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【题目】某化学兴趣小组在实验室里进行木炭还原氧化铜的实验。

(实验1)装置如图。

(1)木炭还原氧化铜的化学方程式为__,当碳与氧化铜的质量比为__(写最简整数比)时恰好完全反应。

(2)下列有关本实验的说法正确的是____(填字母)

A 酒精灯加网罩以使火焰集中并提高温度

B 氧化铜发生了还原反应,木炭发生了氧化反应

C 观察到石灰水变浑浊即可证明氧化铜被还原了

D 反应后先撤出导气管,待试管冷却后再把其中的粉末倒出

(提出问题)实验1中,加热5分钟后仅能得到混有少量红色固体的黑色粉末。如何让木炭还原氧化铜时得到更多的铜呢?

(实验2)该小组同学在老师的指导下改进了实验,装置如图,加热2分钟后即得到紫红色有金属光泽的块状固体,且无黑色固体剩余。

(1)刚烘干的木炭粉末与氧化铜粉末要在同一个研钵内充分研磨、混合均匀后再放入试管,这样做能使反应更充分,其主要原因是__

(2)本实验所用的木炭与氧化铜的质量比为110,碳需要略过量才能使氧化铜全部被还原,其主要原因是____

(3)反应物放入试管后要尽量压实,并将试管竖直进行加热,使其下部完全被外焰包围,受热均匀,获得持续的高温。

(4)反应后关闭止水夹,让产物自然冷却,这时试管里残余的________就成了保护气。

(5)加了网罩的酒精灯火焰最高温度能达到800℃,而铜的熔点是1083℃。本实验获得了经熔化而成珠状或小块状的铜,可以推测木炭还原氧化铜的反应是________热量的。

(查阅资料)木炭还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O

(拓展探究)将实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体全部研磨成粉末。

(1)将全部粉末放入烧杯中,加入足量稀硫酸,充分反应后,观察到______,证明实验2得到的铜中含有氧化亚铜;再经过滤、洗涤、干燥,得到纯净的单质铜1.52g

(2)已知实验2使用的氧化铜粉末的质量为2.00g,不考虑实验过程中的损耗,则实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体中,单质铜的质量分数为______(计算结果保留一位小数)

【答案】C+2CuO2Cu+CO2 340 ABD 增大了反应物的接触面积 有少量木炭会与试管中的氧气反应 二氧化碳 放出 溶液变蓝 88.9%

【解析】

(1) 木炭还原氧化铜的化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2;故填写:

C+2CuO2Cu+CO2

由木炭还原氧化铜的化学方程式可得,碳与氧化铜的质量比为:12:2 (64+16)=3:40

(2)A、酒精灯加网罩以使火焰集中并提高温度,故符合题意;

B、氧化铜发生了还原反应,木炭发生了氧化反应,故符合题意;

C、观察到石灰水变浑浊不可证明氧化铜被还原了,因为在高温条件下,木炭与氧气也会反应生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,故不符合题意;

D、反应后先撤出导气管,待试管冷却后再把其中的粉末倒出,故符合题意

(3) 刚烘干的木炭粉末与氧化铜粉末要在同一个研钵内充分研磨、混合均匀后再放入试管,这样做能使反应更充分,其主要原因是增大了反应物的接触面积,故填写:增大了反应物的接触面积;

(4) 碳需要略过量才能使氧化铜全部被还原,其主要原因是有少量木炭会与试管中的氧气反应,故填写:有少量木炭会与试管中的氧气反应;

(5) 木炭还原氧化铜产生二氧化碳,反应后关闭止水夹,让产物自然冷却,这时试管里残余的二氧化碳就成了保护气,故填写:二氧化碳;

(6) 加了网罩的酒精灯火焰最高温度能达到800℃,而铜的熔点是1083℃。本实验获得了经熔化而成珠状或小块状的铜,可以推测木炭还原氧化铜的反应是放出热量的,故填写:放出;

(7) 氧化亚铜溶于稀硫酸会发生反应,生成硫酸铜,硫酸铜溶液为蓝色,故观察到溶液变蓝,证明实验2得到的铜中含有氧化亚铜,填写:溶液变蓝;

(8)解:设氧化亚铜与硫酸反应生成的铜的质量为x

Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2SO4

144 160 64

x

硫酸铜中铜的质量为:=x

2.00g氧化铜中铜的质量为:2.00g=1.6g

根据质量守恒定律的实质:化学反应前后元素质量不变的原则,故:x+1.52g=1.6gx=0.08g

紫红色有金属光泽的块状固体中氧化亚铜的质量为:=0.18g

紫红色有金属光泽的块状固体的质量为:0.18g+1.52g-0.08g=1.62g

单质铜的质量分数为:100%88.9%

答:实验2得到的紫红色有金属光泽的块状固体中,单质铜的质量分数为88.9%

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____________________ ____________反应

__________________________ ____________反应

____________________________________________

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