Question

11．同学们在学习了木炭还原氧化铜的实验后，联想到单质碳的一些化学性质，对反应后的气体成分产生了疑问，某学习小组对该反应产物中的气体成分进行了探究．
〔猜 想〕
①气体产物全部是CO₂ ②气体产物全部是CO ③气体产物气体产物是CO和CO₂的混合物
〔查阅资料〕CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色．
〔设计实验〕根据各自的猜想，他们共同设计了如下图的实验装置进行探究．

〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B澄清石灰水变浑浊，装置C无现象	则猜想①成立
如果装置B无现象，装置C试纸由黄色变为蓝色	则猜想②成立
如果装置B澄清石灰水变浑浊，装置C试纸由黄色变为蓝色	则猜想③成立

〔结论〕实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的．
〔反思〕
（1）同学们对CO产生的原因进行了分析：
①原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；
②原因二：反应中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO；
请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO或CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO．
（2）根据上述实验，请你归纳出单质碳在工业上的重要用途冶炼金属
（3）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是没有尾气处理
（4）若有木炭和氧化铜30克，在高温下反应一段时间后冷却，称得剩余固体25.6克，计算
①生成了多少克二氧化碳？
②有多少克氧化铜参加了反应？

Answer 1

分析 〔猜 想〕根据木炭的性质和碳的量分析生成气体的种类；
〔现象与分析〕根据黄色试纸遇一氧化碳立刻变蓝；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，并结合实验结论分析解答；
〔反思〕（1）根据产生一氧化碳的原因的反应原理书写方程式；
（2）根据碳的化学性质分析其用途；
（3）根据该反应有一氧化碳生成能污染空气分析该套实验装置的明显缺陷；
（4）根据氧化铜和碳在给我的条件下生成铜和二氧化碳，依据固体减少的质量就是生成二氧化碳的质量进行计算．

解答 解：〔猜 想〕木炭粉与氧化铜反应生成物有三种可能：①气体产物全部是CO₂  ②气体产物全部是CO  ③气体产物是CO₂和CO的混合物；
〔现象与分析〕：根据猜想①成立，气体全部是二氧化碳，则澄清的石灰水变浑浊；若猜想②成立，气体产物全部是CO，则试纸由黄色变为蓝色；猜想③成立，则装置B澄清石灰水变浑浊，装置C试纸由黄色变为蓝色；
〔反思〕：（1）木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO，方程式是：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；反应C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑中的一种产物和反应物木炭又发生了化学反应，产生了CO，方程式是：CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO↑；
（2）根据碳具有还原性，工业上可用碳冶炼金属；
（3）由上述分析可知，该反应中生成了一氧化碳有毒能污染空气，所以，该套实验装置的明显缺陷是：没有尾气处理；
（4）依据质量守恒定律可知，固体减少的质量就是生成二氧化碳，所以生成二氧化碳的质量为：30g-25.6g=4.4g；
设参加反应的氧化铜的质量为x
C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
      160                  44
        x                    4.4g
    $\frac{160}{x}$=$\frac{44}{4.4g}$
     x=16g
故答案为：〔猜 想〕③气体产物是CO和CO₂的混合物；
〔现象与分析〕

现象	结论
如果装置B 澄清石灰水变浑浊，装置C无现象	则猜想①成立
如果装置B无现象，装置C 试纸由黄色变为蓝色	则猜想②成立
如果装置B 澄清石灰水变浑浊，装置C 试纸由黄色变为蓝色	则猜想③成立

〔反思〕（1）一氧化碳产生的原因：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO 或 CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO；
（2）单质碳在工业上的重要用是途冶炼金属；
（3）没有尾气处理；
（4）4.4g；16g．

点评 本题考查了学生根据题目信息分析、解答问题的能力，在解答习题时，要注意将现象和结论结合起来分析问题．