Question

15．我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜．在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置（见图甲），又能用改进的微型实验装置（见图乙）．化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动．       
【提出问题】木炭与CuO反应所得红色固体中含有什么物质？
高温
【查阅资料】
（1）木炭与CuO的反应是：C+2CuO═2Cu+CO₂↑，若该反应进行的不彻底，产物中还有氧化亚铜（Cu₂O）．
（2）Cu₂O是红色固体，能与稀硫酸反应得到铜和硫酸铜溶液：Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O
【作出猜想】红色固体的成分：①全部是Cu；②全部是Cu₂O；③既有Cu也有Cu₂O．
【实验探究】
（1）取木炭、CuO两种黑色粉末适量，再也少许CaC1₂（能降低反应温度，加快反应速率）均匀混合，然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内．
（2）按图乙连好实验装置，然后加热反应物；2分钟后，黑色粉末出现红热现象，同时澄清的石灰水变浑浊，写出该反应的化学方程式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（3）待玻璃管冷却后，提取里面的红色固体，进行如下的验证：

步骤	现象	结论
Ⅰ．取1.44g红色固体装入试管，滴入足量 的稀硫酸，充分反应	红色固体部分减少，溶液变 为蓝色色	猜想①错误
Ⅱ．滤出试管中残留的红色固体，洗涤干燥 称其质量为1.04g		猜想③正确

【评价反思】
（1）使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是节约药品（写出1条即可）．
（2）若要证明CaC1₂是该反应的催化剂，还需要验证CaCl₂的质量和化学性质在反应前后不变．

Answer 1

分析 【作出猜想】根据两种物质都有考虑；
【实验探究】
（2）据反应C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑可知，反应过程中有二氧化碳产生，故石灰水会变浑浊；
（3）据红色固体部分减少，推测含有Cu₂O；据铜的质量推测原固体中含有铜单质；
【评价反思】
（1）微型实验装置药品用量较少，节约药品；
（2）据催化剂的特点“一变两不变”分析；
（3）我国是现代湿法冶金术的先驱，在对金属的运用和金属冶炼上也作出了巨大的成就，西汉时期，我国劳动人民就会运用湿法冶金制铜，硫酸铜溶液遇到金属铁时，铁与硫酸铜发生置换反应能生成金属铜写出反应的化学方程式即可．

解答 解：【作出猜想】红色固体的成分：③既有Cu也有Cu₂O．
【实验探究】
（2）据反应C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑可知，反应过程中有二氧化碳产生，故石灰水会变浑浊；方程式为：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）红色固体部分减少，推测含有Cu₂O，故滴入的应是稀硫酸，氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，故溶液变为蓝色，所以猜想①错误；
由化学方程式Cu₂O+H₂SO₄═Cu+CuSO₄+H₂O知，每144份质量的氧化亚铜反应会生成64份质量的铜，若有1.44g的氧化亚铜反应会生成0.64g的铜，而实际收集到的铜的质量为1.04g，故1.44g是氧化亚铜和铜的混合物．
【评价反思】
（1）微型实验装置药品用量较少，节约药品；
（2）催化剂能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后不变，故若要证明CaC1₂是该反应的催化剂，还需要验证CaCl₂的质量和化学性质在反应前后不变；
（3）现代湿法冶金术的先驱，早在西汉时期刘安在《淮南万毕术》中写到“曾青（CuSO₄）得铁则化为铜”，其中的“曾青”就是指硫酸铜．这句话的意思就是说：硫酸铜溶液遇到金属铁时，铁与硫酸铜发生置换反应能生成金属铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故答案为：【作出猜想】既有Cu也有Cu₂O；
【实验探究】
（2）变浑浊； Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
（3）稀硫酸，蓝色，①；③；
【评价反思】
（1）节约药品；
（2）质量和化学性质在反应前后不变．

点评 有关实验方案的设计和对实验方案的评价是中考的热点之一，设计实验方案时，要注意用最少的药品和最简单的方法；关于对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是方案是否可行，能否达到实验目的；二是设计的方法进行比较，那种方法更简便．本考点主要出现在实验题中．