Question

某化學活動興趣小組的同學進行木炭還原CuO的探究實驗，生成物是紅色固體和無色氣體．他們查閱資料后得知氧化亞銅（Cu₂O）為紅色固體，猜測反應物比例不同，產物也會不同．因此，生成物中有CO₂、CO和Cu，固體還可能有Cu₂O．又知Cu₂O能和常見的酸（HNO₃除外）反應生成Cu²⁺和Cu．為此，請你和他們一起進行如下探究．
（1）探究氣體中是否有CO氣體．甲同學設計的方案是：先將氣體通過足量的NaOH溶液，干燥后再通過灼熱的CuO，未反應完的氣體直接排放到空氣中．
①甲同學實驗后如果有

 

色固體生成，說明一定含有CO氣體；
②上述實驗方案中可選用的一種氣體干燥劑是

 

；
③甲同學設計的實驗方案有無不足之處？若有，請你指出有何不良后果，并提出改進方案；若沒有，該問不需作答．

 

．
（2）探究紅色固體中是否有Cu₂O．
①在如下方法中：a．上網查詢    b．實驗    c．請教老師
你認為最能解決實際問題的方法是

 

（填字母序號）．
②請你設計一個簡便的實驗方案，檢驗紅色固體中是否有Cu₂O．

實驗步驟
實驗現(xiàn)象與結論
化學反應方程式

（3）為探究紅色固體產物的組成及質量分數(shù)，興趣小組的同學另取一份CuO與木炭組成的混合物8.48g，高溫下充分反應后，剩余固體呈紅色（氧化銅全部被還原），其質量為6.72g，且反應后產生的氣體能全部被足量的澄清石灰水吸收，將所得的沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量得4.00g．請通過計算幫助他們分析固體產物的組成及質量分數(shù)．

Answer 1

分析：本題屬于科學探究題，甲同學設計的方案是：先將氣體通過足量的NaOH溶液，干燥后再通過灼熱的CuO，NaOH溶液是吸收二氧化碳的，灼熱的CuO驗證一氧化碳的．一氧化碳可以用濃硫酸、堿石灰等干燥劑干燥，用一氧化碳做還原劑一定要進行尾氣處理，否則要污染空氣．探究紅色固體中是否有Cu₂O，要進行實驗探究，向剩余固體中加入稀硫酸反應后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{色，就證明有Cu₂O存在，否則沒有．為探究紅色固體產物的組成及質量分數(shù)時，要根據化學方程式的計算進行討論．

解答：解：（1）一氧化碳還原氧化銅會得到紅色的銅，一氧化碳可以用濃硫酸干燥，用一氧化碳做還原劑一定要進行尾氣處理，否則要污染空氣．故答案為：紅；濃硫酸；沒有尾氣處理裝置．
（2）探究紅色固體中是否有Cu₂O，要進行實驗探究因此選b，設計的實驗方案是：向剩余固體中加入稀硫酸反應后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{色，就證明有Cu₂O存在，否則沒有．氧化亞銅和硫酸反應生成硫酸銅和水和銅，要注意配平．故答案為：b；向剩余固體中加入稀硫酸反應后，靜置；溶液由無色變?yōu)樗{色；Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
（3）解：剩余固體呈紅色（氧化銅全部被還原），剩余固體呈紅色是Cu或Cu₂O或其混合物
反應后氣體：8.48g-6.72g=1.76g
設二氧化碳的質量為x
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
          44   100
           x    4g    
解得：x=1.76g     所以，生成氣體全部是CO₂，無CO
所以，含C、O分別為：1.76g×

12

44

=0.48g，1.76g-0.48g=1.28g
根據C元素守恒，原物質中C為：0.48g  所以CuO：8.48g-0.48g=8g，其中含氧：8g×

16

80

=1.6g，Cu：8g-1.6g=6.4g＜6.72g
所以產物一定還有Cu₂O，再根據O元素守恒cu2o中O為：1.6-1.28=0.32
所以，反應后Cu₂O為：0.32g÷

16

144

=2.88g   質量分數(shù)Cu₂O為：

2.88g

6.72g

×100%=42.9%  Cu為：57.1%
故答案為：Cu₂O為：42.9%  Cu為：57.1%

點評：本考點屬于科學探究題，既有對實驗方案的設計和評價，又有碳和一氧化碳的還原性、化學方程式的書寫以及有關化學方程式的計算等．碳有兩個化學性質：可燃性和還原性；一氧化碳的化學性質：可燃性、還原性和毒性．有關的實驗設計也是中考的重要考查內容之一，特別是對實驗方案的評價是一個重點也是一個難點，同學們應該認真掌握，綜合應用．