Question

【題目】某中學(xué)化學(xué)興趣小組按照課本實(shí)驗(yàn)方法（如圖甲），做木炭與氧化銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時，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)。他們決定對這個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)。

（提出問題）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，通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+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，并猜測它的化學(xué)式為______。

（2）同學(xué)們還認(rèn)為，通過改變反應(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)為這樣建議的原因是______。

（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______。

（3）對下列三種氧化銅和碳的質(zhì)量比例，小施建議選擇______（填選項(xiàng)序號）的比例。

A 32：3 B 40：3 C 48：3

你認(rèn)為小施這樣選擇的理由是______。

（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)，他們在檢驗(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，______（填“可以”或“不 能”）確定氧化銅和炭粉已經(jīng)開始反應(yīng)。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的銅，請你寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。

Answer 1

【答案】Cu2O（Cu4C、Cu2C） 使用顆粒更小的固體反應(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 A 在選擇氧化銅和碳的質(zhì)量比例時要考慮到氧氣消耗的炭，不能按反應(yīng)的比例選擇，碳粉要稍多一些，有利于反應(yīng)充分進(jìn)行 氣密性 不能 空氣會進(jìn)入試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化 2CuO+C2Cu+CO2↑

【解析】

[猜想與假設(shè)] （1）通過分析可知，因?yàn)殂~有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4.根據(jù)化合物中元素的化合價代數(shù)和為零的原則，暗紅色固體的化學(xué)式可能為：Cu2O（Cu4C、Cu2C）；
[分析與交流]（1）物質(zhì)接觸面積越大反應(yīng)就越充分，所以用超細(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原因是：使用顆粒更小的固體反應(yīng)物，可以增加表面積，有利于反應(yīng)的進(jìn)行；
（2）乙裝置中將試管直立放置更有利于集中加熱，并能利用反應(yīng)放出的熱量，所以乙裝置中將試管直立放置的作用是：有利于集中加熱，獲得持續(xù)高溫；
（3）在選擇氧化銅和碳的質(zhì)量比例時要考慮到氧氣消耗的炭，不能按反應(yīng)的比例選擇，碳粉要稍多一些，有利于反應(yīng)充分進(jìn)行。

即40：3，而碳粉稍微多一點(diǎn)，即在給定選項(xiàng)中選A；

[實(shí)驗(yàn)與結(jié)論] 由于該實(shí)驗(yàn)還要驗(yàn)證反應(yīng)的生成物，二氧化碳?xì)怏w的存在，故需要保證裝置的氣密性良好，所以實(shí)驗(yàn)時首先要檢查裝置的氣密性；當(dāng)看到澄清的石灰水剛出現(xiàn)渾濁時，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)；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)的問題是：空氣會進(jìn)入試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化。待產(chǎn)物冷卻后，同學(xué)們終于找到了期待已久的紫紅色的銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuO+C2Cu+CO2↑。