Question

12．某課外活動小組的同學將16克氧化銅和過量的炭粉均勻混合，用如圖1所示裝置進行實驗．
圖中鐵架臺等裝置已略去．請回答有關問題：

（1）實驗中最多能得到銅多少克？（寫出計算過程）
（2）同學們想通過測定消耗碳、氧元素的質量和生成二氧化碳的質量，以進一步分析氧化銅和炭粉反應產生的氣體除CO₂外是否還有其它產物．反應一段時間后停止加熱，冷卻到室溫．
反應前、后測得的數據如表：

裝置	反應前	反應后
A	試管的質量36.2 克 氧化銅和炭粉混合物的質量20.0克	試管和固體物質的質量54.8 克
B	反應后瓶內液體比反應前增重1.1 克

分析數據發現，反應中消耗碳和氧元素的質量大于（填“大于”或“小于”或“等于”）生成二氧化碳的質量．下列4項中跟這一結果有關的有哪幾項？AB．（填編號）
A．裝置中還有一部分CO₂未被NaOH溶液吸收
B．氧化銅和炭粉反應產生的氣體除CO₂外還有CO
C．氧化銅和炭粉沒有完全反應
D．該反應不符合質量守恒定律
（3）有同學認為用圖示2裝置C代替上面的裝置A，加熱前先通一會氣體X，停止加熱后再通一會該氣體，這樣可使實驗測得的數據更能準確的說明問題．你認為在O₂、N₂和H₂三種氣體中，X應選擇哪一種氣體？N₂．

Answer 1

分析 （1）根據氧化銅的質量和化學方程式計算出銅的質量；
（2）根據質量守恒定律求出反應前后的質量差和1.1g比較進行分析．
可從反應條件及裝置中氣體是否被充分吸收角度進行分析；
（3）根據X是否參與反應影響實驗及安全性角度分析．

解答 解：（1）設實驗中最多能得到銅的質量為x．
根據2CuO+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑
        160                 128
        16g                 x
列比例式為$\frac{160}{16g}=\frac{128}{x}$
x=12.8g，所以銅的質量為12.8克．故答案為：12.8克；
（2）根據質量守恒定律知反應前后的質量差即為反應的碳和氧的質量，為56.8g-38.2g-20.0g=1.4g＞1.1g，說明反應中消耗碳和氧元素的質量大于生成二氧化碳的質量．主要原因是由于裝置的滯留的二氧化碳不能被吸收，同時反應時還可能發生反應C+CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+CO↑，部分碳沒有轉換為二氧化碳．故填：大于；AB
（3）因為氧氣要和碳發生反應，反應結束后要和生成的銅反應，影響實驗結果；
氫氣具有可燃性，且不安全使用時必須驗純，所以選氮氣，故填：N₂．

點評 ①熟練掌握實驗技能，②靈活運用質量守恒定律，根據化學方程式的計算③掌握碳的化學性質．