Question

14．某化学兴趣小组的同学在做“木炭还原氧化铜”实验时，进行如下探究，实验装置如图甲图所示（假设木炭粉中不含其它杂质）．

（1）刚开始预热时，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是开始排出的是试管内的空气；
（2）继续加热，观察到试管②中澄清石灰水逐渐变浑浊，试管①中黑色粉末中出现红色物质．请你写出其中的一个化学方程式C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑；
（3）充分反应后，观察到试管①中的剩余固体中仍渗杂有少量黑色固体，为了确定该黑色固体的成分，同学们进行了如下探究活动，请你帮他们完成下表：

实验步骤	实验现象	实验结论
取少量反应后的试管①中的固体于洁净试管内，滴入稀硫酸稀硫酸 微热．	A	该黑色固体是木炭
	B	该黑色固体是氧化铜

实验现象A黑色粉末溶解收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染；实验现象B溶液由无色逐渐变为蓝色收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染．
（4）有同学提出，图甲所示该实验装置存在不足，并设计了图乙所示实验装置替代图甲中试管②部分．图乙中气球的作用是收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染；试管③的作用是防倒吸．

Answer 1

分析 （1）根据试管中有空气，受热时易膨胀分析；
（2）根据碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，写出反应的方程式；
（3）根据木炭、氧化铜与硫酸的反应分析；
（4）根据一氧化碳是对大气有污染的气体分析，加入试管③可以有效地防止倒吸．

解答 解：（1）由于试管中有空气，受热时易膨胀，所以，开始加热时排出的是试管中的空气；
（2）在高温时，碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的方程式是：C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）由于木炭不能与硫酸反应、氧化铜与硫酸反应．所以，为了确定该黑色固体的成分，同学们进行了如下探究活动为：取少量反应后的试管①中的固体于洁净试管内，滴入稀硫酸，微热．若无现象，则该黑色固体是木炭；若黑色粉末溶解，溶液由无色逐渐变为蓝色，则该黑色固体是氧化铜；
（4）由于在高温时，碳能与氧化铜反应中会产生一氧化碳，一氧化碳对大气有污染．所以，图乙中气球的作用是：收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染．加入试管③可以有效地防止倒吸，防止试管炸裂．
故答为：（1）开始排出的是试管内的空气；
（2）C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑（或CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O）；
（3）A黑色粉末溶解；B溶液由无色逐渐变为蓝色；
（4）收集尾气，防止一氧化碳对大气的污染；防倒吸．

点评 本题是对碳还原氧化铜的实验和实验操作的综合考查，注意类似知识的迁移和灵活运用就能较快解答本题．