Question

【題目】化學學習小組的同學們在用如圖所示裝置做木炭還原氧化銅實驗時。發現試管中足量的澄清石灰水變渾濁，且有氣泡不斷冒出，于是同學們得出“木炭和氧化銅反應有二氧化碳生成”的結論。

小明同學提出如下質疑：

①木炭在高溫下與試管內空氣中的氧氣反應也能產生二氧化碳，那么，澄清的石灰水變渾濁，不能說明二氧化碳一定是木炭和氧化銅反應產生的。

②石灰水中不斷有氣泡冒出，是什么氣體呢？

根據小明的質疑，同學們進行了如下探究：

探究一：碳能否與氧化銅反應產生二氧化碳。

（設計實驗）同學們將上述裝置進行改進，設計了如甲圖裝置進行實驗：

（主要實驗步驟）

（1）組裝儀器，檢查裝置的氣密性。

（2）在硬質玻璃管中裝入氧化銅和木炭粉的混合物，集氣瓶中放入足量澄清石灰水。

（3）通入一會兒氮氣，目的是_____。再加熱，酒精燈加網罩的作用是_____，觀察現象。硬質玻璃管中的現象是_____。澄清的石灰水變渾濁。

（得出結論）碳能與氧化銅反應產生二氧化碳。

探究二：石灰水中不斷冒出的是什么氣體？

（猜想和假設）猜想一：CO2 猜想二：CO 猜想三：_____。

（查閱資料）CO氣體能使濕潤的黃色氯化鈀試紙變藍色。

（設計實驗）根據各自的猜想，他們共同設計了如圖乙所示的裝置進行探究：裝置A中放入一定比例的木炭粉和氧化銅的混合物，B、C中均放入澄清的石灰水，且B中石灰水保證足量，D中放入濕潤的氯化鈀試紙。

（現象與分析）

現象	結論
_____。	猜想三正確

（反思）

（1）同學們對CO產生的原因進行了

①原因一：木炭和氧化銅在高溫條件下直接發生反出產生CO；

②原因二：反應C+2CuO2Cu+CO2↑中的一種產物和反應物木炭又發生了化學反應，產生了CO；

請你從原因一、原因二中選擇其一，用化學方程式表示存在此原因的化學反應原理_____。

由此，同學們想到乙圖裝置設計中存在缺陷，改進方法是_____。

（2）上圖裝置乙中B瓶中放入足量澄清石灰水，完全可以吸收裝置A中產生的二氧化碳，為什么B瓶中冒出的氣體還含有二氧化碳呢？同學們經過討論認識到：A中溢出的氣體氣流比較急，且導管較細，部分生成的二氧化碳未與石灰水反應，便在氣流的作用下溢出了。

Answer 1

【答案】排盡裝置中的空氣，避免對實驗進行干擾 使火焰集中，提高溫度 黑色固體逐漸變成光亮的紅色 CO2和CO B中澄清的石灰水變渾濁，C中濕潤的黃色氯化鈀試紙變成藍色 一氧化碳產生的原因：CO2 +C2CO或CuO+CCu+CO 在D裝置右側導管口處放一燃著的酒精燈，將尾氣點燃（或套一氣球，將尾氣收集）

【解析】

[探究一]

[主要實驗步驟]

通入一會兒氮氣，目的是排盡裝置中的空氣，避免對實驗進行干擾。再加熱，酒精燈加網罩的作用是集中火焰，提高火焰的溫度。在高溫的條件下，碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，所以硬質玻璃管中的現象是黑色固體逐漸變成光亮的紅色。

故填：排盡裝置中的空氣，避免對實驗進行干擾；使火焰集中，提高溫度；黑色固體逐漸變成光亮的紅色；

[探究二]

[猜想和假設]

猜想一：CO2 猜想二：CO 猜想三：CO2和CO的混合氣體；故填：CO2和CO；

[現象與分析]

因為猜想三正確，即氣體為一氧化碳與二氧化碳的混合氣體，則B中澄清的石灰水變渾濁，C中濕潤的黃色氯化鈀試紙變成藍色；

故填：B中澄清的石灰水變渾濁，C中濕潤的黃色氯化鈀試紙變成藍色；

[反思]

在高溫的條件下，二氧化碳與碳反應生成一氧化碳；在高溫的條件下，氧化銅與碳反應生成銅和一氧化碳；故填：一氧化碳產生的原因：CO2 +C2CO或CuO+CCu+CO；

實驗后的尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，圖示裝置中，尾氣直接排放到空氣中會造成空氣污染，所以在D裝置右側導管口處放一燃著的酒精燈，將尾氣點燃（或套一氣球，將尾氣收集）以防止造成空氣污染。

故填：在D裝置右側導管口處放一燃著的酒精燈，將尾氣點燃（或套一氣球，將尾氣收集）。