Question

某同學(xué)設(shè)計如圖所示的實驗裝置，進行一氧化碳還原氧化銅的實驗．試回答：

（1）該裝置存在的一個主要問題是

 

，你的改進方法是：

 

（2）實驗過程中，圖中A處能觀察到的實驗現(xiàn)象是

 

，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

；B處觀察到的實驗現(xiàn)象是

 

，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）實驗過程中，一氧化碳和氧化銅反應(yīng)不僅能生成銅，還能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅（化學(xué)式為Cu₂O）．如果要對反應(yīng)后A處殘留固體的組成進行探究，試猜想殘留固體的組成有哪幾種可能？

 

（4）某化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了體驗“工業(yè)冶煉金屬”的過程，在實驗室用上圖改進后的裝置做了CO還原CuO的實驗，他們稱得裝有CuO粉末的玻璃管重42g，反應(yīng)完全后，恢復(fù)到室溫稱量，玻璃管和固體殘留物共重40.4g，同時稱量B裝置反應(yīng)后比反應(yīng)前增重了4.4g，請你和他們一起計算：
①42g-40.4g=1.6g，1.6g表示

 

的質(zhì)量．
②該反應(yīng)制得銅的質(zhì)量為多少？

Answer 1

考點：碳、一氧化碳、氫氣還原氧化銅實驗,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：碳單質(zhì)與含碳化合物的性質(zhì)與用途

分析：（1）根據(jù)一氧化碳有毒，擴散到空氣中能夠污染環(huán)境，分析裝置存在的問題及改進的方法等；
（2）根據(jù)一氧化碳有還原性，能將氧化銅還原成銅和二氧化碳，二氧化碳能與氫氧化鈣的反應(yīng)分析回答有關(guān)的問題；
（3）根據(jù)題中所給出的信息可知一氧化碳和氧化銅反應(yīng)不僅能生成銅，還可能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅，據(jù)此來推測固體的組成；
（4）該題的關(guān)鍵是理解冶煉金屬的原理：CO+CuO

△   .

Cu+CO₂，CO奪得氧生成CO₂，CuO失去氧生成Cu，因此固體質(zhì)量減少量為參加反應(yīng)的氧化銅失去的氧的質(zhì)量．依據(jù)題意還知道收集到的CO₂ 的質(zhì)量，所以計算銅的質(zhì)量時，可以根據(jù)氧元素的質(zhì)量和氧化銅的化學(xué)式進行計算，也可根據(jù)CO₂的質(zhì)量和化學(xué)方程式進行計算．

解答：解：（1）通過觀察可知該裝置中缺少尾氣的處理裝置，而把一氧化碳直接排放到空氣中了．我們可以在出氣口處添加一燃著的酒精燈，把未反應(yīng)的一氧化碳燃燒掉．
故答案為：缺少尾氣的處理裝置，而把一氧化碳直接排放到空氣中了；在出氣口處添加一燃著的酒精燈，把未反應(yīng)的一氧化碳燃燒掉；
（2）在加熱條件下，一氧化碳還原氧化銅生成了銅和二氧化碳，二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和水，所以，圖中A處能觀察到的實驗現(xiàn)象是：黑色粉末變紅色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CO+CuO

△   .

Cu+CO₂；圖中B處發(fā)生的現(xiàn)象是：澄清的石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
故答案為：黑色粉末變紅色；CO+CuO

△   .

Cu+CO₂；澄清的石灰水變渾濁；其化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）實驗過程中，一氧化碳和氧化銅反應(yīng)不僅能生成銅，還可能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅，所以殘留固體的組成可能是：全部為銅，銅和氧化銅的混合物，銅和氧化亞銅的混合物，氧化銅、氧化亞銅的混合物，銅、氧化銅和氧化亞銅的混合物，氧化亞銅．
故答案為：全部為銅；銅和氧化銅的混合物；銅和氧化亞銅的混合物；氧化銅、氧化亞銅的混合物；銅、氧化銅和氧化亞銅的混合物；全部是氧化亞銅；
（4）①試管與內(nèi)裝的氧化銅粉末共重42g，反應(yīng)中氧化銅失去氧而生成銅，試管與生成的銅共重40.4g，所以固體減少量為42g-40.4g=1.6g，則1.6g表示 反應(yīng)的CuO中氧元素的質(zhì)量．
②方法一：根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)中制的銅就是反應(yīng)的氧化銅中的銅，可根據(jù)氧化銅的化學(xué)式，銅與氧元素的質(zhì)量比進行計算．
 設(shè)銅的質(zhì)量為X，則

mCu

mO

=

64

16

=

X

1.6g

     
  解得：X=6.4g    
答、反應(yīng)制得的銅的質(zhì)量為6.4g．
方法二：解，設(shè)制的銅的質(zhì)量為X
                 CO+CuO

△   .

Cu+CO₂
                           64  44                     
                           X  4.4g  
                       

64

44

=

X

4.4g

                         
          解得：X=6.4g
答：可制的銅的質(zhì)量為6.4g．

點評：主要考查了一氧化碳的性質(zhì)，一氧化碳還原氧化銅的實驗，以及二氧化碳的檢驗方法：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．要掌握一氧化碳還原氧化銅的實驗原理和實驗中的一些注意事項．該題還考查了有關(guān)化學(xué)式和化學(xué)方程式的計算，解答該題的關(guān)鍵分析實驗數(shù)據(jù)，把握有效數(shù)值，選擇的數(shù)據(jù)不同，計算方法不同．