Question

【題目】某化學(xué)興趣小組在實驗室里進行木炭還原氧化銅的實驗。

（實驗1）裝置如圖。

(1)木炭還原氧化銅的化學(xué)方程式為__，當(dāng)碳與氧化銅的質(zhì)量比為__(寫最簡整數(shù)比)時恰好完全反應(yīng)。

(2)下列有關(guān)本實驗的說法正確的是____(填字母)。

A 酒精燈加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度

B 氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，木炭發(fā)生了氧化反應(yīng)

C 觀察到石灰水變渾濁即可證明氧化銅被還原了

D 反應(yīng)后先撤出導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把其中的粉末倒出

（提出問題）實驗1中，加熱5分鐘后僅能得到混有少量紅色固體的黑色粉末。如何讓木炭還原氧化銅時得到更多的銅呢？

（實驗2）該小組同學(xué)在老師的指導(dǎo)下改進了實驗，裝置如圖，加熱2分鐘后即得到紫紅色有金屬光澤的塊狀固體，且無黑色固體剩余。

(1)剛烘干的木炭粉末與氧化銅粉末要在同一個研缽內(nèi)充分研磨、混合均勻后再放入試管，這樣做能使反應(yīng)更充分，其主要原因是__。

(2)本實驗所用的木炭與氧化銅的質(zhì)量比為1︰10，碳需要略過量才能使氧化銅全部被還原，其主要原因是____。

(3)反應(yīng)物放入試管后要盡量壓實，并將試管豎直進行加熱，使其下部完全被外焰包圍，受熱均勻，獲得持續(xù)的高溫。

(4)反應(yīng)后關(guān)閉止水夾，讓產(chǎn)物自然冷卻，這時試管里殘余的________就成了保護氣。

(5)加了網(wǎng)罩的酒精燈火焰最高溫度能達到800℃，而銅的熔點是1083℃。本實驗獲得了經(jīng)熔化而成珠狀或小塊狀的銅，可以推測木炭還原氧化銅的反應(yīng)是________熱量的。

（查閱資料）木炭還原氧化銅得到的銅中可能含有少量的氧化亞銅；氧化亞銅為紅色固體，能與稀硫酸反應(yīng)：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。

（拓展探究）將實驗2得到的紫紅色有金屬光澤的塊狀固體全部研磨成粉末。

(1)將全部粉末放入燒杯中，加入足量稀硫酸，充分反應(yīng)后，觀察到______，證明實驗2得到的銅中含有氧化亞銅；再經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純凈的單質(zhì)銅1.52g。

(2)已知實驗2使用的氧化銅粉末的質(zhì)量為2.00g，不考慮實驗過程中的損耗，則實驗2得到的紫紅色有金屬光澤的塊狀固體中，單質(zhì)銅的質(zhì)量分數(shù)為______(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】C+2CuO2Cu+CO2↑ 3︰40 ABD 增大了反應(yīng)物的接觸面積 有少量木炭會與試管中的氧氣反應(yīng) 二氧化碳 放出 溶液變藍 88.9%

【解析】

(1) 木炭還原氧化銅的化學(xué)方程式為C+2CuO2Cu+CO2↑；故填寫：

C+2CuO2Cu+CO2↑；

由木炭還原氧化銅的化學(xué)方程式可得，碳與氧化銅的質(zhì)量比為：12:2 (64+16)=3:40；

(2)A、酒精燈加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度,故符合題意；

B、氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，木炭發(fā)生了氧化反應(yīng)，故符合題意；

C、觀察到石灰水變渾濁不可證明氧化銅被還原了，因為在高溫條件下，木炭與氧氣也會反應(yīng)生成二氧化碳，使澄清石灰水變渾濁，故不符合題意；

D、反應(yīng)后先撤出導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把其中的粉末倒出，故符合題意

(3) 剛烘干的木炭粉末與氧化銅粉末要在同一個研缽內(nèi)充分研磨、混合均勻后再放入試管，這樣做能使反應(yīng)更充分，其主要原因是增大了反應(yīng)物的接觸面積，故填寫：增大了反應(yīng)物的接觸面積；

(4) 碳需要略過量才能使氧化銅全部被還原，其主要原因是有少量木炭會與試管中的氧氣反應(yīng),故填寫：有少量木炭會與試管中的氧氣反應(yīng)；

(5) 木炭還原氧化銅產(chǎn)生二氧化碳，反應(yīng)后關(guān)閉止水夾，讓產(chǎn)物自然冷卻，這時試管里殘余的二氧化碳就成了保護氣，故填寫：二氧化碳；

(6) 加了網(wǎng)罩的酒精燈火焰最高溫度能達到800℃，而銅的熔點是1083℃。本實驗獲得了經(jīng)熔化而成珠狀或小塊狀的銅，可以推測木炭還原氧化銅的反應(yīng)是放出熱量的,故填寫：放出；

(7) 氧化亞銅溶于稀硫酸會發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銅，硫酸銅溶液為藍色，故觀察到溶液變藍，證明實驗2得到的銅中含有氧化亞銅，填寫：溶液變藍；

(8)解：設(shè)氧化亞銅與硫酸反應(yīng)生成的銅的質(zhì)量為x

Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2SO4

144 160 64

x

硫酸銅中銅的質(zhì)量為：ⅹ=x

2.00g氧化銅中銅的質(zhì)量為：2.00gⅹ=1.6g

根據(jù)質(zhì)量守恒定律的實質(zhì)：化學(xué)反應(yīng)前后元素質(zhì)量不變的原則，故：x+1.52g=1.6g，x=0.08g

紫紅色有金屬光澤的塊狀固體中氧化亞銅的質(zhì)量為：=0.18g

紫紅色有金屬光澤的塊狀固體的質(zhì)量為：0.18g+1.52g-0.08g=1.62g

單質(zhì)銅的質(zhì)量分數(shù)為：ⅹ100%≈88.9%

答：實驗2得到的紫紅色有金屬光澤的塊狀固體中，單質(zhì)銅的質(zhì)量分數(shù)為88.9%