Question

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）酒精燈火焰加有鐵絲網罩，其作用是

使火焰更集中并提高溫度

；
（4）為了提高實驗成功率，某研究小組設計如圖Ⅱ方案進行實驗．
[裝置改進]
穩定的高溫是本實驗成功的關鍵因素之一，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，調節酒精燈高度．你認為該用酒精燈火焰的

外焰

（部位）加熱；理由是

外焰溫度最高

．
[實驗研究]
分別稱取2g木炭與不同質量的CuO混合，按每種比例重復實驗3次．實驗現象及查閱資料獲得的實驗結果記錄如表：
不同比例的木炭與CuO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燁末，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，還能達到的目的是

排凈試管內的空氣

；
②不能把石灰水變渾濁作為木炭跟CuO反應的充分依據．因為試管中還可能發生的反應是

C+O₂

點燃  .

CO₂

（寫化學方程式）；
③小明認為用裝置Ⅰ進行實驗，還存在一定的問題，請你指出它的主要問題是

尾氣沒有處理，過程中可能產生的一氧化碳會污染環境

，改進的方法是

裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導管放在酒精噴燈下點燃或用氣球收集起來）

．
[拓展探究]關于影響該實驗的因素，你認為還可進一步探究的問題有

反應物的形狀（或反應溫度）

．

Answer 1

分析：（1）根據木炭與氧化銅反應生成銅和二氧化碳直接寫出化學方程式進行解答；
（2）根據與反應物的接觸面積越大，反應速率越快進行解答；
（3）根據加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度進行解答；
（4）裝置改進：根據外焰溫度最高，所以用外焰加熱進行解答；
實驗研究：根據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，即反應最完全的進行解答；
討論交流：①根據加熱還可以排凈試管內的空氣進行解答；②根據碳和氧氣反應生成二氧化碳進行解答；
③根據在碳和氧化銅反應的過程中可能會產生一氧化碳氣體，而一氧化碳有毒進行解答；
[拓展探究]：根據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進行解答．

解答：解：（1）木炭與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，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：外焰溫度最高，所以用外焰加熱；
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，由實驗數據分析，影響實驗的另一因素是：反應物的比例；從實驗結果中可以得出該反應混合物的最佳比例范圍即反應最充分的：1：10～1：11；
討論交流：①混合物需進行預熱，除了使試管受熱均勻外，還能達到的目的是排凈試管內的空氣；
②試管中還可能發生的反應是碳和氧氣反應生成二氧化碳，化學方程式：C+O₂

點燃  .

CO₂；
③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，會污染空氣，所以要在最后設置一個尾氣處理裝置．改進的方法是裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導管放在酒精噴燈下點燃或用氣球收集起來）；
[拓展探究]：
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）C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）增大反應物的接觸面積，使反應更充分；
（3）使火焰更集中并提高溫度；
（4）裝置改進：外焰；外焰溫度最高；
實驗研究：反應物的比例；1：10～1：11；
討論交流：①排凈試管內的空氣；②C+O₂

點燃  .

CO₂；③尾氣沒有處理，過程中可能產生的一氧化碳會污染環境；裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導管放在酒精噴燈下點燃或用氣球收集起來）；
[拓展探究]：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．