Question

（2010?成都）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實驗介紹這一知識．

（1）木炭與氧化銅反應的化學方程式是

C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑

．
（2）木炭呈塊狀，實驗時要先將木炭研細，再與CuO粉末混合均勻后使用．這樣處理的目的是

增大反應物的接觸面積，使反應更充分

．
（3）酒精燈火焰處加有鐵絲網罩，其作用時

使火焰更集中，提升溫度

．
（4）為了提高成功率，某研究小組設計如圖Ⅱ方案進行實驗．
【裝置改進】
穩定的高溫時本實驗成果的關鍵因素之一，實驗裝置也會影響加熱的效率．圖Ⅱ裝置將臥式裝置改為直立式裝置．實驗時，將反應混合物夯實于試管底部，調節酒精燈是外焰完全包圍試管的下部．你認為該設計是否更好？

是

（填“是”或“否”）；理由是

鐵絲網形成一個類似煙囪的空腔，使空氣的對流加快，從而使燃燒更充分，火焰更穩定．

．
【實驗研究】
分別稱取2g木炭與CuO的混合物，按每種比例重復實驗3次．實驗記錄如下表：

總質量相同（2g）但木炭與CuO比例不同的實驗對比表
比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1：10～1：11	1：12	1：13
加熱時間	1′51″	1′43″	1′57″	1′51″	1′51″	1′53″	4′
實驗現象	紅熱，產生大量氣泡，石灰水變渾濁						偶爾紅熱，氣泡較少
實驗結果	表層銅珠較大，出現未完全反應的黑色木炭粉末，且木炭含量越高黑色粉末越多				反應較完全，生成亮紅色網狀銅塊	部分生成Cu2O	主要產物是Cu2O

由實驗數據分析，影響實驗的另一因素是

反應物的比例

；從產物分析，該反應混合物的最佳比例范圍是

1：10～1：11

．
【討論交流】
由于試管中有空氣，實驗時應注意：
①混合物需進行預熱，除了使試管受熱均勻外，目的是

減少試管內剩余空氣的量，降低氧氣對實驗的影響

；
②不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應的充分證據．因為試管中還可能發生反應：

C+O₂

加熱  .

CO₂

（寫化學方程式）；
【提出問題】關于影響該實驗的因素，你認為還可進一步探究的問題

反應物的形狀（或反應溫度）

．

Answer 1

分析：（1）根據所學知識直接寫出化學方程式；
（2）與反應物的接觸面積越大，反應速率越快；
（3）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度；
（4）裝置改進：
將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住會影響火焰與氧氣的接觸面積變小；
實驗研究：
通過實驗可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產物也不同，從實驗結果中可以得出該題答案，即反應最完全的；
反思交流：
在碳和氧化銅反應的過程中可能會產生一氧化碳氣體，而一氧化碳有毒；
提出問題：
題目中驗證的是反應物的質量比例，對于反應的溫度、反應的形狀等都可能對反應速率有影響．

解答：解：（1）直接寫出化學方程式為：C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）與反應物的接觸面積越大，反應速率越快，所以把塊狀的木炭變成碳粉更利于反應的進行；
（3）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度，利于反應的進行；
（4）裝置改進：將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住會影響，鐵絲網形成一個類似煙囪的空腔，使空氣的對流加快，從而使燃燒更充分，火焰更穩定．實驗研究：
通過實驗可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產物也不同，從實驗結果中可以得出該題答案，即反應最充分的；
反思交流：
在碳和氧化銅反應的過程中減少試管內剩余空氣的量，降低氧氣對實驗的影響；
由于裝置內有空氣，在加熱時遇到木炭會生成二氧化碳，所以不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應的充分證據．反應為：C+O₂

加熱  .

CO₂；
提出問題：
題目中驗證的是反應物的質量比例，對于反應的溫度、反應的形狀等都可能對反應速率有影響；
故答案為：
（1）直接寫出化學方程式C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）增大反應物的接觸面積，使反應更充分；
（3）使火焰更集中，提升溫度；
（4）裝置改進：是；與鐵絲網形成一個類似煙囪的空腔，使空氣的對流加快，從而使燃燒更充分，火焰更穩定．
實驗研究：反應物的比例；1：10～1：11；
討論交流：減少試管內剩余空氣的量，降低氧氣對實驗的影響； C+O₂

加熱  .

CO₂．
提出問題：反應物的形狀（或反應溫度）．

點評：本題在考查“影響反應速率的因素”這個知識點時，采用了多個不同的例子，通過對比實驗，得到結果分析生成結論，注重考查學生的分析問題和解決問題的能力．