Question

【题目】某兴趣小组按照课本实验方法用图甲做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

（提出问题）暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？

（资料）铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为﹣2，碳的化合价为+4或﹣4。

（1）写出木炭还原CuO的化学方程式_____。

（猜想与假设）

（2）同学们认为这种暗红色固体可能是一种铜的化合物，并猜测它的化学式为_____。

（3）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。

（分析与交流）

①小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是_____。

②小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是_____。

（4）（实验与结论）

同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的_____后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水出现浑浊时，可以确定氧化铜和炭粉已经开始反应，写出澄清石灰水变浑浊的原因_____（用化学方程式表示），不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是_____（填“吸”或“放”）热反应，待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却。若不关闭止水夹，可能出现的问题是_____，待产物冷却后，同学们终于找到了期待己久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

Answer 1

【答案】2CuO+C2Cu+CO2↑ Cu2O（Cu4C、Cu2C） 超细炭粉与氧化铜粉末接触面积更大 有利于集中加热，获得持续高温 气密性； CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O； 放； 空气会进入反应的试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化

【解析】

（1）氧化铜和碳在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为2CuO+C2Cu+CO2↑；

（2）因为铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为﹣2，碳的化合价为+4或﹣4。根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则，暗红色固体的化学式可能为：Cu2O（Cu4C、Cu2C）；

（3）①小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验，这样建议的原理是超细炭粉与氧化铜粉末接触面积更大。

②与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是：有利于集中加热，获得持续高温；

（4）实验时首先要检查装置的气密性；澄清石灰水变浑浊的原因是二氧化碳与石灰水反应生成白色碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应要放出热量，反应结束后要关闭止水夹，若不关闭止水夹，可能出现的问题是：空气会进入反应的试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化。