Question

3．某中學化學興趣小組按照課本的實驗方法（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． 
【查閱資料】銅有+1和+2兩種化合價，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4．
【提出問題】暗紅色的固體是什么？如何選擇合適的反應裝置，使木炭還原氧化銅的實驗現象更明顯？
【猜想與假設】
（1）同學們認為這種暗紅色固體可能是一種氧化物，并猜測它的化學式可能為Cu₂O．
（2）同學們還認為，通過改變反應裝置，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）甲莊子中酒精燈火焰處加有鐵絲網罩，其作用是使火焰集中并提高溫度．
（2）實驗時應注意不能把石灰水變渾濁作為木炭跟氧化銅反應的充分證據，因為試管中還可能發生反應C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂（寫化學方程式）．
【實驗與結論】
（1）穩定的高溫是本實驗成功的關鍵因素之一，實驗裝置的氣密性也會影響加熱的效率，同學們決定用乙裝置替代甲裝置進行實驗，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．
（2）待反應結束，先將導管從石灰水中取出，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后的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化．待產物冷卻后，同學們中雨找到了期待已久的紫紅色銅粉，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）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度；
（2）碳也可以和氧氣反應生成二氧化碳，同樣可以使澄清石灰水變渾濁，可以據此解答該題；
【實驗與結論】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，可以據此解答該題．

解答 解：【猜想與假設】中，因為銅有+1和+2兩種化合價，通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4．根據化合物中元素的化合價代數和為零的原則，暗紅色固體的化學式可能為：Cu₂O
【分析與交流】（1）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度；
（2）碳也可以和氧氣反應生成二氧化碳，同樣可以使澄清石灰水變渾濁，該反應的化學方程式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；
【實驗與結論】實驗時首先要檢查裝置的氣密性，防止石灰水倒吸，待反應結束，先將導管從石灰水中取出；溫度較高時銅可以和氧氣反應生成氧化銅，所以若試管中的產物沒有冷卻就打開止水夾，則空氣會進入試管而使還原出來的銅被再次氧化．
故答案為：【猜想與假設】Cu₂O；
【分析與交流】（1）使火焰集中并提高溫度；
（2）C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；
【實驗與結論】（1）氣密性；（2）導管從石灰水；空氣會進入反應后的試管中，使生成的依然灼熱的銅重新被氧化．

點評 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．