Question

某同學(xué)發(fā)現(xiàn)銅受熱后變黑，并對(duì)此進(jìn)行探究．
[提出猜想]
猜想1：銅附著黑色的煙灰
猜想2：聯(lián)想到鎂燃燒實(shí)驗(yàn)，猜想是

 

[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象	結(jié)論
用潔凈的布條擦拭已冷卻的銅片黑色部分	銅片上的黑色物質(zhì)不能被布條抹去
將銅片放于試管內(nèi)加熱
將長條銅片放于塞有軟木塞的試管內(nèi)，先加熱左端，直到銅片不再變黑，再將火焰移至銅片最右端繼續(xù)加熱一段時(shí)間．	銅片最左端變黑，銅片最右端經(jīng)加熱一段時(shí)間后不變黑	銅片左端黑色物質(zhì)是   銅片最右端加熱不變黑的原因是

寫出銅片加熱變黑的化學(xué)方程式

 

[拓展與遷移]
為進(jìn)一步驗(yàn)證以上結(jié)論，該同學(xué)又進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
（1）用真空泵抽去裝有銅片的試管內(nèi)的空氣，然后加熱．銅片將發(fā)生什么變化：

 

，
（2）隨后，趁熱打開試管，試管內(nèi)的銅片又將有什么變化：

 

．
其原因是：

 

．

Answer 1

分析：[提出猜想]猜想2：鎂燃燒是鎂與氧氣發(fā)生反應(yīng)可生成白色粉末氧化鎂，同為金屬的銅在加熱時(shí)會(huì)不會(huì)也與氧氣反應(yīng)生成黑色產(chǎn)物，因此，對(duì)黑色物質(zhì)展開猜想；
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]采取了三個(gè)操作進(jìn)行驗(yàn)證黑色物質(zhì)，首先通過布擦拭不能拭去而得出黑色物質(zhì)不是附著銅片上的炭黑；然后重新實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)把銅放入試管而使銅片不與火焰接觸，若還能出現(xiàn)黑色物質(zhì)，就可說明黑色物質(zhì)一定不是炭黑；最后，采取對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，把銅片放入密閉的試管內(nèi)，先加熱一端使之把管內(nèi)氧氣完全反應(yīng)，然后再加熱銅片的另一端，結(jié)果銅片先加熱的一端變黑而后加熱的一端不變黑；
[拓展與遷移]（1）抽出試管內(nèi)的空氣，試管內(nèi)不含氧氣，加熱銅片時(shí)不再變黑；
（2）趁熱打開試管，高溫下的銅片遇到進(jìn)入試管的氧氣，與氧氣發(fā)生反應(yīng)形成黑色氧化銅，而又變成黑色．

解答：解：[提出猜想]猜想2：金屬鎂能與氧氣反應(yīng)，同為金屬的銅也可能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，猜想該黑色物質(zhì)為銅與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物；
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]若為附著的炭黑，應(yīng)該可以用布擦拭掉，因此先用布擦拭，觀察能否把黑色物質(zhì)拭去；或者改變加熱銅的方法，不直接放在火焰上加熱，而是放入試管內(nèi)進(jìn)行加熱，可觀察到試管內(nèi)的銅片依然會(huì)出現(xiàn)變黑現(xiàn)象，說明黑色物質(zhì)就是銅與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物；把銅片放入密封的試管內(nèi)進(jìn)行加熱，銅逐漸消耗試管內(nèi)空氣中的氧氣，待氧氣完全反應(yīng)，再加熱銅片，銅片因不能和氧氣接觸而不再變黑；銅與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu+O₂

△   .

2CuO；
[拓展與遷移]（1）試管內(nèi)空氣被抽出，管內(nèi)銅片不能接觸到氧氣，雖然進(jìn)行加熱也不會(huì)出現(xiàn)明顯變化；
（2）打開試管，熱的銅片遇到氧氣，與氧氣反應(yīng)生成黑色氧化銅，會(huì)觀察到銅片變黑；

故答案為：
[提出猜想]猜想2：黑色物質(zhì)是銅與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物；
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象	結(jié)論
		生成的黑色物質(zhì)不是煙灰
	銅片變黑
		CuO； 氧氣在加熱銅片左端時(shí)已被消耗完，加熱右端時(shí)無氧氣，不能生成氧化銅

2Cu+O₂

△   .

2CuO；
[拓展與遷移]（1）銅片沒有明顯變化；
（2）銅片將變黑；原因是銅片在高溫下接觸空氣中的氧氣，反應(yīng)生成黑色的氧化銅．

點(diǎn)評(píng)：解答問題時(shí)注意對(duì)銅是否與氧氣接觸的分析，由于密閉的試管中氧氣含量有限，且在對(duì)左端加熱時(shí)有“不再變黑”的描述，都在說明試管內(nèi)氧氣耗盡．