Question

如图所示，某同学用一氧化碳代替氢气还原氧化铜制取金属铜．请你参与他的探究过程，并回答下列问题．

（1）试写出一氧化碳和氧化铜反应生成金属铜和二氧化碳的化学方程式：

 

；
（2）该装置中，右边的酒精灯的作用是

 

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（3）实验结束后，该同学对A处残留固体的组成进行探究．查阅资料得知，由于给氧化铜加热温度不够或通入一氧化碳不足，反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu₂O）．氧化亚铜是一种红色固体，难溶于水，可与稀硫酸发生如下反应：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
①在氧化亚铜中铜元素的化合价为

 

；
②残留固体的组成有哪几种可能？（用化学式表示）

 

；
③请你设计实验，证明氧化铜是否全部转化为金属铜．

实验内容和步骤	观察到的实验现象和结论

Answer 1

分析：根据一氧化碳还原氧化铜，生成红色铜单质和二氧化碳．一氧化碳有毒，不溶于水，可燃．由信息一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜，从物质间能否完全反应考虑残留固体成分．由铜、氧化铜、氧化亚铜的性质区别设计实验．

解答：解：（1）一氧化碳还原氧化铜的化学方程式：CO+CuO

高温  .

Cu+CO₂
（2）一氧化碳有毒，可燃，答案为：将未参加反应的CO燃烧掉，防止污染空气
（3）①由正负化合价总和为零，氧为-2价，故答案为：+1价
②一氧化碳和氧化铜反应生成铜，可能生成中间产物氧化亚铜，可看成过程：氧化铜--氧化亚铜--铜，从一氧化碳的量考虑产物成分．产物可能有：全部为铜；铜和氧化铜的混合物；铜和氧化亚铜的混合物；氧化铜、氧化亚铜的混合物；铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物．故答案为：a．Cu（铜）；b．Cu、CuO（铜、氧化铜）；c．Cu、Cu₂O（铜、氧化亚铜）；d．CuO、Cu₂O（氧化铜、氧化亚铜）；e．Cu、Cu₂O和CuO（铜、氧化亚铜和氧化铜）；f．Cu₂O（氧化亚铜）；
③铜与稀硫酸不反应，而氧化铜、氧化亚铜都与稀硫酸反应生成硫酸铜，溶液为蓝色；氧化铜、氧化亚铜都可被一氧化碳还原，生成二氧化碳．故答案为：

实验内容和步骤	观察到的实验现象和结论
取残留固体少量于试管中，加入少量稀盐酸，充分振荡． （或按图装置，在通入CO的同时，继续加热A处的残留固体．）	若溶液不变蓝色，证明氧化铜全部转化为金属铜．（若溶液变成蓝色，证明氧化铜没有全部转化为金属铜．） （若石灰水不变浑浊，证明氧化铜全部转化为金属铜．若石灰水变浑浊，证明氧化铜没有全部转化为金属铜．）

点评：本题考查了一氧化碳还原氧化铜原理、实验中的注意点．对最终产物成分的猜想和实验设计学生的思维能力和解题能力要求较高．