Question

18．CO是工业中重要的还原剂．
甲乙两同学在实验室中采用CO和CuO作为反应物进行相关实验探究．

【探究活动一】甲乙两位同学设计了如图1实验装置验证一氧化碳的部分性质并验证产物，实验时在点燃B处酒精灯之前先通入一氧化碳排出装置中的空气，然后继续实验．
①实验过程中，C中的现象是澄清石灰水变浑浊，D处点燃的目的是把一氧化碳转化成二氧化碳．D处发生的反应方程式为2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂．
②对该实验的分析正确的是AD．
A．实验结束时应先熄灭B处酒精灯
B．C中增加的质量与B中固体减小的质量相等
C．实验中若通入28g一氧化碳可生成64g铜
D．反应结束后继续通入一氧化碳的目的之一是防止铜被氧化
③④甲同学认为A装置用于证明一氧化碳不能和石灰水反应，乙同学认为省略A可达到同样的目的，理由是为了排尽装置中的空气，反应前已经通入一定量的一氧化碳．
【探究活动二】
甲同学不小心将探究一得到的部分红色固体洒落到稀硫酸中，发现溶液的颜色由无色变为蓝色，两位同学对该现象产生的原因感到不解，向老师求助，老师向他们提供了以下资料，并鼓励他们继续探究红色固体的成分．
【资料】
Ⅰ．氧化铜被还原的过程可能会生成氧化亚铜（Cu₂O），Cu₂O也能被还原成铜；
Ⅱ．Cu和Cu₂O均为不溶于水的红色固体；
Ⅲ．Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
结合刚才的实验现象，两位同学对红色固体的成分提出两种猜想：
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
经过讨论交流，两位同学再次实验，并采取了不同的方案验证了猜想．
【方案一】

①操作A为过滤，加过量硫酸的目的是使氧化亚铜完全反应，溶液B中含有的溶质是硫酸、硫酸铜，洗涤的目的是除去铜表面的杂质
②大家通过以上数据计算并判断出猜想①成立，请你帮助他们计算红色固体a中Cu₂O的质量为2.88g．（无需写出计算过程）
③老师看了小组同学的实验报告后，高度赞扬了两位同学的实验设计，并指出两位同学的实验过程中若出现以下失误，会使红色固体a中Cu₂O的质量分数偏小的是ABC
A．稀硫酸量不足
B．反应后未洗涤剩余的红色固体就直接进行了干燥
C．采用加热烘干的方式干燥剩余红色固体
D．将红色固体b转移到天平上时有少量洒落
【方案二】
用如图2装置进行实验，通过测量反应前后固体质量的方法也能确定哪种猜想成立．
甲乙同学经过计算验证出猜想①正确，请你写出CO与红色固体反应的化学方程式：CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂．

Answer 1

分析 【探究活动一】
二氧化碳能使澄清石灰变浑浊；
一氧化碳燃烧生成二氧化碳；
高温条件下，铜能和空气中的氧气反应生成氧化铜；
为了防止一氧化碳和空气混合点燃时发生爆炸，加热前应该通入一会儿一氧化碳；
【探究活动二】
红色固体可能是Cu₂O和Cu，也可能是Cu₂O；
过滤可以把不溶于水的物质除去；
根据提供的数据可以计算氧化亚铜的质量；
如果操作不当，会影响实验结果，甚至会导致实验失败；
加热条件下，氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳．

解答 解：【探究活动一】
①实验过程中，C中的现象是澄清石灰水变浑浊，D处点燃的目的是把一氧化碳转化成二氧化碳，D处发生的反应方程式为：2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂．
故填：澄清石灰水变浑浊；把一氧化碳转化成二氧化碳；2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂．
②A．实验结束时应先熄灭B处酒精灯，继续通入一氧化碳直至冷却至室温，该选项说法正确；
B．C中增加的质量与B中固体减小的质量不相等，C中增加的质量大于B中固体减小的质量，该选项说法不正确；
C．因为一氧化碳不能完全反应，因此实验中若通入28g一氧化碳时，生成铜的质量小于64g，该选项说法不正确；
D．反应结束后继续通入一氧化碳的目的之一是防止铜被氧化，该选项说法正确．
故填：AD．
③甲同学认为A装置用于证明一氧化碳不能和石灰水反应，乙同学认为省略A可达到同样的目的，理由是为了排尽装置中的空气，反应前已经通入一定量的一氧化碳，过程中C中的澄清石灰水不变浑浊，说明一氧化碳不能和石灰水反应．
故填：为了排尽装置中的空气，反应前已经通入一定量的一氧化碳．
【探究活动二】
猜想①：是Cu₂O和Cu；猜想②：是Cu₂O．
故填：Cu₂O．
①操作A为过滤，加过量硫酸的目的是使氧化亚铜完全反应，溶液B中含有的溶质是过量的硫酸和生成的硫酸铜，洗涤的目的是除去铜表面的杂质．
故填：过滤；使氧化亚铜完全反应；硫酸、硫酸铜；除去铜表面的杂质．
②设氧化亚铜质量为x，
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，
144             64
 x             $\frac{64}{144}$x
根据题意有：4.8g-x+$\frac{64}{144}$x=3.2g，
x=2.88g，
故填：2.88g．
③A．稀硫酸量不足，氧化亚铜不能完全反应，会导致红色固体a中Cu₂O的质量分数偏小；
B．反应后未洗涤剩余的红色固体就直接进行了干燥，导致铜的质量偏大，从而导致红色固体a中Cu₂O的质量分数偏小；
C．采用加热烘干的方式干燥剩余红色固体时，铜能和氧气反应生成氧化铜，导致铜的质量偏大，从而导致红色固体a中Cu₂O的质量分数偏小；
D．将红色固体b转移到天平上时有少量洒落，导致铜的质量偏小，从而导致红色固体a中Cu₂O的质量分数偏大．
故填：ABC．
高温条件下，氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂．
故填：CuO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO₂．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．