Question

【題目】合肥市某中學(xué)化學(xué)興趣小組按照課本實(shí)驗(yàn)方法，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，通過改變反應(yīng)物的狀態(tài)、質(zhì)量比，以及反應(yīng)裝備，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）小周建議用圖中的乙裝置替代甲裝置。與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是______。

（3）對(duì)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(hào)）的比例。

A.32：3 B.40：3 C.48：3

（實(shí)驗(yàn)與結(jié)論）

①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)。

②不久，即可看到試管底部變紅熱，停止加熱后，仍然看到紅熱現(xiàn)象，并沿試管底部自下而上蔓延，這個(gè)現(xiàn)象說明該反應(yīng)是______（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)。

③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此紅色銅球，實(shí)驗(yàn)獲得了圓滿成功。

Answer 1

【答案】Cu2O 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 A 氣密性 不能 放 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

【解析】

[猜想與假設(shè)]（1）因?yàn)殂~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。根據(jù)元素守恒和化合物中元素的化合價(jià)代數(shù)和為零的原則，暗紅色固體的化學(xué)式可能為：Cu2O。

[分析與交流]（1）物質(zhì)接觸面積越大反應(yīng)就越充分，故這樣建議的原理是：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。

（2）乙裝置中將試管直立放置更有利于集中加熱，故與甲相比較，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(shí)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。C + 2CuO 2Cu + CO2↑，反應(yīng)中氧化銅與碳的質(zhì)量比為40：3，碳應(yīng)適當(dāng)過量，故選A。

[實(shí)驗(yàn)與結(jié)論] ①實(shí)驗(yàn)時(shí)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(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)。

②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)象說明該反應(yīng)放出熱量，屬于放熱反應(yīng)。

③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(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。