Question

某化学兴趣小组按照课本实验方法（如下图），做木炭与氧化铜反应的实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，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？如何选择合适条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？

【查阅资料】铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4。

【猜想与假设】

（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，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，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）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是               ；

反应的化学方程式为：                                                           。

（2）小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是

                                                                      。

【实验与结论】

同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的                后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，       （填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。

不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是       （填“吸”或“放”）热反应。

待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

 

Answer 1

【答案】

【猜想与假设】Cu₂O （Cu₄C、Cu₂C等其他合理答案同样给分）

【分析与交流】

（1）使用颗粒更小的固体反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行。

2CuO+C 2Cu+CO₂↑

（2）有利于集中加热，获得持续高温。

【实验与结论】气密性 、不能 、 放  

【解析】

试题分析：【猜想与假设】根据题给的资料，铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4，结合“化合物中，元素正负化合价代数和为零”的原则，可推测，暗红色固体的化学式可能为Cu₂O、Cu₄C、Cu₂C。

【分析与交流】

（1）反应物质接触面积越大，反应就越充分，故使用颗粒更小的固体反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行。碳与氧化铜在高温条件下反应，生成铜和二氧化碳，故反应的化学反应式是2CuO+C 2Cu+CO₂↑。

（2）乙装置中将试管直立放置更有利于集中加热，并能利用反应中放出的热量。

【实验与结论】

由于该实验还要验证反应的生成物，二氧化碳气体的存在，故需要保证装置的气密性良好，所以实验时首先要检查装置的气密性；当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，可能是炭与氧气反应生成的二氧化碳，故不能判断碳一氧化铜发生了反应；停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应会放出热量。

考点：碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验，实验探究物质的组成成分以及含量

点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。