Question

18．CO是工業(yè)中重要的還原劑．
甲乙兩同學在實驗室中采用CO和CuO作為反應物進行相關實驗探究．

【探究活動一】甲乙兩位同學設計了如圖1實驗裝置驗證一氧化碳的部分性質(zhì)并驗證產(chǎn)物，實驗時在點燃B處酒精燈之前先通入一氧化碳排出裝置中的空氣，然后繼續(xù)實驗．
①實驗過程中，C中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，D處點燃的目的是把一氧化碳轉化成二氧化碳．D處發(fā)生的反應方程式為2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂．
②對該實驗的分析正確的是AD．
A．實驗結束時應先熄滅B處酒精燈
B．C中增加的質(zhì)量與B中固體減小的質(zhì)量相等
C．實驗中若通入28g一氧化碳可生成64g銅
D．反應結束后繼續(xù)通入一氧化碳的目的之一是防止銅被氧化
③④甲同學認為A裝置用于證明一氧化碳不能和石灰水反應，乙同學認為省略A可達到同樣的目的，理由是為了排盡裝置中的空氣，反應前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳．
【探究活動二】
甲同學不小心將探究一得到的部分紅色固體灑落到稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)溶液的顏色由無色變?yōu)樗{色，兩位同學對該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因感到不解，向老師求助，老師向他們提供了以下資料，并鼓勵他們繼續(xù)探究紅色固體的成分．
【資料】
Ⅰ．氧化銅被還原的過程可能會生成氧化亞銅（Cu₂O），Cu₂O也能被還原成銅；
Ⅱ．Cu和Cu₂O均為不溶于水的紅色固體；
Ⅲ．Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
結合剛才的實驗現(xiàn)象，兩位同學對紅色固體的成分提出兩種猜想：
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
經(jīng)過討論交流，兩位同學再次實驗，并采取了不同的方案驗證了猜想．
【方案一】

①操作A為過濾，加過量硫酸的目的是使氧化亞銅完全反應，溶液B中含有的溶質(zhì)是硫酸、硫酸銅，洗滌的目的是除去銅表面的雜質(zhì)
②大家通過以上數(shù)據(jù)計算并判斷出猜想①成立，請你幫助他們計算紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量為2.88g．（無需寫出計算過程）
③老師看了小組同學的實驗報告后，高度贊揚了兩位同學的實驗設計，并指出兩位同學的實驗過程中若出現(xiàn)以下失誤，會使紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)偏小的是ABC
A．稀硫酸量不足
B．反應后未洗滌剩余的紅色固體就直接進行了干燥
C．采用加熱烘干的方式干燥剩余紅色固體
D．將紅色固體b轉移到天平上時有少量灑落
【方案二】
用如圖2裝置進行實驗，通過測量反應前后固體質(zhì)量的方法也能確定哪種猜想成立．
甲乙同學經(jīng)過計算驗證出猜想①正確，請你寫出CO與紅色固體反應的化學方程式：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．

Answer 1

分析 【探究活動一】
二氧化碳能使澄清石灰變渾濁；
一氧化碳燃燒生成二氧化碳；
高溫條件下，銅能和空氣中的氧氣反應生成氧化銅；
為了防止一氧化碳和空氣混合點燃時發(fā)生爆炸，加熱前應該通入一會兒一氧化碳；
【探究活動二】
紅色固體可能是Cu₂O和Cu，也可能是Cu₂O；
過濾可以把不溶于水的物質(zhì)除去；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算氧化亞銅的質(zhì)量；
如果操作不當，會影響實驗結果，甚至會導致實驗失敗；
加熱條件下，氧化銅和一氧化碳反應生成銅和二氧化碳．

解答 解：【探究活動一】
①實驗過程中，C中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，D處點燃的目的是把一氧化碳轉化成二氧化碳，D處發(fā)生的反應方程式為：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂．
故填：澄清石灰水變渾濁；把一氧化碳轉化成二氧化碳；2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂．
②A．實驗結束時應先熄滅B處酒精燈，繼續(xù)通入一氧化碳直至冷卻至室溫，該選項說法正確；
B．C中增加的質(zhì)量與B中固體減小的質(zhì)量不相等，C中增加的質(zhì)量大于B中固體減小的質(zhì)量，該選項說法不正確；
C．因為一氧化碳不能完全反應，因此實驗中若通入28g一氧化碳時，生成銅的質(zhì)量小于64g，該選項說法不正確；
D．反應結束后繼續(xù)通入一氧化碳的目的之一是防止銅被氧化，該選項說法正確．
故填：AD．
③甲同學認為A裝置用于證明一氧化碳不能和石灰水反應，乙同學認為省略A可達到同樣的目的，理由是為了排盡裝置中的空氣，反應前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳，過程中C中的澄清石灰水不變渾濁，說明一氧化碳不能和石灰水反應．
故填：為了排盡裝置中的空氣，反應前已經(jīng)通入一定量的一氧化碳．
【探究活動二】
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
故填：Cu₂O．
①操作A為過濾，加過量硫酸的目的是使氧化亞銅完全反應，溶液B中含有的溶質(zhì)是過量的硫酸和生成的硫酸銅，洗滌的目的是除去銅表面的雜質(zhì)．
故填：過濾；使氧化亞銅完全反應；硫酸、硫酸銅；除去銅表面的雜質(zhì)．
②設氧化亞銅質(zhì)量為x，
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，
144             64
 x             $\frac{64}{144}$x
根據(jù)題意有：4.8g-x+$\frac{64}{144}$x=3.2g，
x=2.88g，
故填：2.88g．
③A．稀硫酸量不足，氧化亞銅不能完全反應，會導致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)偏小；
B．反應后未洗滌剩余的紅色固體就直接進行了干燥，導致銅的質(zhì)量偏大，從而導致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)偏小；
C．采用加熱烘干的方式干燥剩余紅色固體時，銅能和氧氣反應生成氧化銅，導致銅的質(zhì)量偏大，從而導致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)偏��；
D．將紅色固體b轉移到天平上時有少量灑落，導致銅的質(zhì)量偏小，從而導致紅色固體a中Cu₂O的質(zhì)量分數(shù)偏大．
故填：ABC．
高溫條件下，氧化銅和一氧化碳反應生成銅和二氧化碳，反應的化學方程式為：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．
故填：CuO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO₂．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．