Question

某化學(xué)活動興趣小組的同學(xué)利用如圖進(jìn)行木炭還原CuO的探究實(shí)驗(yàn)．已知：C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑    C+CuO

△   .

Cu+CO↑

（1）該裝置中試管口略向下傾斜的原因是：

 

；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)

 

（填“先”或“后”）拔掉試管上的橡皮塞，原因是：

 

．
（2）有同學(xué)認(rèn)為該裝置a處可能有CO冒出，他的理由是

 

．
由此，請你提出對上述C和CuO反應(yīng)的裝置的改進(jìn)建議（只要求寫兩點(diǎn)）

 

；

 

．
（3）他們通過查閱資料后，得知氧化亞銅（Cu₂0）為紅色固體．
①請從元素守恒和元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)兩個方面說明生成的紅色固體中可能存在氧化亞銅的原因：

 

、

 

．
②又知：Cu₂0能和常見的酸（HNO₃除外）反應(yīng)生成Cu²⁺和Cu、H₂O；Cu不能與常見的酸（HNO₃除外）反應(yīng)．請你設(shè)計(jì)一個簡便的實(shí)驗(yàn)方案，證明紅色固體中含有Cu₂O．

實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
化學(xué)反應(yīng)方程式

（4）已知2Fe₂0₃+3C

高溫  .

4Fe十3CO₂↑，
如果C的量少一些，還會發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe₂0₃+C

高溫  .

4FeO十CO₂↑
①當(dāng)碳與氧化鐵的質(zhì)量比為

 

時(shí)，氧化鐵會被還原成氧化亞鐵；
②合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe₂0₃．
當(dāng)催化劑中FeO與Fe₂0₃的質(zhì)量之比為9：20時(shí)，其催化活性最高，此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？（保留2位小數(shù)）
③以Fe₂0₃為原料制備上述催化劑，為制得這種活性最高的催化劑100g，應(yīng)取Fe₂0₃粉末的質(zhì)量多少克？

Answer 1

分析：加熱試管中的固體物質(zhì)時(shí)試管口應(yīng)該略向下傾斜，這樣可以防止冷凝水倒流，引起試管炸裂．酒精燈中的酒精燃燒時(shí)的溫度達(dá)不到高溫，如果想達(dá)到高溫需要用酒精噴燈或煤氣燈．因?yàn)檠趸瘉嗐~中所含氧元素、銅元素反應(yīng)物中都有，氧化亞銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比氧化銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，所以生成的紅色固體中可能存在氧化亞銅．根據(jù)化學(xué)方程式可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算．

解答：解：（1）該裝置中試管口略向下傾斜的原因是防止冷凝水倒流，引起試管炸裂．故填：防止冷凝水倒流，引起試管炸裂．
因?yàn)槿绻�先移走酒精燈再拔出�?dǎo)管，這樣試管內(nèi)的壓強(qiáng)減小，液體會倒流進(jìn)入試管從而把試管炸裂．故填：先； 防止熄滅酒精燈，壓強(qiáng)減小，引起液體倒流，試管炸裂．
（2）該裝置a處可能有CO冒出的理由是酒精燈的溫度達(dá)不到高溫，碳與氧化銅在加熱的情況下反應(yīng)可能會生成CO．故填：酒精燈的溫度達(dá)不到高溫，碳與氧化銅在加熱的情況下反應(yīng)可能會生成CO．
可以這樣改進(jìn)：將酒精燈換成酒精噴燈；在a處放一盞燃著的酒精燈．故填：將酒精燈換成酒精噴燈；在a處放一盞燃著的酒精燈．
（3）①因?yàn)榉磻?yīng)物中含有銅元素和氧元素，氧化亞銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比氧化銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低．
故填：氧化亞銅中所含氧元素、銅元素反應(yīng)物中都有；氧化亞銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比氧化銅中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低．
②證明紅色固體中含有Cu₂O的實(shí)驗(yàn)如表中所示．

實(shí)驗(yàn)步驟	取少量紅色固體，向其中加入足量的稀硫酸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論	溶液變成藍(lán)色，說明紅色固體中有氧化亞銅
化學(xué)反應(yīng)方程式	Cu20+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O

（4）①由2Fe₂0₃+C

高溫  .

4FeO十CO₂↑可知，碳和氧化鐵的質(zhì)量比為：12：160×2=12：320．故填：12：320
②因?yàn)閙（FeO）：m（Fe₂0₃）=9：20 所以混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

56 72 ×9+ 112 160 × 20

29

×100%=72.41%． 
答：此時(shí)鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.41%． 
③為制得這種活性最高的催化劑100g，應(yīng)取Fe₂0₃粉末的質(zhì)量為：
100g×

20

29

=68.97g．
答：應(yīng)取Fe₂0₃粉末的質(zhì)量為68.97g．

點(diǎn)評：解答本題的關(guān)鍵是要掌握探究實(shí)驗(yàn)的目的、方法和相關(guān)方面的計(jì)算方法，只有這樣才能對問題做出正確的判斷．