Question

某同学发现铜受热后变黑，并对此进行探究．
[提出猜想]
猜想1：铜附着黑色的烟灰
猜想2：联想到镁燃烧实验，猜想是

 

[实验验证]

实验方案	现象	结论
用洁净的布条擦拭已冷却的铜片黑色部分	铜片上的黑色物质不能被布条抹去
将铜片放于试管内加热
将长条铜片放于塞有软木塞的试管内，先加热左端，直到铜片不再变黑，再将火焰移至铜片最右端继续加热一段时间．	铜片最左端变黑，铜片最右端经加热一段时间后不变黑	铜片左端黑色物质是   铜片最右端加热不变黑的原因是

写出铜片加热变黑的化学方程式

 

[拓展与迁移]
为进一步验证以上结论，该同学又进行了以下实验，请预测实验现象：
（1）用真空泵抽去装有铜片的试管内的空气，然后加热．铜片将发生什么变化：

 

，
（2）随后，趁热打开试管，试管内的铜片又将有什么变化：

 

．
其原因是：

 

．

Answer 1

分析：[提出猜想]猜想2：镁燃烧是镁与氧气发生反应可生成白色粉末氧化镁，同为金属的铜在加热时会不会也与氧气反应生成黑色产物，因此，对黑色物质展开猜想；
[实验验证]采取了三个操作进行验证黑色物质，首先通过布擦拭不能拭去而得出黑色物质不是附着铜片上的炭黑；然后重新实验，实验时把铜放入试管而使铜片不与火焰接触，若还能出现黑色物质，就可说明黑色物质一定不是炭黑；最后，采取对比实验的方法进行验证，把铜片放入密闭的试管内，先加热一端使之把管内氧气完全反应，然后再加热铜片的另一端，结果铜片先加热的一端变黑而后加热的一端不变黑；
[拓展与迁移]（1）抽出试管内的空气，试管内不含氧气，加热铜片时不再变黑；
（2）趁热打开试管，高温下的铜片遇到进入试管的氧气，与氧气发生反应形成黑色氧化铜，而又变成黑色．

解答：解：[提出猜想]猜想2：金属镁能与氧气反应，同为金属的铜也可能与氧气发生反应，猜想该黑色物质为铜与氧气反应的产物；
[实验验证]若为附着的炭黑，应该可以用布擦拭掉，因此先用布擦拭，观察能否把黑色物质拭去；或者改变加热铜的方法，不直接放在火焰上加热，而是放入试管内进行加热，可观察到试管内的铜片依然会出现变黑现象，说明黑色物质就是铜与氧气反应的产物；把铜片放入密封的试管内进行加热，铜逐渐消耗试管内空气中的氧气，待氧气完全反应，再加热铜片，铜片因不能和氧气接触而不再变黑；铜与氧气反应的化学方程式为2Cu+O₂

△   .

2CuO；
[拓展与迁移]（1）试管内空气被抽出，管内铜片不能接触到氧气，虽然进行加热也不会出现明显变化；
（2）打开试管，热的铜片遇到氧气，与氧气反应生成黑色氧化铜，会观察到铜片变黑；

故答案为：
[提出猜想]猜想2：黑色物质是铜与氧气反应的产物；
[实验验证]

实验方案	现象	结论
		生成的黑色物质不是烟灰
	铜片变黑
		CuO； 氧气在加热铜片左端时已被消耗完，加热右端时无氧气，不能生成氧化铜

2Cu+O₂

△   .

2CuO；
[拓展与迁移]（1）铜片没有明显变化；
（2）铜片将变黑；原因是铜片在高温下接触空气中的氧气，反应生成黑色的氧化铜．

点评：解答问题时注意对铜是否与氧气接触的分析，由于密闭的试管中氧气含量有限，且在对左端加热时有“不再变黑”的描述，都在说明试管内氧气耗尽．