè)它的化學(xué)式為_________。

（2）同學(xué)們還認(rèn)為，通過(guò)改變反應(yīng)物的狀態(tài)、質(zhì)量比，以及反應(yīng)裝置，可以使該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，減少出現(xiàn)暗紅色固體的情況。

【分析與交流】（1）小吳建議用超細(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為這樣建議的原理是____________________。

（2）小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是__________________。

【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】同學(xué)們決定按改進(jìn)后的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們?cè)跈z驗(yàn)了乙裝置的

__________后，往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱，當(dāng)看到澄清的石灰水剛出現(xiàn)渾濁時(shí)，___________（填“可以”或“不能”）確定氧化銅和炭粉已經(jīng)開始反應(yīng)。

不久，即可看到試管底部變紅熱，停止加熱后，仍能看到紅熱現(xiàn)象，并沿試管底部自下而上蔓延，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明該反應(yīng)是_______（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________。

待反應(yīng)結(jié)束，先將導(dǎo)氣管從石灰水中取出，然后關(guān)閉止水夾，讓產(chǎn)物自然冷卻。若不關(guān)閉止水夾，可能出現(xiàn)的問(wèn)題是________________________。

待產(chǎn)物冷卻后，同學(xué)們終于找到了期待已久的紫紅色銅珠，實(shí)驗(yàn)獲得了圓滿成功。

【拓展與提高】(答對(duì)本小題獎(jiǎng)勵(lì)4分)“根據(jù)化學(xué)方程式可計(jì)算出理論上氧化銅與炭粉反應(yīng)的質(zhì)量比為______”但實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，炭粉稍過(guò)量，你的理由是：（1）______________________；（2）__________________�！�

Answer 1

【答案】 Cu2O 這是固體反應(yīng)物間的反應(yīng)，使用顆粒更小的反應(yīng)物，可以增加表面積，有利于反應(yīng)的進(jìn)行 有利于集中加熱，獲得持續(xù)高溫。 氣密性 不能 放 CuO+C高溫Cu+CO2↑ 空氣會(huì)進(jìn)入反應(yīng)的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化 40：3 炭與氧氣反應(yīng)消耗了一部分 炭粉中含有固體雜質(zhì)；（或炭粉不是很干燥等）

【解析】【猜想與假設(shè)】（1）由于已知的碳的氧化物均為氣體，而氧化銅又是黑色的，結(jié)合銅有+1和+2兩種化合價(jià)，可知該暗紅色的固體氧化物的化學(xué)式可能為Cu2O；【分析與交流】（1）超細(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以增大與氧化銅反應(yīng)的接觸面積，有利用反應(yīng)的進(jìn)行；（2）乙裝置中將試管直立放置的作用有利于集中加熱，獲得持續(xù)高溫；【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要檢查裝置多氣密性，當(dāng)看到澄清多石灰水剛出現(xiàn)渾濁時(shí)，可能是炭與氧氣反應(yīng)生成的二氧化碳，故不能判斷碳一氧化銅發(fā)生了反應(yīng)；停止加熱后，仍能看到紅熱現(xiàn)象，并沿試管底部自下而左蔓延，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明該反應(yīng)放出熱量。碳還原氧化銅可生成銅和二氧化碳：CuO+C Cu+CO2↑；反應(yīng)結(jié)束后要關(guān)閉止水夾，防止進(jìn)入空氣，使灼熱的銅再被氧化；【拓展與提高】物質(zhì)反應(yīng)的質(zhì)量比即為相對(duì)分子質(zhì)量之比，故氧化銅與炭粉反應(yīng)的質(zhì)量比=80:12=20:3 ；實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于碳會(huì)和氧氣反應(yīng)一部分以及碳粉中含有少量雜質(zhì)，故炭粉稍過(guò)量。