题目内容

20．某兴趣小组按照课本实验方法用图甲做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现．他们决定对这个实验进行探究和改进．

【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？
【查阅资料】铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4．
【猜想与假设】
（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为Cu2O．
（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况．
【分析与交流】
（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验．你认为这样建议的原理是使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行．
（2）小周建议用图乙装置替代甲装置．与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是有利于集中加热，获得持续高温．
【实验与结论】
       同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，可以确定氧化铜和炭粉已经开始反应．
      不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是放（填“吸”或“放”）热反应．
      待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却．若不关闭止水夹，可能出现的问题是空气会进入反应的试管中，使生成灼热的铜重新被氧化．
       待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功．

分析 在明确探究目的在基础上，仔细阅读所给的信息，猜测化学式时应根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则；物质接触面积越大反应就越充分，用超细炭粉与氧化铜粉末反应是合理的；乙装置中将试管直立放置的作用是有利于反应物受热；用改进后的实验装置时，首先检查装置的气密性，然后根据现象做出在正确的分析．

解答 解：【猜想与假设】中，因为铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4．根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则，暗红色固体的化学式可能为：Cu2O（Cu4C、Cu2C）．
【分析与交流】
（1）固体反应，使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行；
（2）乙装置中将试管直立放置更有利于集中加热，可获得持续高温．
【实验与结论】
实验时首先要检查装置的气密性，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，可能是炭也氧气反应生成的二氧化碳，故不能判断碳一氧化铜发生了反应，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应要放出热量．待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却．若不关闭止水夹，可能出现的问题是空气会进入反应的试管中，使生成灼热的铜重新被氧化．
故答案为：
【猜想与假设】（1）Cu2O．
【分析与交流】（1）使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行．
（2）有利于集中加热，获得持续高温．
【实验与结论】放；空气会进入反应的试管中，使生成灼热的铜重新被氧化．

点评 完成实验探究题时，要明确探究的目的，根据所给信息按步骤进行分析，认真思考反应中的现象，不放过细节问题．

练习册系列答案
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