Question

有一包粉末，可能由C、CuO、Fe三种物质中的一种或两种组成．小明同学为了探究它的成分，按如下步骤进行实验．
（1）小明先对实验做了如下设想和分析．取少量粉末于烧杯中，向烧杯中加入过量的稀硫酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表所示（表中未列完所有情况）．请你帮助完成．

烧杯中可能出现的现象	结论
①有黑色不溶物，无气泡逸出，溶液呈无色	结论：只含
②	结论：含C、CuO
③	结论：含C、Fe

（2）通过实验及分析，确定该粉末为C、CuO的混合物．小方想继续探究：木炭在高温条件与氧化铜反应生成的红色粉末的组成．
【查阅资料】①Cu、Cu₂O都是红色固体；
②2CuO+C 

高温  .

2Cu+CO₂↑，4CuO

高温  .

2Cu₂O+O₂↑
③CO+Cu₂O

加热  .

2Cu+CO₂，Cu₂O+2HCl=CuCl₂+Cu+H₂O
【猜想】生成的红色粉末究竟是什么？请你和小方一起完成下列猜想：
猜想①Cu；   猜想②Cu₂O；  猜想③

 

．
【设计实验】小方同学设计了一个简单实验很快排除了猜想①，请你帮助他完成下表：

实验步骤	现象	结论
		猜想①不正确

为进一步确定红色粉末的组成，小方利用下列装置，设计了如下实验方案（装置气密性良好）．

①取红色粉末样品的质量20克；       ②测出反应前B装置的总质量为210.0克；
③反应很长时间后测得B装置的总质量为214.4克；④通过计算确定红色粉末的组成．
根据上述实验，回答下列问题：
Ⅰ．实验开始时，先通CO后称量B装置的总质量，再加热，实验目的是

 

A．排尽装置内空气，防止加热发生爆炸
B．防止装置内的空气影响测量结果
C．防止液体倒流到硬质玻璃管中
Ⅱ．C装置的作用是

 

．
Ⅲ．为防止实验中尾气对大气的污染，可以对尾气进行收集，现提供水槽和集气瓶，还需一种仪器是

 

．
Ⅳ．请你根据以上数据通过计算，得出红色粉末组成是

 

．
Ⅴ．不改变装置和药品，你还可以通过测定

 

等数据，再通过计算得出红色粉末组成．
【交流反思】小红认为红色粉中的铜，有一部分可能是C与Cu₂O在高温下反应生成的，写出反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根据C、CuO、Fe三种物质和稀硫酸反应的现象即可．
（2）
[猜想]根据题目信息可知，Cu、Cu₂O都是红色固体，所以红色物质可以是两者的混合物．
[设计实验]观察四个方程式可以发现，Cu₂O和稀盐酸反应，但是Cu和稀盐酸不会反应，根据这个区别就可设计实验．
I和Ⅱ、由于空气中的二氧化碳可以和氢氧化钠反应，所以必须排除试管中和大气的二氧化碳的干扰．
Ⅲ、收集装置的组成在教材中常见，集气瓶和导管．
Ⅳ、通过化学方程式的计算算出氧化亚铜的质量，然后和题目所给的质量对照即可．
[交流反思]题目给出了反应物和生成物，只要通过观察配平即可，一定要注明气体符号．

解答：解：
（1）根据C、CuO、Fe三种物质和稀硫酸反应的现象即可，碳不会和稀硫酸反应，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜的水溶液的颜色是蓝色的，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，因此有气泡冒出，故答案为：

烧杯中可能出现的现象	结论
①有黑色不溶物，无气泡逸出，溶液呈无色	结论：只含 c
②有黑色不溶物，无气泡逸出，溶液成蓝色	结论：含C、CuO
③有黑色不溶物，有气泡逸出，溶液呈无色	结论：含C、Fe

（2）有题目信息（Cu、Cu₂O都是红色固体）可知，红色物质的成分有三种可能，故答案为：Cu和Cu₂O．
[设计实验]有题目的四个方程式可知，Cu₂O和稀盐酸反应生成氯化铜，溶液的颜色是蓝色．
故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
取少量红色粉末于烧杯中，然后加入适量的稀盐酸，	看到溶液变蓝色	猜想①不正确

因为试管中的空气和装置外面的空气中的二氧化碳都可以和氢氧化钠反应，对实验结果造成影响．
故答案为：I、B；Ⅱ、防止空气中的二氧化碳影响实验结果．
Ⅲ、我们经常在教材中见到收集装置，收集装置有两个仪器：集气瓶、导管．故答案为：导管．
Ⅳ、设Cu₂O的质量是X：
CO+Cu₂O

加热  .

2Cu+CO₂
    144           44
    X         214.4-210

144

44

═

x

4.4

     得：X=14.4
但是样品的质量是20克，因此红色粉末是Cu和Cu₂O的混合物．故答案为：Cu和Cu₂O．
Ⅴ，在这个装置中，只有两个地方的质量会发生变化，故答案为：A中质量的变化值．
[交流反思]注意反应条件、气体符号即可，故答案为：2Cu₂O+C

高温  .

4Cu+CO₂↑

点评：做这类题目的关键是学生要对物质的颜色和性质很熟悉，同时在化学计算中要养成规范的习惯．