Question

9．某中学化学兴趣小组按照课本实验方法（如图甲），做木炭与氧化铜反应实验时（注：木炭和氧化铜干燥无水），发现很难观察到紫红色铜的生产，却往往有暗红色固体出现，他们决定对这个实验进行探究和改进．

【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？
【查阅资料】铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4．
【猜想与假设】
（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种氧化物，并猜测它的化学式为Cu₂O．
（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况．
【分析与交流】
（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验．你认为这样建议的原理是使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行．
（2）小周建议用图乙装置替代甲装置，与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是是有利于集中加热，获得持续高温．
（3）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择A（填选项序号）的比例．
       A.40：4　　　　　　　　　　　　B.40：3　　　　　　　　　　C.40：2.5
你认为小施这样选择的理由是反应中炭粉会与试管内的氧气反应而部分消耗，故稍过量的炭粉有利于反应的进行．
【实验与结论】
同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的气密性后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，不能（填“可以”或“不能”）确定氧化铜和碳粉已经开始反应．
不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是放（填“吸”或“放”）热反应；
待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却．若不关闭止水夹，可能出现的问题是空气会进入反应的试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化．待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功．

Answer 1

分析 在明确探究目的在基础上，仔细阅读所给的信息，猜测化学式时应根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则；物质接触面积越大反应就越充分，用超细炭粉与氧化铜粉末反应是合理的；乙装置中将试管直立放置的作用是有利于反应物受热，在选择氧化铜和碳的质量比例时要考虑到氧气消耗的炭，所以石灰水开始变浑浊是不能说明氧化铜和碳发生了反应，反应结束后要关闭止水夹，防止进入空气，使灼热的铜再被氧化．

解答 解：【猜想与假设】中，因为铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4．根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则，暗红色固体的化学式可能为：Cu₂O（Cu₄C、Cu₂C）
【分析与交流】
（1）物质接触面积越大反应就越充分，故答案为：使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行．
（2）乙装置中将试管直立放置更有利于集中加热，并能利用反应放出的热量，答案为：是有利于集中加热，获得持续高温．
（3）在选择氧化铜和碳的质量比例时要考虑到氧气消耗的炭，不能按反应的比例选择，碳粉要稍多一些，有利于反应充分进行．
2CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂
160    12
因此氧化铜和碳的质量比是：160：12=40：3，A中碳过量，C中氧化铜过量，由于试管中含有少量的氧气，能够消耗一部分碳，因此稍过量的炭粉有利于反应顺利进行．
答案为：A；反应中炭粉会与试管内的氧气反应而部分消耗，故稍过量的炭粉有利于反应的进行．
【实验与结论】
实验时首先要检查装置的气密性，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，可能是炭也氧气反应生成的二氧化碳，故不能判断碳一氧化铜发生了反应，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应要放出热量，反应结束后要关闭止水夹，防止进入空气，使灼热的铜再被氧化．
故答案为：气密性；不能；放；空气会进入反应的试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化．

点评 完成实验探究题时，要明确探究的目的，根据所给信息按步骤进行分析，认真思考反应中的现象，不放过细节问题．