Question

【題目】某中學化學興趣小組按照課本實驗方法（如圖甲），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因是______。

（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______。

（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

你認為小施這樣選擇的理由是______。

（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。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的銅，請你寫出該反應的化學方程式：______。

Answer 1

【答案】Cu2O（Cu4C、Cu2C） 使用顆粒更小的固體反應物，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 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 氣密性 不能 空氣會進入試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化 2CuO+C2Cu+CO2↑

【解析】

[猜想與假設] （1）通過分析可知，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（Cu4C、Cu2C）；
[分析與交流]（1）物質接觸面積越大反應就越充分，所以用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗的原因是：使用顆粒更小的固體反應物，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，并能利用反應放出的熱量，所以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。

即40：3，而碳粉稍微多一點，即在給定選項中選A；

[實驗與結論] 由于該實驗還要驗證反應的生成物，二氧化碳氣體的存在，故需要保證裝置的氣密性良好，所以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；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：空氣會進入試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化。待產物冷卻后，同學們終于找到了期待已久的紫紅色的銅，該反應的化學方程式為：2CuO+C2Cu+CO2↑。