Question

某化学兴趣小组的同学按照课本实验方法（如图甲），做木炭与氧化铜反应的实验时，发现很难观察到有亮红色金属铜的生成，却往往有暗红色固体出现．他们决定对这个实验进行探究和改进．

【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？
【查阅资料】铜元素有+1和+2两种化合价，氧元素的化合价通常为-2．
【猜想与假设】
（1）同学们认为这种暗红色固体可能是另一种铜元素的氧化物，并猜测它的化学式为________．
（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置等，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况．
【分析与交流】
（1）小赟建议用超细炭粉与氧化铜粉末充分混合高温加热进行实验．你认为这样建议的原因是________，该反应的化学方程式为________．
（2）小慧认为稳定的高温是本实验成功的关键因素之一，建议在酒精灯火焰处加金属网罩（如图乙），使酒精灯外焰完全包围试管的下部，其作用是________．
【实验与结论】
同学们决定按改进后的方案进行实验．他们在检查了乙装置的________后，往试管中加入已充分干燥的超细炭粉与氧化铜粉末的混合物，并开始加热，当看到澄清的石灰水刚刚有稍许浑浊时，________（填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应．待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后立即关闭止水夹，让产物自然冷却．若不及时关闭止水夹，可能出现的问题是________．待产物冷却后，同学们终于看到了期待已久的亮红色金属铜，实验获得了圆满成功．

Answer 1

解：【猜想与假设】（1）由题意可知，铜元素可以显+1价，所以，暗红色固体可能是Cu₂O；
【分析与交流】（1）用超细炭粉与氧化铜粉末充分混合高温加热进行实验，这样可以增大反应物接触面积，使反应更充分，在高温条件下，碳与氧化铜反应，生成为铜和二氧化碳，反应的方程式是：C+2CuO2Cu+CO₂↑；
（2）在酒精灯火焰处加金属网罩的作用是：集中火焰，提高温度；
【实验与结论】用乙装置进行试验时，应检查装置的气密性；由于碳也可以和氧气反应生成二氧化碳，同样可以使澄清石灰水变浑浊．所以，当看到澄清的石灰水刚刚有稍许浑浊时，不能确定氧化铜和炭粉已经开始反应．由于温度较高时铜可以和氧气反应生成氧化铜，实验结束时，若不及时关闭止水夹，可能出现的问题是生成的铜再次被氧化．
故答为：【猜想与假设】（1）Cu₂O；【分析与交流】（1）增大反应物接触面积，使反应更充分；C+2CuO2Cu+CO₂↑（2）集中火焰，提高温度；【实验与结论】气密性；不能；生成的铜再次被氧化．
分析：【猜想与假设】（1）猜测化学式时应根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则；
【分析与交流】（1）根据细炭粉与氧化铜粉末充分混合能增大接触面积，使反应更充分进行分析；根据反应写出反应的方程式；
（2）加上灯罩可以使火焰更集中，提高温度；
【实验与结论】该实验必须保证装置的气密性良好；碳也可以和氧气反应生成二氧化碳，同样可以使澄清石灰水变浑浊；温度较高时铜可以和氧气反应生成氧化铜，可以据此解答该题．
点评：本题是对碳还原氧化铜的实验和实验操作的综合考查，注意类似知识的迁移和灵活运用就能较快解答本题．