Question

4．在加熱條件下，炭粉可以還原某些金屬氧化物，得到金屬單質(zhì)．小明同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗來研究氧化銅跟活性炭的反應(yīng)，實驗的裝置和現(xiàn)象如下：
實驗中觀察到：黑色粉末變紅色，澄清石灰水變渾濁．
小明根據(jù)上述現(xiàn)象認(rèn)為：碳還原氧化銅可以生成銅和二氧化碳．
【提出疑問】“碳燃燒時可能生成CO₂也可能生成CO，那么碳與氧化銅反應(yīng)生成的氣體是否也有多種可能？”
【設(shè)計實驗】小雨同學(xué)打算用如圖2的一些實驗裝置設(shè)計一套組合裝置以檢測碳還原氧化銅時生成的氣體的成分．
若要證明碳還原氧化銅生成的氣體中是否含有CO和CO₂，上述裝置的連接順序是（裝置可重復(fù)使用）：A→B→D→F→C→B→D．
實驗中根據(jù)什么現(xiàn)象可判斷產(chǎn)生的氣體中含CO？在實驗中，若裝置C中的黑色粉末變紅色，則有一氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生
【反思】小明認(rèn)為上述裝置存在不完善之處，你認(rèn)為裝置還需如何改進(jìn)？在裝置D上裝上一個氣球，收集未反應(yīng)的一氧化碳?xì)怏w，防止污染空氣．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗中所出現(xiàn)的“澄清石灰水變渾濁”，可判斷反應(yīng)后有二氧化碳?xì)怏w放出；
【設(shè)計實驗】要證明碳還原氧化銅生成的氣體中是否含有CO和CO₂，可把氣體先通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，然后再通入灼熱的氧化銅并再次使用澄清石灰水進(jìn)行氣體二氧化碳的檢驗，若觀察到澄清石灰水變渾濁，可證明生成的氣體中含有CO；
【反思】CO氣體有毒，不經(jīng)處理而把混有CO的氣體直接排放會形成空氣污染，因此，裝置存在不足；

解答 解：碳還原氧化銅生成使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳?xì)怏w；
【設(shè)計實驗】把還原氧化銅后的氣體通過澄清石灰水檢驗氣體中的二氧化碳后通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，為確定二氧化碳已完全除去可再次通過澄清石灰水進(jìn)行驗證；確定氣體中不含二氧化碳后使用濃硫酸對氣體進(jìn)行干燥，干燥后的氣體能過灼熱的氧化銅，如果氣體中含有CO則黑色氧化銅變成紅色，把反應(yīng)后氣體再通入澄清石灰水，石灰水應(yīng)變渾濁；通過以上過程可證明氣體為一氧化碳和二氧化碳的混合氣體；
故答案為：A→B→D→F→C→B→D；
氣體通入灼熱氧化銅前的裝置B（即第二個B）中澄清石灰水不渾濁說明氣體中的二氧化碳已全部除去；通過灼熱氧化銅后盛放澄清石灰水（即第三個B）變渾濁可說明生成了二氧化碳，同時可觀察C中黑色固體變紅色；據(jù)此可說明氣體中含有CO；
【反思】反應(yīng)后產(chǎn)生的尾氣中含有有毒氣體CO，直接排放會造成空氣污染，因此需要對尾氣進(jìn)行收集或直接燃燒處理；而裝置中缺少類似的處理裝置；
故答案為：在裝置最后放一盞酒精燈，點(diǎn)燃尾氣；
答案：
二氧化碳  
【設(shè)計實驗】B   D     C   B   D；    在實驗中，若裝置C中的黑色粉末變紅色，則有一氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生    
【反思】在裝置D上裝上一個氣球，收集未反應(yīng)的一氧化碳?xì)怏w，防止污染空氣．

點(diǎn)評 在研究物質(zhì)組成時，通過定性的探究實驗不能確定某組成成分時，可通過定量研究加以判斷；定量研究時，質(zhì)量守恒思想是進(jìn)行推斷的根本依據(jù)．