Question

木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史．教材用如图Ⅰ实验介绍这一知识．
（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式是

C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑

；
（2）木炭呈块状，实验时要先将木炭研细，再与CuO粉末混合均匀后使用．这样处理的目的是

增大反应物的接触面积，使反应更充分

；
（3）酒精灯火焰加有铁丝网罩，其作用是

使火焰更集中并提高温度

；
（4）为了提高实验成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验．
[装置改进]
稳定的高温是本实验成功的关键因素之一，实验装置也会影响加热的效率．图Ⅱ装置将卧式装置改为直立式装置．实验时，将反应混合物夯实于试管底部，调节酒精灯高度．你认为该用酒精灯火焰的

外焰

（部位）加热；理由是

外焰温度最高

．
[实验研究]
分别称取2g木炭与不同质量的CuO混合，按每种比例重复实验3次．实验现象及查阅资料获得的实验结果记录如表：
不同比例的木炭与CuO实验对比表

比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1：10-1：11	1：12	1：13
加热时间	1′51″	1′43″	1′57″	1′51″	1′51″	1′53″	4′
实验现象	红热，产生大量气泡，石灰水变浑浊						偶尔红热，气泡较少
实验结果	表层铜珠较大，出现未完全反应的黑色木炭烨末，且木炭含量越高黑色粉末越多				反应较完全，生成亮红色网状铜块	部分生成 Cu2O	主要产物是 Cu2O

由实验数据分析，影响实验的另一因素是

反应物的比例

；从产物分析，该反应混合物的最佳比例范围是

1：10～1：11

．
[讨论交流]
由于试管中有空气，实验时应注意：
①混合物需进行预热，除了使试管受热均匀外，还能达到的目的是

排净试管内的空气

；
②不能把石灰水变浑浊作为木炭跟CuO反应的充分依据．因为试管中还可能发生的反应是

C+O₂

点燃  .

CO₂

（写化学方程式）；
③小明认为用装置Ⅰ进行实验，还存在一定的问题，请你指出它的主要问题是

尾气没有处理，过程中可能产生的一氧化碳会污染环境

，改进的方法是

装石灰水的试管加上双孔橡皮塞，然后把尾气烧掉（或把排出一氧化碳的导管放在酒精喷灯下点燃或用气球收集起来）

．
[拓展探究]关于影响该实验的因素，你认为还可进一步探究的问题有

反应物的形状（或反应温度）

．

Answer 1

分析：（1）根据木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳直接写出化学方程式进行解答；
（2）根据与反应物的接触面积越大，反应速率越快进行解答；
（3）根据加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度进行解答；
（4）装置改进：根据外焰温度最高，所以用外焰加热进行解答；
实验研究：根据通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，从实验结果中可以得出该题答案，即反应最完全的进行解答；
讨论交流：①根据加热还可以排净试管内的空气进行解答；②根据碳和氧气反应生成二氧化碳进行解答；
③根据在碳和氧化铜反应的过程中可能会产生一氧化碳气体，而一氧化碳有毒进行解答；
[拓展探究]：根据题目中验证的是反应物的质量比例，对于反应的温度、反应的形状等都可能对反应速率有影响进行解答．

解答：解：（1）木炭与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为：C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；
（2）与反应物的接触面积越大，反应速率越快，所以把块状的木炭变成碳粉更利于反应的进行；
（3）加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度，利于反应的进行；
（4）装置改进：外焰温度最高，所以用外焰加热；
实验研究：
通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，由实验数据分析，影响实验的另一因素是：反应物的比例；从实验结果中可以得出该反应混合物的最佳比例范围即反应最充分的：1：10～1：11；
讨论交流：①混合物需进行预热，除了使试管受热均匀外，还能达到的目的是排净试管内的空气；
②试管中还可能发生的反应是碳和氧气反应生成二氧化碳，化学方程式：C+O₂

点燃  .

CO₂；
③在碳和氧化铜反应的过程中可能会产生一氧化碳气体，而一氧化碳有毒，会污染空气，所以要在最后设置一个尾气处理装置．改进的方法是装石灰水的试管加上双孔橡皮塞，然后把尾气烧掉（或把排出一氧化碳的导管放在酒精喷灯下点燃或用气球收集起来）；
[拓展探究]：
题目中验证的是反应物的质量比例，对于反应的温度、反应的形状等都可能对反应速率有影响．
故答案为：
（1）C+2CuO

高温  .

2Cu+CO₂↑；
（2）增大反应物的接触面积，使反应更充分；
（3）使火焰更集中并提高温度；
（4）装置改进：外焰；外焰温度最高；
实验研究：反应物的比例；1：10～1：11；
讨论交流：①排净试管内的空气；②C+O₂

点燃  .

CO₂；③尾气没有处理，过程中可能产生的一氧化碳会污染环境；装石灰水的试管加上双孔橡皮塞，然后把尾气烧掉（或把排出一氧化碳的导管放在酒精喷灯下点燃或用气球收集起来）；
[拓展探究]：反应物的形状（或反应温度）．

点评：本题在考查“影响反应速率的因素”这个知识点时，采用了多个不同的例子，通过对比实验，得到结果分析生成结论，注重考查学生的分析问题和解决问题的能力．