Question

【題目】我校化學興趣小組按照課本實驗方法（圖甲），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，以及反應裝置，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__________________。

【實驗與結論】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。

不久，即可看到試管底部變紅熱，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是_______（填“吸”或“放”）熱反應，所發生的化學反應方程式為______________________。

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紫紅色銅珠，實驗獲得了圓滿成功。

【拓展與提高】(答對本小題獎勵4分)“根據化學方程式可計算出理論上氧化銅與炭粉反應的質量比為______”但實際實驗過程中，炭粉稍過量，你的理由是：（1）______________________；（2）__________________。”

Answer 1

【答案】 Cu2O 這是固體反應物間的反應，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。 氣密性 不能 放 CuO+C高溫Cu+CO2↑ 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 40：3 炭與氧氣反應消耗了一部分 炭粉中含有固體雜質；（或炭粉不是很干燥等）

【解析】【猜想與假設】（1）由于已知的碳的氧化物均為氣體，而氧化銅又是黑色的，結合銅有+1和+2兩種化合價，可知該暗紅色的固體氧化物的化學式可能為Cu2O；【分析與交流】（1）超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗可以增大與氧化銅反應的接觸面積，有利用反應的進行；（2）乙裝置中將試管直立放置的作用有利于集中加熱，獲得持續高溫；【實驗與結論】實驗時首先要檢查裝置多氣密性，當看到澄清多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；停止加熱后，仍能看到紅熱現象，并沿試管底部自下而左蔓延，這個現象說明該反應放出熱量。碳還原氧化銅可生成銅和二氧化碳：CuO+C Cu+CO2↑；反應結束后要關閉止水夾，防止進入空氣，使灼熱的銅再被氧化；【拓展與提高】物質反應的質量比即為相對分子質量之比，故氧化銅與炭粉反應的質量比=80:12=20:3 ；實際實驗過程中，由于碳會和氧氣反應一部分以及碳粉中含有少量雜質，故炭粉稍過量。