Question

某同學發(fā)現(xiàn)銅受熱后變黑，并對此進行探究．
[提出猜想]
猜想1：銅附著黑色的煙灰
猜想2：聯(lián)想到鎂燃燒實驗，猜想是______
[實驗驗證]

實驗方案	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)加熱一段時間．	銅片最左端變黑，銅片最右端經(jīng)加熱一段時間后不變黑	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方程式______
[拓展與遷移]
為進一步驗證以上結(jié)論，該同學又進行了以下實驗，請預測實驗現(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

解：[提出猜想]猜想2：金屬鎂能與氧氣反應，同為金屬的銅也可能與氧氣發(fā)生反應，猜想該黑色物質(zhì)為銅與氧氣反應的產(chǎn)物；
[實驗驗證]若為附著的炭黑，應該可以用布擦拭掉，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)進行加熱，可觀察到試管內(nèi)的銅片依然會出現(xiàn)變黑現(xiàn)象，說明黑色物質(zhì)就是銅與氧氣反應的產(chǎn)物；把銅片放入密封的試管內(nèi)進行加熱，銅逐漸消耗試管內(nèi)空氣中的氧氣，待氧氣完全反應，再加熱銅片，銅片因不能和氧氣接觸而不再變黑；銅與氧氣反應的化學方程式為2Cu+O₂2CuO；
[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，雖然進行加熱也不會出現(xiàn)明顯變化；
（2）打開試管，熱的銅片遇到氧氣，與氧氣反應生成黑色氧化銅，會觀察到銅片變黑；

故答案為：
[提出猜想]猜想2：黑色物質(zhì)是銅與氧氣反應的產(chǎn)物；
[實驗驗證]

實驗方案	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已被消耗完，加熱右端時無氧氣，不能生成氧化銅

2Cu+O₂2CuO；
[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，反應生成黑色的氧化銅．
分析：[提出猜想]猜想2：鎂燃燒是鎂與氧氣發(fā)生反應可生成白色粉末氧化鎂，同為金屬的銅在加熱時會不會也與氧氣反應生成黑色產(chǎn)物，因此，對黑色物質(zhì)展開猜想；
[實驗驗證]采取了三個操作進行驗證黑色物質(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；然后重新實驗，實驗時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，采取對比實驗的方法進行驗證，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，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，加熱銅片時不再變黑；
（2）趁熱打開試管，高溫下的銅片遇到進入試管的氧氣，與氧氣發(fā)生反應形成黑色氧化銅，而又變成黑色．
點評：解答問題時注意對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，且在對左端加熱時有“不再變黑”的描述，都在說明試管內(nèi)氧氣耗盡．