Question

【题目】某化学兴趣小组在实验室里进行木炭还原氧化铜的实验。

（实验1）装置如图。

(1)木炭还原氧化铜的化学方程式为__，当碳与氧化铜的质量比为__(写最简整数比)时恰好完全反应。

(2)下列有关本实验的说法正确的是____(填字母)。

A 酒精灯加网罩以使火焰集中并提高温度

B 氧化铜发生了还原反应，木炭发生了氧化反应

C 观察到石灰水变浑浊即可证明氧化铜被还原了

D 反应后先撤出导气管，待试管冷却后再把其中的粉末倒出

（提出问题）实验1中，加热5分钟后仅能得到混有少量红色固体的黑色粉末。如何让木炭还原氧化铜时得到更多的铜呢？

（实验2）该小组同学在老师的指导下改进了实验，装置如图，加热2分钟后即得到紫红色有金属光泽的块状固体，且无黑色固体剩余。

(1)刚烘干的木炭粉末与氧化铜粉末要在同一个研钵内充分研磨、混合均匀后再放入试管，这样做能使反应更充分，其主要原因是__。

(2)本实验所用的木炭与氧化铜的质量比为1︰10，碳需要略过量才能使氧化铜全部被还原，其主要原因是____。

(3)反应物放入试管后要尽量压实，并将试管竖直进行加热，使其下部完全被外焰包围，受热均匀，获得持续的高温。

(4)反应后关闭止水夹，让产物自然冷却，这时试管里残余的________就成了保护气。

(5)加了网罩的酒精灯火焰最高温度能达到800℃，而铜的熔点是1083℃。本实验获得了经熔化而成珠状或小块状的铜，可以推测木炭还原氧化铜的反应是________热量的。

（查阅资料）木炭还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。

（拓展探究）将实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体全部研磨成粉末。

(1)将全部粉末放入烧杯中，加入足量稀硫酸，充分反应后，观察到______，证明实验2得到的铜中含有氧化亚铜；再经过滤、洗涤、干燥，得到纯净的单质铜1.52g。

(2)已知实验2使用的氧化铜粉末的质量为2.00g，不考虑实验过程中的损耗，则实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体中，单质铜的质量分数为______(计算结果保留一位小数)。

Answer 1

【答案】C+2CuO2Cu+CO2↑ 3︰40 ABD 增大了反应物的接触面积 有少量木炭会与试管中的氧气反应 二氧化碳 放出 溶液变蓝 88.9%

【解析】

(1) 木炭还原氧化铜的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑；故填写：

C+2CuO2Cu+CO2↑；

由木炭还原氧化铜的化学方程式可得，碳与氧化铜的质量比为：12:2 (64+16)=3:40；

(2)A、酒精灯加网罩以使火焰集中并提高温度,故符合题意；

B、氧化铜发生了还原反应，木炭发生了氧化反应，故符合题意；

C、观察到石灰水变浑浊不可证明氧化铜被还原了，因为在高温条件下，木炭与氧气也会反应生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊，故不符合题意；

D、反应后先撤出导气管，待试管冷却后再把其中的粉末倒出，故符合题意

(3) 刚烘干的木炭粉末与氧化铜粉末要在同一个研钵内充分研磨、混合均匀后再放入试管，这样做能使反应更充分，其主要原因是增大了反应物的接触面积，故填写：增大了反应物的接触面积；

(4) 碳需要略过量才能使氧化铜全部被还原，其主要原因是有少量木炭会与试管中的氧气反应,故填写：有少量木炭会与试管中的氧气反应；

(5) 木炭还原氧化铜产生二氧化碳，反应后关闭止水夹，让产物自然冷却，这时试管里残余的二氧化碳就成了保护气，故填写：二氧化碳；

(6) 加了网罩的酒精灯火焰最高温度能达到800℃，而铜的熔点是1083℃。本实验获得了经熔化而成珠状或小块状的铜，可以推测木炭还原氧化铜的反应是放出热量的,故填写：放出；

(7) 氧化亚铜溶于稀硫酸会发生反应，生成硫酸铜，硫酸铜溶液为蓝色，故观察到溶液变蓝，证明实验2得到的铜中含有氧化亚铜，填写：溶液变蓝；

(8)解：设氧化亚铜与硫酸反应生成的铜的质量为x

Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2SO4

144 160 64

x

硫酸铜中铜的质量为：ⅹ=x

2.00g氧化铜中铜的质量为：2.00gⅹ=1.6g

根据质量守恒定律的实质：化学反应前后元素质量不变的原则，故：x+1.52g=1.6g，x=0.08g

紫红色有金属光泽的块状固体中氧化亚铜的质量为：=0.18g

紫红色有金属光泽的块状固体的质量为：0.18g+1.52g-0.08g=1.62g

单质铜的质量分数为：ⅹ100%≈88.9%

答：实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体中，单质铜的质量分数为88.9%