Question

木炭作為還原劑用于金屬冶煉已有幾千年歷史．教材用如圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)介紹這一知識(shí)．
（1）木炭與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式是

C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑

；
（2）木炭呈塊狀，實(shí)驗(yàn)時(shí)要先將木炭研細(xì)，再與CuO粉末混合均勻后使用．這樣處理的目的是

增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分

；
（3）酒精燈火焰加有鐵絲網(wǎng)罩，其作用是

使火焰更集中并提高溫度

；
（4）為了提高實(shí)驗(yàn)成功率，某研究小組設(shè)計(jì)如圖Ⅱ方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
[裝置改進(jìn)]
穩(wěn)定的高溫是本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素之一，實(shí)驗(yàn)裝置也會(huì)影響加熱的效率．圖Ⅱ裝置將臥式裝置改為直立式裝置．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將反應(yīng)混合物夯實(shí)于試管底部，調(diào)節(jié)酒精燈高度．你認(rèn)為該用酒精燈火焰的

外焰

（部位）加熱；理由是

外焰溫度最高

．
[實(shí)驗(yàn)研究]
分別稱取2g木炭與不同質(zhì)量的CuO混合，按每種比例重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及查閱資料獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表：
不同比例的木炭與CuO實(shí)驗(yàn)對(duì)比表

比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1：10-1：11	1：12	1：13
加熱時(shí)間	1′51″	1′43″	1′57″	1′51″	1′51″	1′53″	4′
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	紅熱，產(chǎn)生大量氣泡，石灰水變渾濁						偶爾紅熱，氣泡較少
實(shí)驗(yàn)結(jié)果	表層銅珠較大，出現(xiàn)未完全反應(yīng)的黑色木炭燁末，且木炭含量越高黑色粉末越多				反應(yīng)較完全，生成亮紅色網(wǎng)狀銅塊	部分生成 Cu2O	主要產(chǎn)物是 Cu2O

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素是

反應(yīng)物的比例

；從產(chǎn)物分析，該反應(yīng)混合物的最佳比例范圍是

1：10～1：11

．
[討論交流]
由于試管中有空氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：
①混合物需進(jìn)行預(yù)熱，除了使試管受熱均勻外，還能達(dá)到的目的是

排凈試管內(nèi)的空氣

；
②不能把石灰水變渾濁作為木炭跟CuO反應(yīng)的充分依據(jù)．因?yàn)樵嚬苤羞�可能發(fā)生的反應(yīng)是

C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂

（寫化學(xué)方程式）；
③小明認(rèn)為用裝置Ⅰ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還存在一定的問(wèn)題，請(qǐng)你指出它的主要問(wèn)題是

尾氣沒(méi)有處理，過(guò)程中可能產(chǎn)生的一氧化碳會(huì)污染環(huán)境

，改進(jìn)的方法是

裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導(dǎo)管放在酒精噴燈下點(diǎn)燃或用氣球收集起來(lái)）

．
[拓展探究]關(guān)于影響該實(shí)驗(yàn)的因素，你認(rèn)為還可進(jìn)一步探究的問(wèn)題有

反應(yīng)物的形狀（或反應(yīng)溫度）

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)木炭與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳直接寫出化學(xué)方程式進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度進(jìn)行解答；
（4）裝置改進(jìn)：根據(jù)外焰溫度最高，所以用外焰加熱進(jìn)行解答；
實(shí)驗(yàn)研究：根據(jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產(chǎn)物也不同，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出該題答案，即反應(yīng)最完全的進(jìn)行解答；
討論交流：①根據(jù)加熱還可以排凈試管內(nèi)的空氣進(jìn)行解答；②根據(jù)碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳進(jìn)行解答；
③根據(jù)在碳和氧化銅反應(yīng)的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，而一氧化碳有毒進(jìn)行解答；
[拓展探究]：根據(jù)題目中驗(yàn)證的是反應(yīng)物的質(zhì)量比例，對(duì)于反應(yīng)的溫度、反應(yīng)的形狀等都可能對(duì)反應(yīng)速率有影響進(jìn)行解答．

解答：解：（1）木炭與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式為：C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以把塊狀的木炭變成碳粉更利于反應(yīng)的進(jìn)行；
（3）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度，利于反應(yīng)的進(jìn)行；
（4）裝置改進(jìn)：外焰溫度最高，所以用外焰加熱；
實(shí)驗(yàn)研究：
通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產(chǎn)物也不同，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素是：反應(yīng)物的比例；從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出該反應(yīng)混合物的最佳比例范圍即反應(yīng)最充分的：1：10～1：11；
討論交流：①混合物需進(jìn)行預(yù)熱，除了使試管受熱均勻外，還能達(dá)到的目的是排凈試管內(nèi)的空氣；
②試管中還可能發(fā)生的反應(yīng)是碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，化學(xué)方程式：C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂；
③在碳和氧化銅反應(yīng)的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，而一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，所以要在最后設(shè)置一個(gè)尾氣處理裝置．改進(jìn)的方法是裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導(dǎo)管放在酒精噴燈下點(diǎn)燃或用氣球收集起來(lái)）；
[拓展探究]：
題目中驗(yàn)證的是反應(yīng)物的質(zhì)量比例，對(duì)于反應(yīng)的溫度、反應(yīng)的形狀等都可能對(duì)反應(yīng)速率有影響．
故答案為：
（1）C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分；
（3）使火焰更集中并提高溫度；
（4）裝置改進(jìn)：外焰；外焰溫度最高；
實(shí)驗(yàn)研究：反應(yīng)物的比例；1：10～1：11；
討論交流：①排凈試管內(nèi)的空氣；②C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂；③尾氣沒(méi)有處理，過(guò)程中可能產(chǎn)生的一氧化碳會(huì)污染環(huán)境；裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導(dǎo)管放在酒精噴燈下點(diǎn)燃或用氣球收集起來(lái)）；
[拓展探究]：反應(yīng)物的形狀（或反應(yīng)溫度）．

點(diǎn)評(píng)：本題在考查“影響反應(yīng)速率的因素”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，采用了多個(gè)不同的例子，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果分析生成結(jié)論，注重考查學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力．