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

 

；
（2）如圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)中試管口向下傾斜的目的是

 

；
（3）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

 

；
（4）酒精燈火焰處加油鐵絲網(wǎng)罩，作用是

 

；
（5）為提高成功率，某研究小組設(shè)計(jì)如圖Ⅱ方案實(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)酒精燈外焰完全包圍試管的下部．你認(rèn)為設(shè)計(jì)是否更好？

 

（填“是”或“否”）；理由是

 

；
【實(shí)驗(yàn)研究】
分別稱取2g木炭和氧化銅的混合物，按每種比例重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次．實(shí)驗(yàn)記錄如表：
總質(zhì)量相同（2g）的木炭與CuO比例不同的實(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
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，澄清石灰水變渾濁						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)的黑色木炭粉末，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

 

；
從產(chǎn)物分析，該混合物的最佳比例范圍是

 

．
【討論交流】
由于試管中有空氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意：
①混合物需進(jìn)行預(yù)熱，除了使試管均勻受熱外，目的

 

；
②不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應(yīng)的充分證據(jù)，因?yàn)樵嚬苤羞�可能發(fā)生反應(yīng)：

 

（寫化學(xué)方程式）．
【提出問(wèn)題】關(guān)于影響實(shí)驗(yàn)的因素，你認(rèn)為還可以進(jìn)一步探究的問(wèn)題：

 

．

Answer 1

分析：（1）在加熱的條件下，木炭與氧化銅反應(yīng)生成了銅和二氧化碳，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)給試管里固體加熱時(shí)的注意事項(xiàng)分析回答；
（3）根據(jù)反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快分析回答；
（4）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度；
【裝置改進(jìn)】
將臥式改為直立式，同時(shí)用火焰把試管包住，使反應(yīng)物受熱較為均勻；
【實(shí)驗(yàn)研究】
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素；從產(chǎn)物分析，該混合物的最佳比例范圍；
【討論交流】
①根據(jù)試管內(nèi)有空氣，空氣中的氧氣會(huì)消耗木炭分析；
②根據(jù)裝置內(nèi)有空氣，在加熱時(shí)遇到木炭會(huì)生成二氧化碳回答；
【提出問(wèn)題】
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)物的形狀等都可能對(duì)反應(yīng)速率有影響．

解答：解：（1）在加熱的條件下，木炭與氧化銅反應(yīng)生成了銅和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑；
（2）如圖Ⅰ實(shí)驗(yàn)中試管口向下傾斜的目的是：防止水蒸氣冷凝到試管底部使試管驟冷而炸裂；
（3）反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快．所以，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：增大木炭與氧化銅的接觸面積，使反應(yīng)充分；
（4）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；
（5）
【裝置改進(jìn)】：將臥式改為直立式，同時(shí)用火焰把試管包住，火焰與試管底部的接觸面積變大，可以充分利用燃燒產(chǎn)生的熱量，使反應(yīng)物受熱均勻，可獲得持續(xù)的高溫．這種設(shè)計(jì)效果會(huì)更好；
【實(shí)驗(yàn)研究】由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素是反應(yīng)混合的比例；從產(chǎn)物分析，該混合物的最佳比例范圍是1：10～1：11．
【討論交流】
①由于試管內(nèi)有空氣，混合物需進(jìn)行預(yù)熱，除了使試管均勻受熱外，目的是：減少試管內(nèi)剩余空氣的量，降低氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
②由于裝置內(nèi)有空氣，在加熱時(shí)遇到木炭會(huì)生成二氧化碳，所以不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應(yīng)的充分證據(jù)．試管中還可能發(fā)生反應(yīng)：C+O₂

點(diǎn)燃  .

2CO₂．
【提出問(wèn)題】
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，也可以進(jìn)行探究．
故答為：（1）2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑；（2）防止水蒸氣冷凝到試管底部使試管驟冷而炸裂；（3）增大木炭與氧化銅的接觸面積，使反應(yīng)充分；（4）使火焰集中，提高溫度；
（5）【裝置改進(jìn)】是；反應(yīng)物受熱均勻，可獲得持續(xù)的高溫；
【實(shí)驗(yàn)研究】反應(yīng)混合的比例；1：10～1：11；
【討論交流】①減少試管內(nèi)剩余空氣的量，降低氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；②C+O₂

點(diǎn)燃  .

2CO₂；
【提出問(wèn)題】反應(yīng)的溫度或反應(yīng)物的形狀等．

點(diǎn)評(píng)：本題主要探究了木炭還原氧化銅的反應(yīng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多．完成實(shí)驗(yàn)探究題時(shí)，要明確探究的目的，根據(jù)所給信息按步驟進(jìn)行分析，認(rèn)真思考反應(yīng)中的現(xiàn)象，不放過(guò)細(xì)節(jié)問(wèn)題．