Question

現有氧化銅和炭粉的混合物共A mol，將它在隔絕空氣條件下加熱。反應完全后、冷卻，得到殘留固體。

（1）寫出可能發生反應的化學方程式。

（2）若氧化銅在混合物中的物質的量的比為x(0<x<1)，問x為何值時，殘留固體，為何種物質？寫出殘留固體的物質的量與x值之間的關系，將結果填入下表：

x值　　 殘留固體分子式　　物質的量/mol

　　　　　　　　　　　　　　

 

Answer 1

答案：
解析：

此題為區間范圍討論題，反應物中二者物質的量之比不同，決定反應發生的區間，從而決定反應后剩余固體的成分及物質的量。CuO與C反應，有以下過程： 首先發生反應：CuO+C=Cu+CO    ① 若CuO過量，繼續反應：CuO+CO=Cu+CO2② 若過量的CuO可把CO全部轉變為CO2，則①②式合并，得：CuO+C=Cu+CO2    ③ 　　針對以上反應過程，分區間討論： （1）當=1，即x=時，二者恰好按①式反應，殘余固體是Cu，為Ax或。 （2）當<1，即x<，二者按①式反應，但C有剩余，殘余固體是Cu和C，Cu為Ax，C為A(1-x)-Ax=A-2Ax （3）當=2，即x=時，二者恰好按③式反應，殘余固體是Cu，為Ax或A。 （4）當>2，即x>時，二者按③式反應，但CuO有剩余，殘余固體是Cu和CuO，Cu為Ax，CuO為Ax-2(A-Ax)=3Ax-2A。 （5）當<x<時，二者發①②反應，殘余固體是Cu，為Ax。 故答案為： （1）CuO+CCu+CO， 2CuO+C2Cu+CO2 （2） x值                                          殘留固體                                                分子式                                     物質的量(mol) x<1/2      Cu C     Ax A(1-2x) x=１/2                                      Cu                                            Ax（或1/2A） 1/2<x<2/3                                 Cu                                            Ax x=2/3                                       Cu                                            Ax（或2/3A） x>2/3      Cu CuO   2A(1-x)  A(3x-2)