Question

一包黑色粉末可能是由氧化铜和碳粉中的一种或两种物质组成，某学校科学小组为确定其成分，取少量该黑色粉末于烧杯中，加入过量稀硫酸，充分搅拌后观察．下表是实验中可能出现的现象与对应结论，请你填写下表中空白处的相关内容：

现象	结论
．	含CuO、C
溶液颜色无明显变化，有黑色不溶物	只含   ．

通过实验及分析，确定该粉末为氧化铜和碳粉混合物．用木炭还原氧化铜的实验如图1．
（1）酒精灯加灯罩的目的

 

；
（2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是

 

；
（3）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，黑色粉末中出现红色物质．请你写出带点部分的化学方程式：

 

、

 

；
（4）停止加热时，应先将导管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出．这样操作的原因是

 

．

（1）由①可知原混合气体中肯定不含

 

；
（2）由②可知原混合气体中一定含有

 

；
（3）最终收集到的气体是

 

；
（4）实验过程中记录的实验数据如下：

	D装置总质量	E、F装置总质量
反应前	156.6g	356.8g
反应后	158.4g	359.0g

则该气体的成分为：

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,碳的化学性质

专题：科学探究

分析：一、氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜和水，其中硫酸铜溶液是蓝色溶液；碳不会和稀硫酸反应．
（1）木炭还原氧化铜实验需要高温，所以酒精灯上加网罩，可以聚拢火焰，提高温度；
（2）预热时试管①中的空气受热膨胀；
（3）根据现象，推测化学变化，正确书写反应的化学方程式．
（4）停止加热，应该先撤去导管后熄灭酒精灯，防止水倒吸，灼热的铜容易被氧气氧化，所以要做好密闭措施．
二、（1）根据二氧化碳会与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀进行分析，
（2）根据无水硫酸铜遇水变蓝的性质分析，
（3）根据ABCDEF各个步骤的作用和氮气的化学性质进行分析，
（4）根据各装置增加的质量求出碳氢元素的质量比和质量守恒定律进行分析．

解答：解：
一、因为氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜和水，其中硫酸铜溶液是蓝色溶液；碳不会和稀硫酸反应．故答案为：

现象	结论
溶液呈蓝色，有黑色不溶物．	含CuO、C
溶液颜色无明显变化，有黑色不溶物	只含 C．

（1）因为这个实验对温度的要求较高，所以加灯罩是为了聚拢火焰，使温度更高，简单的说就是为了提高温度；
（2）刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是试管①中的空气受热膨胀进入试管②中产生气泡；
（3）继续加热，观察到石灰水逐渐变浑浊，其反应的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，黑色粉末中出现红色物质，其反应的化学方程式：2CuO+C

高温  .

2Cu+CO₂；
（4）停止加热，应该先撤去导管后熄灭酒精灯，防止水倒吸，必须要密封的原因是防止灼热的铜又被氧气氧化成氧化铜；
二、
（1）二氧化碳通过澄清石灰水会生成碳酸钙沉淀，而本题混合气通过澄清石灰水没有现象，所以混合气中没有二氧化碳；
（2）无水硫酸铜遇水变蓝色，说明点燃后生成了水，根据质量守恒定律可知，原混合气中含有氢元素，故答案为：甲烷；
（3）根据（2）的推断，可知混合气中含有甲烷，假如也有一氧化碳，经过点燃后，甲烷和一氧化碳都转化成了水和二氧化碳，而氢氧化钠可以吸收二氧化碳，浓硫酸可以吸收水，最后只剩氮气了．
（4）根据表中的数据可知，生成了水158.4g-156.6g=1.8克，二氧化碳359.0g-356.8g=2.2克，故：
H元素的质量为：

2

18

×1.8=0.2克；C元素的质量为：

12

44

×2.2=0.6克，碳、氢原子个数比=

0.6

12

：

0.2

1

=1：4，所以该气体为甲烷．可以确定经过点燃的是甲烷，故答案为：甲烷、氮气．
故答案为：

现象	结论
溶液呈蓝色，有黑色不溶物．
	只含 C．

（1）提高温度；
（2）试管①中的空气受热膨胀进入试管②中产生气泡；
（3）防止发生倒吸；因为铜温度很高，所以要密封防止其被氧化．
（4）防止发生倒吸；因为铜温度很高，所以要密封防止其被氧化．
（1）二氧化碳；（2）甲烷；（3）氮气；（4）甲烷、氮气．

点评：本题考查木炭还原氧化铜实验的注意事项和对反应条件的理解，还考查了根据装置中的现象推导混合气组成的方法，对混合气的检验要选用适当的试剂．难度较大．