Question

6．某中學化學興趣小組按照課本實驗方法（如圖甲），做木炭與氧化銅反應實驗時，發現很難觀察到紫紅色銅的生成，卻往往有暗紅色固體出現．他們決定對這個實驗進行探究和改進．

【提出問題】
暗紅色的固體是什么？如何選擇合適的條件，使木炭還原氧化銅的實驗現象更明顯？
【查閱資料你】銅有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧化合價為-2，碳的化合價為+4或-4．
【猜想與假設】
（1）同學們認為這種暗紅色固體可能是一種化合物，并猜測它的化學式為Cu₂O．
（2）同學們還認為，通過改變反應物的狀態、質量比，以及反應裝置，可以使該實驗現象更加明顯，減少出現暗紅色固體的情況．
【分析與交流】
（1）小吳建議用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗．你認為這樣建議的原理是可以增加反應面積，有利于反應的進行．
（2）小周建議用圖乙裝置替代甲裝置．與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是有利于集中加熱，獲得持續高溫．
（3）對下列三種氧化銅和碳的質量比例，小施建議選擇A（填選項序號）的比例．
A.32：3       B.40：3       C.48：3
【實驗與結論】
同學們決定按改進后的方案進行實驗，他們在檢驗了乙裝置的氣密性后，往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱，不久，即可看到試管底部變紅熱，待反應結束，先將導氣管從石灰水中取出，然后關閉止水夾，讓產物自然冷卻．若不關閉止水夾，可能出現的問題是空氣會進入反應的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化．
待產物冷卻后，同學們終于找到了期待已久的紫紅色銅珠，實驗獲得了圓滿成功．

Answer 1

分析 【猜想與假設】（1）猜測化學式時應根據化合物中元素的化合價代數和為零的原則；
【分析與交流】
（1）根據物質接觸面積越大反應就越充分，用超細炭粉與氧化銅粉末反應是合理的進行分析；
（2）根據乙裝置中將試管直立放置的作用是有利于反應物受熱進行分析；
（3）根據在選擇氧化銅和碳的質量比例時要考慮到氧氣消耗的炭進行分析；
【實驗與結論】根據該實驗必須保證裝置的氣密性良好，溫度較高時銅可以和氧氣反應生成氧化銅進行分析．

解答 解：【猜想與假設】（1）因為銅有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧的化合價為-2，依據化合物中元素的化合價代數和為零的原則，所以暗紅色固體的化學式可能為：Cu₂O；
【分析與交流】
（1）物質接觸面積越大反應就越充分，所以這樣建議的原理是：使用顆粒更小的反應物，可以增加表面積，有利于反應的進行，木炭和氧化銅在高溫的條件下生成銅和二氧化碳，化學方程式為：2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（2）乙裝置中將試管直立放置更有利于集中加熱，并能利用反應放出的熱量；
（3）在選擇氧化銅和碳的質量比例時要考慮到氧氣消耗的炭，不能按反應的比例選擇，碳粉要稍多一些，有利于反應充分進行，
2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
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即40：3，而碳粉稍微多一點，即在給定選項中選：A，所以選擇的理由是：反應中炭粉會與試管內的氧氣反應而部分消耗，故稍過量的炭粉有利于反應的進行；
【實驗與結論】
實驗時首先要檢查裝置的氣密性，當看到澄清的石灰水剛出現渾濁時，可能是炭也氧氣反應生成的二氧化碳，所以確定氧化銅和炭粉已經開始反應，停止加熱后，仍能看到紅熱現象，并沿試管底部自下而上蔓延，這個現象說明該反應要放出熱量，反應結束后要關閉止水夾，防止進入空氣，使灼熱的銅再被氧化．
故答案為：【猜想與假設】Cu₂O；
【分析與交流】（1）可以增加反應面積，有利于反應的進行；
（2）有利于集中加熱，獲得持續高溫；
（3）A（反應中炭粉會與試管內的氧氣反應而部分消耗，故稍過量的炭粉有利于反應的進行）；
【實驗與結論】空氣會進入反應的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化．

點評 本題為信息型實驗探究題，完成實驗探究題時，要明確探究的目的，根據所給信息按步驟進行分析，認真思考反應中的現象，不放過細節問題．