Question

某研究性小组在实验室用如图实验装置做木炭还原氧化铜的实验．
实验中观察到试管a内发生的现象是

出现红色固体

，试管b内澄清石灰水变浑浊，试管a内发生的化学反应方程式为

2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑

．
实验在高温条件下充分反应．兴趣小组对实验后试管a内的固体成分发生了兴趣，激发了探究热情．
【提出问题】：“反应后试管a内的固体物质是什么？
【进行猜想】：小静同学认为该固体全部是铜；
小华同学认为该固体是铜与氧化铜两种物质的混合物；
小东同学认为该固体是铜与

木炭

两种物质的混合物；
小明同学则认为该固体可能是铜、木炭和氧化铜三种物质的混合物．
小华认为小明的猜想明显不成立，原因是

充分反应后，氧化铜和木炭中只剩下一种

．
【实验探究】：

实验方案	实验操作	实验现象	实验结论
方案Ⅰ	取少量固体物质于试管中，加足量稀硫酸充分振荡	溶液变成蓝色	固体中 氧化铜
方案Ⅱ	玻璃管中是反应后固体，通入足量空气	澄清石灰水 不变浑浊	固体中不含木炭

【反思评价】：

小华

同学的结论是正确的
【定量探究】：求反应后试管a内的固体物质中铜的质量
取木炭与氧化铜的混合物19.2g在高温条件下充分反应，冷却后称量所得固体为14.8g，产生气体使澄清石灰水浑浊，过滤得沉淀质量为10g．
【解题过程】：
【查阅资料】：铜的另一种氧化物氧化亚铜（Cu₂O）是红色固体，常温下可与稀硫酸发生反应：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
【实验探究】：
检验铜样品中是否含有Cu₂O的实验方案是

取少量铜样品于试管中，加入稀硫酸后充分振荡，若发现溶液变成蓝色，则含有Cu₂O，若没发现溶液变成蓝色，则不含Cu₂O

．

Answer 1

分析：根据碳与氧化铜的反应分析实验的现象，根据二氧化碳与氢氧化钙的反应写出反应的方程式；
【进行猜想】：根据木炭和氧化铜的量分析剩余的固体；根据高温条件下充分反应，分析小明的猜想明显不成立的原因；
【实验探究】：根据氧化铜能够与硫酸反应生成硫酸铜，溶液显蓝色分析；根据碳能与氧化铜反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊分析；
【定量探究】：根据碳与氧化铜的反应，由碳酸钙的质量求出铜的质量；
【实验探究】：根据氧化亚铜与稀硫酸的反应设计实验进行探究．

解答：解：在高温条件下，木炭将黑色氧化铜还原成铜，同时生成了二氧化碳．铜是红色的，所以，实验的现象是：出现红色固体．试管a内发生的化学反应方程式为：2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑；
【进行猜想】：由于木炭和氧化铜的量不确定，所以，试管a内的固体物质可能是：全部是铜或铜与氧化铜两种物质的混合物或铜与木炭两种物质的混合物．由于反应是充分反应，氧化铜和木炭中只剩下一种，所以，小明的猜想明显不成立；
【实验探究】：由于氧化铜能够与硫酸反应生成硫酸铜，溶液显蓝色；碳能与氧化铜反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；所以实验方案是：

实验方案	实验操作	实验现象	实验结论
方案Ⅰ	取少量固体物质于试管中，加足量稀硫酸充分振荡	溶液变成蓝色	固体中有氧化铜
方案Ⅱ	玻璃管中是反应后固体，通入足量空气	澄清石灰水不变浑浊	固体中不含木炭

通过上述实验可知，剩余固体中含有铜和氧化铜，小华同学的猜想是正确的；
【定量探究】：设铜的质量x
由 2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
得 2CuO～2Cu～CO₂～CaCO₃
         128        100
          x         10g

128

100

=

x

10g

   解得：x=12.8g  
【实验探究】：
由于氧化亚铜（Cu₂O）是红色固体，常温下可与稀硫酸发生反应：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O．所以，检验铜样品中是否含有Cu₂O的实验方案是：取少量铜样品于试管中，加入稀硫酸后充分振荡，若发现溶液变成蓝色，则含有Cu₂O，若没发现溶液变成蓝色，则不含Cu₂O．
故答为：出现红色固体；2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂↑；
【进行猜想】：木炭，充分反应后，氧化铜和木炭中只剩下一种；
【实验探究】：见上表；
【定量探究】：见上边；
【实验探究】：取少量铜样品于试管中，加入稀硫酸后充分振荡，若发现溶液变成蓝色，则含有Cu₂O，若没发现溶液变成蓝色，则不含Cu₂O．

点评：该题探究的是木炭与氧化铜的反应，主要考查了氧化铜与木炭的化学性质、实验方案的设计以及根据题中信息进行分析解决问题的能力．只有综合掌握了有关的知识，才能较好地完成本题．