Question

11．某研究性小組在實(shí)驗(yàn)室用如圖實(shí)驗(yàn)裝置做木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中觀察到試管a內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是黑色固體變紅色，試管b內(nèi)澄清石灰水變渾濁，證明有二氧化碳生成．
實(shí)驗(yàn)在高溫條件下充分反應(yīng)．興趣小組對(duì)實(shí)驗(yàn)后試管a內(nèi)的固體成分發(fā)生了興趣，激發(fā)了探究熱情．
【提出問(wèn)題】：“反應(yīng)后試管a內(nèi)的固體物質(zhì)是什么？
【進(jìn)行猜想】：小靜同學(xué)認(rèn)為該固體全部是銅；
小華同學(xué)認(rèn)為該固體是銅與氧化銅兩種物質(zhì)的混合物；
小東同學(xué)認(rèn)為該固體是銅與木炭?jī)煞N物質(zhì)的混合物；
小明同學(xué)認(rèn)為該固體可能是銅、木炭和氧化銅三種物質(zhì)的混合物
小華認(rèn)為因?yàn)槭浅浞址磻?yīng)，所以小明同學(xué)的猜想明顯不成立
【查閱資料】稀硫酸是無(wú)色液體：
木炭、銅都不與稀硫酸反應(yīng)，氧化銅能與稀硫酸反應(yīng)得到藍(lán)色硫酸銅溶液
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取少量固體物質(zhì)于試管中，加足量稀硫酸充分震蕩	黑色固體溶解，溶液變成藍(lán)色	固體中有 氧化銅

【反思評(píng)價(jià)】：小華同學(xué)的評(píng)價(jià)是正確的；
【定量探究】：現(xiàn)取炭碳與氧化銅的混合物18g，高溫條件下充分反應(yīng)，剩余固體的質(zhì)量為13.6g，經(jīng)測(cè)定其中氧化銅有剩余，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定原混合物中碳和氧化銅各有多少克？

Answer 1

分析 根據(jù)碳與氧化銅的反應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈣的反應(yīng)分析；
【進(jìn)行猜想】：根據(jù)木炭和氧化銅的量分析剩余的固體；根據(jù)高溫條件下充分反應(yīng)，分析小明的猜想明顯不成立的原因；
【實(shí)驗(yàn)探究】：根據(jù)氧化銅能夠與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，溶液顯藍(lán)色分析；根據(jù)碳能與氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁分析；
【定量探究】：隔絕空氣加強(qiáng)熱，碳和氧化銅充分反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w和銅；生成的氣體二氧化碳放出而使反應(yīng)后物質(zhì)質(zhì)量減小，反應(yīng)前后質(zhì)量差即為完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量；氧化銅有剩余，則可推斷碳已經(jīng)完全反應(yīng)，利用二氧化碳的質(zhì)量求出碳的質(zhì)量，進(jìn)而求出氧化銅的質(zhì)量即可．

解答 解：在高溫條件下，木炭將黑色氧化銅還原成銅，同時(shí)生成了二氧化碳．銅是紅色的，所以，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是：出現(xiàn)紅色固體．試管a內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；試管b內(nèi)澄清石灰水變渾濁，證明有二氧化碳生成．
【進(jìn)行猜想】：由于木炭和氧化銅的量不確定，所以，試管a內(nèi)的固體物質(zhì)可能是：全部是銅或銅與氧化銅兩種物質(zhì)的混合物或銅與木炭?jī)煞N物質(zhì)的混合物．由于反應(yīng)是充分反應(yīng)，氧化銅和木炭中只剩下一種，所以，小明的猜想明顯不成立；
【實(shí)驗(yàn)探究】：由于氧化銅能夠與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，溶液顯藍(lán)色；碳能與氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；所以實(shí)驗(yàn)方案是：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取少量固體物質(zhì)于試管中，加足量稀硫酸充分震蕩	黑色固體溶解，溶液變成藍(lán)色	固體中有氧化銅

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，剩余固體中含有銅和氧化銅，小華同學(xué)的猜想是正確的；
【定量探究】：充分反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量=18g-13.6g=4.4g．
設(shè)反應(yīng)掉的碳的質(zhì)量為x
2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
          12                 44
           x                 4.4g
$\frac{12}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=1.2g
原混合物中氧化銅的質(zhì)量=18g-1.2g=16.8g．
答：原混合物中碳和氧化銅各有1.2g和16.8g．
故答案為：黑色固體變紅色；二氧化碳（或CO₂）；
【進(jìn)行猜想】：木炭；小明；
【實(shí)驗(yàn)探究】：氧化銅；
【定量探究】：小華；
【實(shí)驗(yàn)探究】：原混合物中碳和氧化銅各有1.2g和16.8g．

點(diǎn)評(píng) 該題探究的是木炭與氧化銅的反應(yīng)，主要考查了氧化銅與木炭的化學(xué)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)以及根據(jù)題中信息進(jìn)行分析解決問(wèn)題的能力．只有綜合掌握了有關(guān)的知識(shí)，才能較好地完成本題．