Question

一包黑色粉末可能是由氧化銅和碳粉中的一種或兩種物質(zhì)組成，某學(xué)校科學(xué)小組為確定其成分，取少量該黑色粉末于燒杯中，加入過量稀硫酸，充分攪拌后觀察．下表是實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象與對應(yīng)結(jié)論，請你填寫下表中空白處的相關(guān)內(nèi)容：

現(xiàn)象	結(jié)論
．	含CuO、C
溶液顏色無明顯變化，有黑色不溶物	只含   ．

通過實驗及分析，確定該粉末為氧化銅和碳粉混合物．用木炭還原氧化銅的實驗如圖1．
（1）酒精燈加燈罩的目的

 

；
（2）剛開始預(yù)熱，試管②中立即產(chǎn)生氣泡，但石灰水不變渾濁，原因是

 

；
（3）繼續(xù)加熱，觀察到石灰水逐漸變渾濁，黑色粉末中出現(xiàn)紅色物質(zhì)．請你寫出帶點部分的化學(xué)方程式：

 

、

 

；
（4）停止加熱時，應(yīng)先將導(dǎo)管從試管②中撤出，并用彈簧夾夾緊橡皮管，待試管①冷卻后再把試管里的粉末倒出．這樣操作的原因是

 

．

（1）由①可知原混合氣體中肯定不含

 

；
（2）由②可知原混合氣體中一定含有

 

；
（3）最終收集到的氣體是

 

；
（4）實驗過程中記錄的實驗數(shù)據(jù)如下：

	D裝置總質(zhì)量	E、F裝置總質(zhì)量
反應(yīng)前	156.6g	356.8g
反應(yīng)后	158.4g	359.0g

則該氣體的成分為：

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,碳的化學(xué)性質(zhì)

專題：科學(xué)探究

分析：一、氧化銅和稀硫酸生成硫酸銅和水，其中硫酸銅溶液是藍色溶液；碳不會和稀硫酸反應(yīng)．
（1）木炭還原氧化銅實驗需要高溫，所以酒精燈上加網(wǎng)罩，可以聚攏火焰，提高溫度；
（2）預(yù)熱時試管①中的空氣受熱膨脹；
（3）根據(jù)現(xiàn)象，推測化學(xué)變化，正確書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（4）停止加熱，應(yīng)該先撤去導(dǎo)管后熄滅酒精燈，防止水倒吸，灼熱的銅容易被氧氣氧化，所以要做好密閉措施．
二、（1）根據(jù)二氧化碳會與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀進行分析，
（2）根據(jù)無水硫酸銅遇水變藍的性質(zhì)分析，
（3）根據(jù)ABCDEF各個步驟的作用和氮氣的化學(xué)性質(zhì)進行分析，
（4）根據(jù)各裝置增加的質(zhì)量求出碳氫元素的質(zhì)量比和質(zhì)量守恒定律進行分析．

解答：解：
一、因為氧化銅和稀硫酸生成硫酸銅和水，其中硫酸銅溶液是藍色溶液；碳不會和稀硫酸反應(yīng)．故答案為：

現(xiàn)象	結(jié)論
溶液呈藍色，有黑色不溶物．	含CuO、C
溶液顏色無明顯變化，有黑色不溶物	只含 C．

（1）因為這個實驗對溫度的要求較高，所以加燈罩是為了聚攏火焰，使溫度更高，簡單的說就是為了提高溫度；
（2）剛開始預(yù)熱，試管②中立即產(chǎn)生氣泡，但石灰水不變渾濁，原因是試管①中的空氣受熱膨脹進入試管②中產(chǎn)生氣泡；
（3）繼續(xù)加熱，觀察到石灰水逐漸變渾濁，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，黑色粉末中出現(xiàn)紅色物質(zhì)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂；
（4）停止加熱，應(yīng)該先撤去導(dǎo)管后熄滅酒精燈，防止水倒吸，必須要密封的原因是防止灼熱的銅又被氧氣氧化成氧化銅；
二、
（1）二氧化碳通過澄清石灰水會生成碳酸鈣沉淀，而本題混合氣通過澄清石灰水沒有現(xiàn)象，所以混合氣中沒有二氧化碳；
（2）無水硫酸銅遇水變藍色，說明點燃后生成了水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，原混合氣中含有氫元素，故答案為：甲烷；
（3）根據(jù)（2）的推斷，可知混合氣中含有甲烷，假如也有一氧化碳，經(jīng)過點燃后，甲烷和一氧化碳都轉(zhuǎn)化成了水和二氧化碳，而氫氧化鈉可以吸收二氧化碳，濃硫酸可以吸收水，最后只剩氮氣了．
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，生成了水158.4g-156.6g=1.8克，二氧化碳359.0g-356.8g=2.2克，故：
H元素的質(zhì)量為：

2

18

×1.8=0.2克；C元素的質(zhì)量為：

12

44

×2.2=0.6克，碳、氫原子個數(shù)比=

0.6

12

：

0.2

1

=1：4，所以該氣體為甲烷．可以確定經(jīng)過點燃的是甲烷，故答案為：甲烷、氮氣．
故答案為：

現(xiàn)象	結(jié)論
溶液呈藍色，有黑色不溶物．
	只含 C．

（1）提高溫度；
（2）試管①中的空氣受熱膨脹進入試管②中產(chǎn)生氣泡；
（3）防止發(fā)生倒吸；因為銅溫度很高，所以要密封防止其被氧化．
（4）防止發(fā)生倒吸；因為銅溫度很高，所以要密封防止其被氧化．
（1）二氧化碳；（2）甲烷；（3）氮氣；（4）甲烷、氮氣．

點評：本題考查木炭還原氧化銅實驗的注意事項和對反應(yīng)條件的理解，還考查了根據(jù)裝置中的現(xiàn)象推導(dǎo)混合氣組成的方法，對混合氣的檢驗要選用適當?shù)脑噭�．難度較大．