Question

木炭用于金屬冶煉已有幾千年歷史．教材用如圖（a）實(shí)驗(yàn)介紹這一知識．

（1）木炭和氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

                               
 （2）木炭呈塊狀，實(shí)驗(yàn)時要先將木炭研細(xì)，再與CuO粉末混合均勻后使用．這樣處理的目的是

 

 （3）實(shí)驗(yàn)中很難觀察到紫紅色銅的生成，卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)．我區(qū)某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如圖（b）方案進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)．
【裝置改進(jìn)】穩(wěn)定的高溫時本實(shí)驗(yàn)成果的關(guān)鍵因素之一，實(shí)驗(yàn)裝置也會影響加熱的效率．圖（b）裝置將臥式裝置改為直立式裝置．實(shí)驗(yàn)時，將反應(yīng)混合物夯實(shí)于試管底部，調(diào)節(jié)酒精燈是外焰完全包圍試管的下部．你認(rèn)為該設(shè)計(jì)是否更好？

 

（填“是”或“否”）；理由是

 

；
【實(shí)驗(yàn)研究】分別稱取2g木炭與CuO的混合物，按每種比例重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次．實(shí)驗(yàn)記錄如下表：總質(zhì)量相同（2g）但木炭與CuO比例不同的實(shí)驗(yàn)對比表

比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1：10～1：11	1：12	1：13
加熱時間	1′51″	1′43″	1′57″	1′51″	1′51″	1′53″	4′
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	紅熱，產(chǎn)生大量氣泡，石灰水變渾濁						偶爾紅熱，氣泡較少
實(shí)驗(yàn)結(jié)果	表層銅珠較大，出現(xiàn)未完全反應(yīng)的黑色木炭粉末，且木炭含量越高黑色粉末越多				反應(yīng)較完全，生成亮紅色網(wǎng)狀銅塊	部分生成磚紅色的Cu2O	主要產(chǎn)物是Cu2O

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素是

 

；從產(chǎn)物分析，該反應(yīng)混合物的最佳比例范圍是

 

；  
【討論交流】由于試管中有空氣，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意：不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應(yīng)的充分證據(jù)．因?yàn)樵嚬苤羞€可能發(fā)生反應(yīng)：

 

【提出問題】若實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了一氧化碳，則需要將從澄清石灰水導(dǎo)出的氣體如何處理？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,碳的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）根據(jù)木炭與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳直接寫出化學(xué)方程式進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快進(jìn)行解答；
【裝置改進(jìn)】將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住會影響，火焰與氧氣的接觸面積變小；
【實(shí)驗(yàn)研究】：根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產(chǎn)物也不同，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出該題答案，即反應(yīng)最完全的進(jìn)行解答；
【討論交流】：根據(jù)碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳進(jìn)行解答；
【提出問題】根據(jù)在碳和氧化銅反應(yīng)的過程中可能會產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，而一氧化碳有毒進(jìn)行解答；

解答：解：
（1）木炭與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式為：C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以把塊狀的木炭變成碳粉更利于反應(yīng)的進(jìn)行；
【裝置改進(jìn)】：將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住會影響，火焰與試管底部的接觸面積變大，可以充分利用燃燒產(chǎn)生的熱量；
【實(shí)驗(yàn)研究】：
通過實(shí)驗(yàn)可以看出氧化銅和碳粉的比例不同，得到產(chǎn)物也不同，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，影響實(shí)驗(yàn)的另一因素是：反應(yīng)物的比例；從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出該反應(yīng)混合物的最佳比例范圍即反應(yīng)最充分的：1：10～1：11；
【討論交流】：試管中還可能發(fā)生的反應(yīng)是碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，化學(xué)方程式：C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂；
【提出問題】在碳和氧化銅反應(yīng)的過程中可能會產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，而一氧化碳有毒，會污染空氣，所以要在最后設(shè)置一個尾氣處理裝置．改進(jìn)的方法是裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉（或把排出一氧化碳的導(dǎo)管放在酒精噴燈下點(diǎn)燃或用氣球收集起來）；
答案：
（1）C+2CuO

高溫  .

2Cu+CO₂↑；
（2）增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分；
【裝置改進(jìn)】：是；提高熱效率，受熱更均勻；
【實(shí)驗(yàn)研究】：反應(yīng)物的比例；1：10～1：11；
討論交流】：C+O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂；
【提出問題】裝石灰水的試管加上雙孔橡皮塞，然后把尾氣燒掉．

點(diǎn)評：本題在考查“影響反應(yīng)速率的因素”這個知識點(diǎn)時，采用了多個不同的例子，通過對比實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果分析生成結(jié)論，注重考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能力．