Question

13．學(xué)習(xí)了碳單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，知道碳與氧氣反應(yīng)能夠生成CO₂或CO后，某學(xué)習(xí)小組同學(xué)聯(lián)想到木炭粉與氧化銅發(fā)生反應(yīng)可能有：①2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑②CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO↑  他們想驗證自已的想法，請你同他們一起進行探究．
【猜想與假設(shè)】
木炭粉與氧化銅反應(yīng)生成的產(chǎn)物有三種可能：
（1）產(chǎn)物是銅和一氧化碳；（2）產(chǎn)物是銅和二氧化碳；（3）產(chǎn)物是銅、一氧化碳和二氧化碳．
【設(shè)計方案】
（1）檢驗產(chǎn)物中是否有CO₂的方法是將生成的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有．
（2）如何檢驗產(chǎn)物是否存在CO，學(xué)習(xí)小組同學(xué)找查了資料：CO的特征反應(yīng)是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍．
【實驗結(jié)論】設(shè)計的實驗裝置（如圖1）

實驗報告：

實 驗 現(xiàn) 象	實 驗 結(jié) 論
①A中黑色粉末變?yōu)榧t色	①有銅生成
②B中黃色試紙變藍	②有一氧化碳生成
③C中澄清石灰水變渾濁	③有CO2生成

【反思與評價】
（1）實驗結(jié)束時，為防止Cu被氧化，必須先停止加熱，待Cu冷卻后再將試管口的膠塞取下，因此，若沒有B瓶，可能導(dǎo)致的后果是溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂．
（2）從環(huán)保角度看，圖1裝置有缺陷，怎么辦？裝置C后加尾氣處理裝置．
【拓展與延伸】
（1）若采用圖2裝置代替圖1中A裝置，既可排盡試管中的空氣，還可以將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體趕出來，那么通入的“某氣體”是什么？氮氣或稀有氣體．
（2）假若24.4g木炭粉與氧化銅混合物充分反應(yīng)后，只生成二氧化碳氣體，且反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為20g．求剩余固體中金屬銅的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)【從木炭粉與氧化銅反應(yīng)生成的產(chǎn)物有還有可能是既有一氧化碳生成又有二氧化碳生成去分析；
【設(shè)計實驗方案【（1）從二氧化碳的檢驗方法去分析；  
（2）【實驗結(jié)論】從題目信息可知：CO的特征反應(yīng)是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍去分析；
【反思與評價【①從沒有B安全瓶，隨著裝置A溫度越來越低，裝置內(nèi)氣體體積越來越小，在外部大氣壓的影響下，C瓶內(nèi)的溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂去分析：
②從反應(yīng)后生成了一氧化碳，一氧化碳是空氣污染物且有毒去分析；
③從木炭可以燃燒，且生成二氧化碳氣體；氧化銅不和氧氣反應(yīng)去分析；
【拓展延伸】（1）從要求這種氣體不和裝置中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，要求化學(xué)性質(zhì)不活潑去分析；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以計算出二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算出氧化銅的質(zhì)量，然后可以計算出銅的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解故：【猜想與假設(shè)】木炭粉與氧化銅反應(yīng)生成的產(chǎn)物有還有可能是既有一氧化碳生成又有二氧化碳生成；
【設(shè)計實驗方案】（1）二氧化碳能和石灰水反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鈣和水，所可將生成的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有； 
（2）【實驗結(jié)論】A反應(yīng)后生成了紅色的銅，可以判斷反應(yīng)的現(xiàn)象為黑色粉末變?yōu)榧t色，由題目信息可知：CO的特征反應(yīng)是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍．由實驗現(xiàn)象：“②B中黃色試紙變藍”，說明生成物中含有CO；由實驗結(jié)論：“有CO₂生成”，可以判斷“③C中”現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁；
【反思與評價】①若沒有B安全瓶，隨著裝置A溫度越來越低，裝置內(nèi)氣體體積越來越小，在外部大氣壓的影響下，C瓶內(nèi)的溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂；
②由上面實驗結(jié)論可以看出，反應(yīng)后生成了一氧化碳，一氧化碳是空氣污染物且有毒，為防止散發(fā)到空氣中，應(yīng)在裝置C后加尾氣處理裝置；
【拓展與交流】（1）如果用D圖所示裝置代替進行實驗，從左端通入某氣體，這樣既可以排盡試管里的空氣，又能將反應(yīng)后的氣體產(chǎn)物都“趕”出來，該氣體要求這種氣體不和裝置中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，要求化學(xué)性質(zhì)不活潑，故可選氮氣或稀有氣體．
（2）反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為：24.4g-20.0g=4.4g
設(shè)氧化銅的質(zhì)量為x
設(shè)反應(yīng)的氧化銅質(zhì)量是x
2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
160             44
x              4.4g
$\frac{160}{x}$=$\frac{44}{4.4g}$
解得：x=16g
所以銅的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{24.4g-16g}{24.4g}$×100%=34.4%
答：剩余固體中金屬銅的質(zhì)量分數(shù)為34.4%．
故答案為：【猜想與假設(shè)】產(chǎn)物是銅、一氧化碳和二氧化碳；
【設(shè)計實驗方案】（1）將生成的氣體（產(chǎn)物）通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有；  
（2）【實驗與結(jié)論】

實 驗 現(xiàn) 象	實 驗 結(jié) 論
①A中 黑色粉末變?yōu)榧t色	①有銅生成
②B中黃色試紙變藍	②有 一氧化碳生成
③C中 澄清石灰水	③有CO2生成

【反思與評價】①溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂；
②裝置C后加尾氣處理裝置；
【拓展與交流】（1）氮氣或稀有氣體．
（2）4.4%．

點評 本題綜合性較強，考查學(xué)生對一氧化碳和二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)，及對題目中提供的信息的理解與應(yīng)用及靈活運用進行分析問題、解決問題的能力．