Question

如圖所示的甲、乙兩裝置都可以用來進行木炭還原氧化銅的實驗，小剛同學選用甲裝置來進行實驗：
（1）在實驗過程中，W形管的左邊能觀察到的現象是

 

．
（2）小剛觀察到W形管右邊的澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式是

 

．
（3）實驗過程中，小剛發現W管右端的氣球鼓起來了，實驗結束冷卻到室溫后，氣球依然鼓著，他經過探究發現氣球中的氣體是二氧化碳和一氧化碳的混合物．小剛查閱資料得知：木炭和氧化銅高溫時也可以反應產生銅和一氧化碳，這個反應的化學方程式為

 

；該實驗事實說明，相同的反應物發生化學變化時，因為

 

不同，可能得到不同的生成物．
（4）甲乙兩種裝置相比，甲裝置的優點之一是

 

．
（5）小剛進行木炭還原氧化銅的實驗（該條件下氧化銅被完全還原為金屬銅），實驗完成后得到了8g金屬銅．試計算實驗中參加反應的氧化銅的質量．（請寫出簡單計算過程）
（6）小剛繼續用生成的銅來探究銅與稀硫酸在加熱的條件下能否發生反應的實驗時，發現加熱沸騰一段時間后，溶液開始變成淡藍色，同時產生較多的氣泡．生成的是什么氣體呢？
[提出猜想]①可能是H₂；②可能是O₂；③可能是SO₂
任何的猜想都要有依據，則小剛提出猜想的依據是：

 

．
[查閱資料]①銅與熱的濃硫酸反應產生SO₂；②SO₂與Ca（OH）₂反應生成難溶的CaSO₃．
[實驗驗證]請你根據以下實驗條件，設計實驗驗證小剛的猜想，并將相關內容填在下表．
僅限選擇的用品和試劑：試管；木條、澄清石灰水．

實驗步驟	實驗操作	預期現象和結論
第一步
第二步

[交流與討論]經驗證，猜想③正確，為此，小剛作了如下解釋：加熱使溶液中的水不斷蒸發，硫酸濃度逐漸增大，當達到一定濃度時，硫酸跟銅反應產生SO₂氣體．你覺得小剛的解釋

 

（填“合理”或“不合理”）．

Answer 1

分析：本題可分為兩個部分，（1）-（5）為木炭還原氧化銅的問題，（6）在探究銅與硫酸的反應．
（1）根據已有木炭還原氧化銅的知識，對改進實驗的實驗現象進行預計；
（2）澄清石灰水變渾濁的解釋，要求寫出反應的化學方程式；
（3）根據所給信息，對反應的重新認識，寫出反應涉及的化學方程式并對比變化歸納變化的規律；
（4）對比兩套實驗裝置，找出改進后裝置的優點；
（5）根據還原出的銅的質量計算參加反應氧化銅的質量，可采取變化中銅元素守恒的方法解答；
（6）探究銅與稀硫酸的反應，對猜想的生成物進行實驗驗證，并對所做出的解釋進行評價．

解答：解：（1）木炭還原氧化銅，黑色氧化銅失氧生成紅色的單質銅，故答：黑色粉末逐漸變紅；
（2）反應生成的氣體二氧化碳通過澄清石灰水，與石灰水反應，故選CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）根據信息“木炭和氧化銅高溫時也可以反應產生銅和一氧化碳”，得知：木炭還原氧化銅還有可能發生生成銅和一氧化碳的反應，對比生成二氧化碳的反應，會發現兩個反應所需木炭的量是不同的．
故選C+CuO

高溫  .

Cu+CO，反應物的量；
（4）由于木炭還原氧化銅可能會生成有毒氣體CO，所以裝置乙因沒有處理尾氣的裝置，會在實驗過程中形成空氣污染，而裝置甲在導管口用氣球進行了收集處理．故答：防止污染；
（5）木炭還原出的銅全部來自于氧化物氧化銅，根據銅元素守恒可由還原所得銅的質量計算出所消耗氧化銅的質量，故答：設參加反應氧化銅的質量為x，
CuO-------Cu
80        64
x         8g
x=10g
（6）猜想所涉及的三種氣體中的元素H、O、S與硫酸的組成元素相同，可得知在進行猜想時依據的是反應前后元素種類不變．故答：根據質量守恒定律，硫酸中含有H、O、S元素；
設計檢驗氣體的實驗時，可根據猜想的三種氣體的性質不同，設計相應的性質實驗，逐一排除．故答：

實驗步驟	實驗操作	預期現象和結論
第一步	將生成的氣體通入澄清石灰水	若變渾濁，則氣體是二氧化硫 若未見渾濁，則不是二氧化硫
第二步	用燃著的木條伸向產生氣體的試管中	若木條燃燒的更旺，則氣體是氧氣，否則不是氧氣； 若氣體被點燃或聽到爆鳴聲，則是氫氣，否則不是氫氣

（說明：第一步和第二步可以顛倒）；
銅不能與稀硫酸反應，在加熱時稀硫酸蒸發掉水濃度增加形成濃硫酸，濃硫酸有很強的強化性，在加熱時與銅發生反應放出了氣體二氧化硫．故答：合理．

點評：本題是一個很復雜的問題，所涉及問題方方面面，在處理時要清楚地知道每個問題需要什么樣的知識來解答，才能從容作答．