Question

【題目】合肥市某中學化學興趣小組按照課本實驗方法，做木炭與氧化銅反應實驗時，發現很難觀察到紫紅色銅的生成，卻往往有暗紅色固體出現。他們決定對這個實驗進行探究和改進。

（提出問題）

暗紅色的固體是什么？如何選擇合適的條件，使木炭還原氧化銅的實驗現象更明顯？

（查閱資料）

銅有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4.

（猜想與假設）

（1）同學們認為這種暗紅色固體可能是一種化合物，并猜測它的化學式為______。

（2）同學們還認為，通過改變反應物的狀態、質量比，以及反應裝備，可以使該實驗現象更加明顯，減少出現暗紅色固體的情況。

（分析與交流）

（1）小吳建議用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗。你認為這樣建議的原理是______。

（2）小周建議用圖中的乙裝置替代甲裝置。與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是______。

（3）對下列三種氧化銅和碳的質量比例，小施建議選擇______（填選項序號）的比例。

A.32：3 B.40：3 C.48：3

（實驗與結論）

①同學們決定按改進后的方案進行實驗，他們在檢驗了乙裝置的______后，往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱，當看到澄清的石灰水剛出現渾濁時，______（填“可以”或“不能”）確定氧化銅和炭粉已經開始反應。

②不久，即可看到試管底部變紅熱，停止加熱后，仍然看到紅熱現象，并沿試管底部自下而上蔓延，這個現象說明該反應是______（填“吸”或“放”）熱反應。

③待反應結束，先將導氣管從石灰水中取出，然后關閉止水夾，讓產物自然冷卻。若不關閉止水夾，可能出現的問題是______。待產物冷卻后，同學們終于找到了期待已久的此紅色銅球，實驗獲得了圓滿成功。

Answer 1

【答案】Cu2O 使用顆粒更小的反應物，可以增加表面積，有利于反應的進行 有利于集中加熱，獲得持續高溫 A 氣密性 不能 放 空氣會進入反應的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化

【解析】

[猜想與假設]（1）因為銅有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4。根據元素守恒和化合物中元素的化合價代數和為零的原則，暗紅色固體的化學式可能為：Cu2O。

[分析與交流]（1）物質接觸面積越大反應就越充分，故這樣建議的原理是：使用顆粒更小的反應物，可以增加表面積，有利于反應的進行。

（2）乙裝置中將試管直立放置更有利于集中加熱，故與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是：有利于集中加熱，獲得持續高溫。

（3）在選擇氧化銅和碳的質量比例時要考慮到氧氣消耗的炭，不能按反應的比例選擇，碳粉要稍多一些，有利于反應充分進行。C + 2CuO 2Cu + CO2↑，反應中氧化銅與碳的質量比為40：3，碳應適當過量，故選A。

[實驗與結論] ①實驗時首先要檢查裝置的氣密性，當看到澄清的石灰水剛出現渾濁時，可能是炭與氧氣反應生成的二氧化碳，故不能判斷碳一氧化銅發生了反應。

②停止加熱后，仍能看到紅熱現象，并沿試管底部自下而上蔓延，這個現象說明該反應放出熱量，屬于放熱反應。

③待反應結束，先將導氣管從石灰水中取出，然后關閉止水夾，讓產物自然冷卻。若不關閉止水夾，可能出現的問題是：空氣會進入反應的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化。