Question

有一包粉末，可能由C、CuO、Fe三種物質中的一種或兩種組成．小明同學為了探究它的成分，按如下步驟進行實驗．
（1）小明先對實驗做了如下設想和分析．取少量粉末于燒杯中，向燒杯中加入過量的稀硫酸，則實驗中可能出現的現象與對應結論如下表所示（表中未列完所有情況）．請你幫助完成．

燒杯中可能出現的現象	結論
①有黑色不溶物，無氣泡逸出，溶液呈無色	結論：只含______
②______	結論：含C、CuO
③______	結論：含C、Fe

（2）通過實驗及分析，確定該粉末為C、CuO的混合物．小方想繼續探究：木炭在高溫條件與氧化銅反應生成的紅色粉末的組成．
【查閱資料】①Cu、Cu₂O都是紅色固體；
②2CuO+C 2Cu+CO₂↑，4CuO2Cu₂O+O₂↑
③CO+Cu₂O2Cu+CO₂，Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O
【猜想】生成的紅色粉末究竟是什么？請你和小方一起完成下列猜想：
猜想①Cu；　 猜想②Cu₂O；　猜想③______．
【設計實驗】小方同學設計了一個簡單實驗很快排除了猜想①，請你幫助他完成下表：

實驗步驟	現象	結論
______	______	猜想①不正確

為進一步確定紅色粉末的組成，小方利用下列裝置，設計了如下實驗方案（裝置氣密性良好）．

①取紅色粉末樣品的質量20克；　　　 ②測出反應前B裝置的總質量為210.0克；
③反應很長時間后測得B裝置的總質量為214.4克；④通過計算確定紅色粉末的組成．
根據上述實驗，回答下列問題：
Ⅰ．實驗開始時，先通CO后稱量B裝置的總質量，再加熱，實驗目的是______
A．排盡裝置內空氣，防止加熱發生爆炸
B．防止裝置內的空氣影響測量結果
C．防止液體倒流到硬質玻璃管中
Ⅱ．C裝置的作用是______．
Ⅲ．為防止實驗中尾氣對大氣的污染，可以對尾氣進行收集，現提供水槽和集氣瓶，還需一種儀器是______．
Ⅳ．請你根據以上數據通過計算，得出紅色粉末組成是______．
Ⅴ．不改變裝置和藥品，你還可以通過測定______等數據，再通過計算得出紅色粉末組成．
【交流反思】小紅認為紅色粉中的銅，有一部分可能是C與Cu₂O在高溫下反應生成的，寫出反應的化學方程式：______．

Answer 1

解：
（1）根據C、CuO、Fe三種物質和稀硫酸反應的現象即可，碳不會和稀硫酸反應，氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水，硫酸銅的水溶液的顏色是藍色的，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，因此有氣泡冒出，故答案為：

燒杯中可能出現的現象	結論
①有黑色不溶物，無氣泡逸出，溶液呈無色	結論：只含 c
②有黑色不溶物，無氣泡逸出，溶液成藍色	結論：含C、CuO
③有黑色不溶物，有氣泡逸出，溶液呈無色	結論：含C、Fe

（2）有題目信息（Cu、Cu₂O都是紅色固體）可知，紅色物質的成分有三種可能，故答案為：Cu和Cu₂O．
[設計實驗]有題目的四個方程式可知，Cu₂O和稀鹽酸反應生成氯化銅，溶液的顏色是藍色．
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	結論
取少量紅色粉末于燒杯中，然后加入適量的稀鹽酸，	看到溶液變藍色	猜想①不正確

因為試管中的空氣和裝置外面的空氣中的二氧化碳都可以和氫氧化鈉反應，對實驗結果造成影響．
故答案為：I、B；Ⅱ、防止空氣中的二氧化碳影響實驗結果．
Ⅲ、我們經常在教材中見到收集裝置，收集裝置有兩個儀器：集氣瓶、導管．故答案為：導管．
Ⅳ、設Cu₂O的質量是X：
CO+Cu₂O2Cu+CO₂
144 44
X 214.4-210
═ 得：X=14.4
但是樣品的質量是20克，因此紅色粉末是Cu和Cu₂O的混合物．故答案為：Cu和Cu₂O．
Ⅴ，在這個裝置中，只有兩個地方的質量會發生變化，故答案為：A中質量的變化值．
[交流反思]注意反應條件、氣體符號即可，故答案為：2Cu₂O+C4Cu+CO₂↑
分析：（1）根據C、CuO、Fe三種物質和稀硫酸反應的現象即可．
（2）
[猜想]根據題目信息可知，Cu、Cu₂O都是紅色固體，所以紅色物質可以是兩者的混合物．
[設計實驗]觀察四個方程式可以發現，Cu₂O和稀鹽酸反應，但是Cu和稀鹽酸不會反應，根據這個區別就可設計實驗．
I和Ⅱ、由于空氣中的二氧化碳可以和氫氧化鈉反應，所以必須排除試管中和大氣的二氧化碳的干擾．
Ⅲ、收集裝置的組成在教材中常見，集氣瓶和導管．
Ⅳ、通過化學方程式的計算算出氧化亞銅的質量，然后和題目所給的質量對照即可．
[交流反思]題目給出了反應物和生成物，只要通過觀察配平即可，一定要注明氣體符號．
點評：做這類題目的關鍵是學生要對物質的顏色和性質很熟悉，同時在化學計算中要養成規范的習慣．