Question

11．某研究性小組在實驗室用如圖實驗裝置做木炭還原氧化銅的實驗，實驗中觀察到試管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．
實驗在高溫條件下充分反應．興趣小組對實驗后試管a內(nèi)的固體成分發(fā)生了興趣，激發(fā)了探究熱情．
【提出問題】：“反應后試管a內(nèi)的固體物質(zhì)是什么？
【進行猜想】：小靜同學認為該固體全部是銅；
小華同學認為該固體是銅與氧化銅兩種物質(zhì)的混合物；
小東同學認為該固體是銅與木炭兩種物質(zhì)的混合物；
小明同學認為該固體可能是銅、木炭和氧化銅三種物質(zhì)的混合物
小華認為因為是充分反應，所以小明同學的猜想明顯不成立
【查閱資料】稀硫酸是無色液體：
木炭、銅都不與稀硫酸反應，氧化銅能與稀硫酸反應得到藍色硫酸銅溶液
【實驗設計】

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
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，溶液變成藍色	固體中有 氧化銅

【反思評價】：小華同學的評價是正確的；
【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，剩余固體的質(zhì)量為13.6g，經(jīng)測定其中氧化銅有剩余，請通過計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)碳與氧化銅的反應分析實驗的現(xiàn)象，根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈣的反應分析；
【進行猜想】：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，分析小明的猜想明顯不成立的原因；
【實驗探究】：根據(jù)氧化銅能夠與硫酸反應生成硫酸銅，溶液顯藍色分析；根據(jù)碳能與氧化銅反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁分析；
【定量探究】：隔絕空氣加強熱，碳和氧化銅充分反應生成二氧化碳氣體和銅；生成的氣體二氧化碳放出而使反應后物質(zhì)質(zhì)量減小，反應前后質(zhì)量差即為完全反應生成二氧化碳的質(zhì)量；氧化銅有剩余，則可推斷碳已經(jīng)完全反應，利用二氧化碳的質(zhì)量求出碳的質(zhì)量，進而求出氧化銅的質(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，同時生成了二氧化碳．銅是紅色的，所以，實驗的現(xiàn)象是：出現(xiàn)紅色固體．試管a內(nèi)發(fā)生的化學反應方程式為：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兩種物質(zhì)的混合物．由于反應是充分反應，氧化銅和木炭中只剩下一種，所以，小明的猜想明顯不成立；
【實驗探究】：由于氧化銅能夠與硫酸反應生成硫酸銅，溶液顯藍色；碳能與氧化銅反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；所以實驗方案是：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
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，溶液變成藍色	固體中有氧化銅

通過上述實驗可知，剩余固體中含有銅和氧化銅，小華同學的猜想是正確的；
【定量探究】：充分反應生成二氧化碳的質(zhì)量=18g-13.6g=4.4g．
設反應掉的碳的質(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）；
【進行猜想】：木炭；小明；
【實驗探究】：氧化銅；
【定量探究】：小華；
【實驗探究】：原混合物中碳和氧化銅各有1.2g和16.8g．

點評 該題探究的是木炭與氧化銅的反應，主要考查了氧化銅與木炭的化學性質(zhì)、實驗方案的設計以及根據(jù)題中信息進行分析解決問題的能力．只有綜合掌握了有關的知識，才能較好地完成本題．