Question

13．學習了碳單質的化學性質，知道碳與氧氣反應能夠生成CO₂或CO后，某學習小組同學聯(lián)想到木炭粉與氧化銅發(fā)生反應可能有：①2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑②CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO↑  他們想驗證自已的想法，請你同他們一起進行探究．
【猜想與假設】
木炭粉與氧化銅反應生成的產物有三種可能：
（1）產物是銅和一氧化碳；（2）產物是銅和二氧化碳；（3）產物是銅、一氧化碳和二氧化碳．
【設計方案】
（1）檢驗產物中是否有CO₂的方法是將生成的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有．
（2）如何檢驗產物是否存在CO，學習小組同學找查了資料：CO的特征反應是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍．
【實驗結論】設計的實驗裝置（如圖1）

實驗報告：

實 驗 現(xiàn) 象	實 驗 結 論
①A中黑色粉末變?yōu)榧t色	①有銅生成
②B中黃色試紙變藍	②有一氧化碳生成
③C中澄清石灰水變渾濁	③有CO2生成

【反思與評價】
（1）實驗結束時，為防止Cu被氧化，必須先停止加熱，待Cu冷卻后再將試管口的膠塞取下，因此，若沒有B瓶，可能導致的后果是溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂．
（2）從環(huán)保角度看，圖1裝置有缺陷，怎么辦？裝置C后加尾氣處理裝置．
【拓展與延伸】
（1）若采用圖2裝置代替圖1中A裝置，既可排盡試管中的空氣，還可以將反應產生的氣體趕出來，那么通入的“某氣體”是什么？氮氣或稀有氣體．
（2）假若24.4g木炭粉與氧化銅混合物充分反應后，只生成二氧化碳氣體，且反應后剩余固體質量為20g．求剩余固體中金屬銅的質量分數(shù)．

Answer 1

分析 【猜想與假設【從木炭粉與氧化銅反應生成的產物有還有可能是既有一氧化碳生成又有二氧化碳生成去分析；
【設計實驗方案【（1）從二氧化碳的檢驗方法去分析；  
（2）【實驗結論】從題目信息可知：CO的特征反應是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍去分析；
【反思與評價【①從沒有B安全瓶，隨著裝置A溫度越來越低，裝置內氣體體積越來越小，在外部大氣壓的影響下，C瓶內的溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂去分析：
②從反應后生成了一氧化碳，一氧化碳是空氣污染物且有毒去分析；
③從木炭可以燃燒，且生成二氧化碳氣體；氧化銅不和氧氣反應去分析；
【拓展延伸】（1）從要求這種氣體不和裝置中的物質發(fā)生反應，要求化學性質不活潑去分析；
（2）根據(jù)質量守恒定律可以計算出二氧化碳的質量，然后根據(jù)反應的化學方程式可以計算出氧化銅的質量，然后可以計算出銅的質量分數(shù)．

解答 解故：【猜想與假設】木炭粉與氧化銅反應生成的產物有還有可能是既有一氧化碳生成又有二氧化碳生成；
【設計實驗方案】（1）二氧化碳能和石灰水反應生成不溶于水的碳酸鈣和水，所可將生成的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有； 
（2）【實驗結論】A反應后生成了紅色的銅，可以判斷反應的現(xiàn)象為黑色粉末變?yōu)榧t色，由題目信息可知：CO的特征反應是CO能使某種氯化鈀的黃色混合液變藍．由實驗現(xiàn)象：“②B中黃色試紙變藍”，說明生成物中含有CO；由實驗結論：“有CO₂生成”，可以判斷“③C中”現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁；
【反思與評價】①若沒有B安全瓶，隨著裝置A溫度越來越低，裝置內氣體體積越來越小，在外部大氣壓的影響下，C瓶內的溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂；
②由上面實驗結論可以看出，反應后生成了一氧化碳，一氧化碳是空氣污染物且有毒，為防止散發(fā)到空氣中，應在裝置C后加尾氣處理裝置；
【拓展與交流】（1）如果用D圖所示裝置代替進行實驗，從左端通入某氣體，這樣既可以排盡試管里的空氣，又能將反應后的氣體產物都“趕”出來，該氣體要求這種氣體不和裝置中的物質發(fā)生反應，要求化學性質不活潑，故可選氮氣或稀有氣體．
（2）反應生成二氧化碳的質量為：24.4g-20.0g=4.4g
設氧化銅的質量為x
設反應的氧化銅質量是x
2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
160             44
x              4.4g
$\frac{160}{x}$=$\frac{44}{4.4g}$
解得：x=16g
所以銅的質量分數(shù)為：$\frac{24.4g-16g}{24.4g}$×100%=34.4%
答：剩余固體中金屬銅的質量分數(shù)為34.4%．
故答案為：【猜想與假設】產物是銅、一氧化碳和二氧化碳；
【設計實驗方案】（1）將生成的氣體（產物）通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則有二氧化碳，否則沒有；  
（2）【實驗與結論】

實 驗 現(xiàn) 象	實 驗 結 論
①A中 黑色粉末變?yōu)榧t色	①有銅生成
②B中黃色試紙變藍	②有 一氧化碳生成
③C中 澄清石灰水	③有CO2生成

【反思與評價】①溶液或澄清石灰水倒流到試管里使試管炸裂；
②裝置C后加尾氣處理裝置；
【拓展與交流】（1）氮氣或稀有氣體．
（2）4.4%．

點評 本題綜合性較強，考查學生對一氧化碳和二氧化碳的化學性質，及對題目中提供的信息的理解與應用及靈活運用進行分析問題、解決問題的能力．