Question

20．在探究课上，老师给同学们一包黑色粉末，该粉末是由铁粉和氧化铜粉末中的一种或两种组成，为了确定该粉末的成分，同学们进行如下探究，请回答下列问题：
【猜想假设】（1）黑色粉末是铁粉
　　　　　　（2）黑色粉末是氧化铜粉末
　　　　　　（3）黑色粉末是铁粉和氧化铜粉末
【设计方案】取少量黑色粉末，放入硬质玻璃管中，通入一氧化碳气体，片刻后加热充分反应（实验装置如图所示）
请填写下表空白：（不考虑铁粉和氧化铜粉末可能发生反应）

实验中可能出现的现象	结论
黑色粉末不变红，澄清的石灰水不变浑浊	猜想（1）成立
黑色粉末全部变红，澄清的石灰水变浑浊	猜想（2）成立（填成立或不成立）
黑色粉末部分变红，澄清的石灰水变浑浊	猜想（3）成立

【实验结论】经过分析实验现象，确认猜想（3）成立．
【反思评价】
（1）实验完毕后，先停止加热，继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温．继续通入一氧化碳的目的是防止生成的铜再次被氧化、澄清的石灰水倒吸入玻璃管中．
（2）从环保角度上看，上述设置有不足之处，改进措施是在b处放一只燃着的酒精灯（或安装尾气处理装置或在b处导管处绑一个小气球等）．
（3）猜想（2）玻璃管中发生反应的化学方程式是CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．

Answer 1

分析 【设计方案】根据一氧化碳和氧化铜可反应生成铜和二氧化碳，而一氧化碳和金属不发生反应，并结合实验现象和结论分析解答；
【反思评价】（1）据铜在温度较高的情况下可与氧气发生反应生成氧化铜进行回答；
（2）一氧化碳有毒，排放到空气中会造成大气污染，所以要在装置末端据一氧化碳的性质进行尾气处理或进行尾气收集；
（3）据一氧化碳与氧化铜反应原理书写方程式．

解答 解：【设计方案】一氧化碳和氧化铜可反应生成铜和二氧化碳，而一氧化碳和金属不发生反应；所以若猜想（1）成立，则黑色粉末不变红，澄清的石灰水不变浑浊；黑色粉末全部变红，澄清的石灰水变浑浊，说明一氧化碳与黑色粉末反应生成二氧化碳，黑色的氧化铜与一氧化碳反应生成红色的铜；若猜想（3）成立，则黑色粉末部分变红，澄清的石灰水变浑浊；
【反思评价】（1）铜在温度较高的情况下可与氧气发生反应生成氧化铜，所以为了防止生成的铜再次被氧化，以及石灰水倒吸引起玻璃管炸裂，要通一氧化碳至玻璃管冷却到室温；
（2）从环保角度上看，上述装置没有尾气处理装置，所以要在b处安装尾气处理装置，用气球收集起来或利用一氧化碳的可燃性将其燃烧掉；
（3）猜想（2）玻璃管中发生反应是一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，方程式是：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
故答案为：
【设计方案】

实验中可能出现的现象	结论
黑色粉末不变红，澄清的石灰水不变浑浊	猜想（1）成立
黑色粉末全部变红，澄清的石灰水变浑浊	猜想（2）成立（填成立或不成立）
黑色粉末部分变红，澄清的石灰水变浑浊	猜想（3）成立

【反思评价】（1）防止生成的铜再次被氧化、澄清的石灰水倒吸入玻璃管中（合理说法均可）；
（2）在b处放一只燃着的酒精灯（或安装尾气处理装置或在b处导管处绑一个小气球等）；
（3）CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．

点评 本题主要考查了一氧化碳的化学性质，了解一氧化碳的还原性、毒性、可燃性及一氧化碳还原氧化铜的注意事项才能依据题意正确分析和解答问题．