Question

9．某中學化學興趣小組按照圖甲的實驗方法，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】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．
【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）木炭成塊狀，實驗時先要將木炭研細，再與CuO粉末混合均勻后使用，這樣處理的目的是增大反應物的接觸面積，使反應更充分．
（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
你認為小施這樣選擇的理是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】同學們決定按改進后的方案進行實驗，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】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．

解答 解：【猜想與假設】通過分析可知，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（Cu₄C、Cu₂C）；
【分析與交流】（1）物質接觸面積越大反應就越充分，所以將木炭研細處理的目的是：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；
（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，所以乙裝置中將試管直立放置的作用是：是有利于集中加熱，獲得持續高溫；
（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↑
160  12 
即40：3，而碳粉稍微多一點，即在給定選項中選A．
故答案為：【猜想與假設】Cu₂O（Cu₄C或Cu₂C）；
【分析與交流】（1）增大反應物的接觸面積，使反應更充分；
（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．

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．