Question

已知在密闭容器中C还原CuO的产物按照二者混合时的质量比不同，既可能是Cu₂O（红色），也可能是Cu，还可能是Cu₂O和Cu的混合物．现有CuO和炭粉组成的混合物4.24g，在高温下充分反应后，得到红色固体产物．假设反应后产生的气体能全部被过量的澄清的石灰水吸收，得到沉淀2g，则理论上所得到红色固体的质量为（ ）
A．2.56g
B．3.36g
C．4g
D．5.76g

Answer 1

【答案】分析：Cu0和木炭粉组成的混合物在高温下充分反应后，其中的木炭粉全部转化为二氧化碳；根据反应后产生的气体能全都放过量的澄清石灰水吸收生成沉淀碳酸钙的质量可计算二氧化碳的质量；根据反应前后元素质量不变，由二氧化碳中含碳元素的质量，可计算出混合物中木炭粉的质量；
混合物中氧化铜的质量可则混合物质量与木炭粉质量差而求得；若Cu0和木炭粉组成的混合物在高温下充分反应全部生成Cu，则生成铜的质量即氧化铜中铜的质量；若Cu0和木炭粉组成的混合物在高温下充分反应全部生成Cu₂O，则可根据反应前后铜元素质量不变而求出生成Cu₂O的质量；
通过比较全部生成Cu时铜的质量和全部生成Cu₂O时Cu₂O的质量关系，可判断理论上所得红色固体的质量范围，在所提供选项中选出在此范围内的质量．
解答：解：设生成2.00g沉淀时，参加反应的二氧化碳的质量为x
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
         44    100
         x     2g

x=0.88g
0.88g二氧化碳中碳元素的质量即混合粉末中木炭粉的质量=0.88g××100%=0.24g；
则混合粉末中氧化铜的质量=4.24g-0.24g=4.00g
4.00gCuO全部转化为Cu时，红色固体的质量=4.00g××100%=3.2g，而此时生成的二氧化碳的质量假设为x
2CuO+C2Cu+CO₂
            128  44
            3.2g  x

x=1.1g＞0.88g，所以，Cu0和木炭粉组成的混合物4.24g高温下充分反应后，不可能全部生成铜；
4.00gCuO全部转化为Cu₂O时，红色固体的质量=3.2g÷×100%=3.6g，而此时生成二氧化碳的质量假设为y
4CuO+C2Cu₂O+CO₂
            288   44
            3.6g   y

y=0.55g＜0.88g，所以，Cu0和木炭粉组成的混合物4.24g高温下充分反应后，不可能全部生成Cu₂O；
所以，Cu0和木炭粉组成的混合物4.24g，在高温下充分反应后，得到红色固体产物的质量大于3.2g而小于3.6g；
故选B
点评：本题主要体现运用假设法和化学方程式进行计算和推断的能力；利用极值假设，可把复杂的问题通过假设而简化．