Question

某同学设计如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铜的实验．试回答：

（1）该装置存在的一个主要问题是

 

，你的改进方法是：

 

（2）实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是

 

，发生反应的化学方程式是

 

；B处观察到的实验现象是

 

，反应的化学方程式是

 

．
（3）实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu₂O）．如果要对反应后A处残留固体的组成进行探究，试猜想残留固体的组成有哪几种可能？

 

（4）某化学兴趣小组的同学为了体验“工业冶炼金属”的过程，在实验室用上图改进后的装置做了CO还原CuO的实验，他们称得装有CuO粉末的玻璃管重42g，反应完全后，恢复到室温称量，玻璃管和固体残留物共重40.4g，同时称量B装置反应后比反应前增重了4.4g，请你和他们一起计算：
①42g-40.4g=1.6g，1.6g表示

 

的质量．
②该反应制得铜的质量为多少？

Answer 1

考点：碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：碳单质与含碳化合物的性质与用途

分析：（1）根据一氧化碳有毒，扩散到空气中能够污染环境，分析装置存在的问题及改进的方法等；
（2）根据一氧化碳有还原性，能将氧化铜还原成铜和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙的反应分析回答有关的问题；
（3）根据题中所给出的信息可知一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜，据此来推测固体的组成；
（4）该题的关键是理解冶炼金属的原理：CO+CuO

△   .

Cu+CO₂，CO夺得氧生成CO₂，CuO失去氧生成Cu，因此固体质量减少量为参加反应的氧化铜失去的氧的质量．依据题意还知道收集到的CO₂ 的质量，所以计算铜的质量时，可以根据氧元素的质量和氧化铜的化学式进行计算，也可根据CO₂的质量和化学方程式进行计算．

解答：解：（1）通过观察可知该装置中缺少尾气的处理装置，而把一氧化碳直接排放到空气中了．我们可以在出气口处添加一燃着的酒精灯，把未反应的一氧化碳燃烧掉．
故答案为：缺少尾气的处理装置，而把一氧化碳直接排放到空气中了；在出气口处添加一燃着的酒精灯，把未反应的一氧化碳燃烧掉；
（2）在加热条件下，一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，所以，图中A处能观察到的实验现象是：黑色粉末变红色，反应的化学方程式是：CO+CuO

△   .

Cu+CO₂；图中B处发生的现象是：澄清的石灰水变浑浊，反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
故答案为：黑色粉末变红色；CO+CuO

△   .

Cu+CO₂；澄清的石灰水变浑浊；其化学反应方程式为：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜，所以残留固体的组成可能是：全部为铜，铜和氧化铜的混合物，铜和氧化亚铜的混合物，氧化铜、氧化亚铜的混合物，铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物，氧化亚铜．
故答案为：全部为铜；铜和氧化铜的混合物；铜和氧化亚铜的混合物；氧化铜、氧化亚铜的混合物；铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物；全部是氧化亚铜；
（4）①试管与内装的氧化铜粉末共重42g，反应中氧化铜失去氧而生成铜，试管与生成的铜共重40.4g，所以固体减少量为42g-40.4g=1.6g，则1.6g表示 反应的CuO中氧元素的质量．
②方法一：根据质量守恒定律可知，反应中制的铜就是反应的氧化铜中的铜，可根据氧化铜的化学式，铜与氧元素的质量比进行计算．
 设铜的质量为X，则

mCu

mO

=

64

16

=

X

1.6g

     
  解得：X=6.4g    
答、反应制得的铜的质量为6.4g．
方法二：解，设制的铜的质量为X
                 CO+CuO

△   .

Cu+CO₂
                           64  44                     
                           X  4.4g  
                       

64

44

=

X

4.4g

                         
          解得：X=6.4g
答：可制的铜的质量为6.4g．

点评：主要考查了一氧化碳的性质，一氧化碳还原氧化铜的实验，以及二氧化碳的检验方法：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．要掌握一氧化碳还原氧化铜的实验原理和实验中的一些注意事项．该题还考查了有关化学式和化学方程式的计算，解答该题的关键分析实验数据，把握有效数值，选择的数据不同，计算方法不同．