Question

现有氧化铜和炭粉的混合物共Amol，将它在隔绝空气的条件下加热．反应完全后，冷却，得到残留固体．
（1）写出可能发生反应的化学方程式．
（2）若氧化铜在混合物中所占的比值为x（0＜x＜1），问：x为何值时，残留固体为何种物质？写出残留固体的物质的量（用A、x表示）与x值之间的关系．
将结果填入下表：

X值	残留固体
	化学式	物质的量

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）氧化铜和炭粉反应，如果氧化铜过量生成二氧化碳，如果碳过量生成一氧化碳；
（2）将氧化铜作为变量，由少量到过量，分析解答．

解答： 解：（1）如果碳过量生成一氧化碳，方程式为CuO+C

△   .

Cu+CO↑，故答案为：2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑，氧化铜和炭粉反应，如果氧化铜过量生成二氧化碳，方程式为：CuO+C

△   .

Cu+CO↑；2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑；    　 
（2）可以求出x的两个“临界值”：
发生第一个反应时n（CuO）：n（C）=1：1（n代表物质的量，下同），即Ax：A（1-x）=1：1，x=

1

2

；发生第二个反应时n_CuO：n_C=2：1，即Ax：A（1-x）=2：1，x=

2

3

．x最多可分为五种情况讨论：

即分①当x＜

1

2

时，发生CuO+C

△   .

Cu+CO↑，剩余固体为Cu、C，物质的量分别为C为 A（1-2x）mol，Cu Axmol；
②当x=

1

2

时，发生CuO+C

△   .

Cu+CO↑，剩余固体为Cu，生成Cu物质的量 Axmol；
③当

1

2

＜x＜

2

3

时，发生CuO+CO=Cu+CO₂，剩余固体为Cu，生成Cu物质的量 Axmol；
④当x=

2

3

时，发生CuO+CO=Cu+CO₂，剩余固体为Cu，生成Cu物质的量 Axmol；
显然，②、③、④三种情况可合并成一种情况（1/2≤x≤2/3），生成Cu都是Axmol；
⑤当

2

3

＜x＜1时，氧化铜过量，剩余固体为Cu、CuO，
由  C～2Cu
  1mol              2mol
 A（1-x）mol         2A（1-x）mol
生成2A（1-x）molCu、剩余为 Ax-2A（1-x）=A（3x-2）mol，即molCuOA（3x-2），故答案为：

X值	残留固体
	化学式	物质的量
0＜x＜ 1 2	C、Cu	A（1-2x）、Ax
1 2 ≤x≤ 2 3	Cu	Ax
2 3 ＜x＜1	Cu、CuO	2A（1-x）、A（3x-2）

．

点评：本题考查多步反应计算的问题，可以将一个量作为变量，因量变而引起反应机理的变化，然后根据反应不同阶段的不同机理，综合分析解题，难度较大．