Question

4．某化學(xué)興趣小組對木炭與CuO反應(yīng)的氣體和固體產(chǎn)物分別進(jìn)行探究．
Ⅰ【提出問題】：氣體產(chǎn)物是什么？
【猜想與假設(shè)】：（1）可能是CO； （2）可能是CO₂；（3）可能是CO和CO₂
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】
（1）甲同學(xué)設(shè)計(jì)了一種檢驗(yàn)CO的方案：將小動物放在收集的氣體中，觀察能否存活，若不能存活，則猜想（1）成立，乙同學(xué)認(rèn)為此方案不行，理由是二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡
（2）他們查閱資料知：把濾紙浸泡在磷鉬酸與氯化鈀的黃色混合溶液中制成的試紙遇CO立即變成藍(lán)色，遇CO₂不變色．于是又設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)方案．

若B中試紙變藍(lán)，C中澄清石灰水（填溶液名稱）變渾濁，說明上述猜想（3）成立，此時裝置還存在一個明顯的缺陷是沒有處理尾氣．
Ⅱ【提出問題】：紅色固體產(chǎn)物（無黑色固體）是什么？
【查閱資料】（1）Cu₂O和Cu均為紅色固體
（2）CuSO₄溶液，Cu（NO₃）₂溶液均為藍(lán)色
（3）Cu₂O+H₂SO₄（稀）═Cu+CuSO₄+H₂O
3Cu₂O+14HNO₃（�。┄T6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O
3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
【猜想與假設(shè)】：（1）可能是Cu；（2）可能是Cu₂O；（3）可能是Cu和Cu₂O
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】：
方案一：取適量固體試樣于一支試管中，加入稀硫酸后充分振蕩，若出現(xiàn)現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象，則產(chǎn)物只有Cu； 若出現(xiàn)現(xiàn)象溶液變藍(lán)色，則產(chǎn)物肯定有Cu₂O，可能有Cu．
方案二：稱取14.4g紅色產(chǎn)物加入足量稀硫酸，再過濾、洗滌、干燥、稱量得固體的質(zhì)量為m g．當(dāng)m為6.4g時，產(chǎn)物中只有Cu₂O；當(dāng)m的取值范圍為6.4＜m＜14.4時，產(chǎn)物中既有Cu又有Cu₂O．
【結(jié)論】綜合上述Ⅰ、Ⅱ可知，木炭與CuO在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)可能有（寫出所有可能的反應(yīng)方程式）3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ：【猜想與假設(shè)】：
生成的氣體可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】一氧化碳有毒；
二氧化碳不能供給呼吸；
二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
一氧化碳擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境；
Ⅱ：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】：稀硫酸不能和銅反應(yīng)，能和氧化亞銅反應(yīng)；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算；
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：【猜想與假設(shè)】：生成的氣體可能是CO，也可能是CO₂，也可能是CO和CO₂．
故填：可能是CO和CO₂．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】
（1）此方案不行，理由是二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡．
故填：二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡．
（2）若B中試紙變藍(lán)，C中澄清石灰水變渾濁，說明上述猜想（3）成立，此時裝置還存在一個明顯的缺陷是沒有處理尾氣，尾氣中的一氧化碳擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境．
故填：澄清石灰水；（3）；沒有處理尾氣．
Ⅱ：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】：
方案一：取適量固體試樣于一支試管中，加入稀硫酸后充分振蕩，若無明顯現(xiàn)象，則產(chǎn)物只有Cu； 
若溶液變藍(lán)色，則產(chǎn)物肯定有Cu₂O，可能有Cu．
故填：稀硫酸；無明顯現(xiàn)象；溶液變藍(lán)色；Cu₂O；Cu．
方案二：如果產(chǎn)物中只有Cu₂O，則得到的銅的質(zhì)量為mg，
Cu₂O+H₂SO₄（�。┄TCu+CuSO₄+H₂O
144              64
14.4g            mg
$\frac{144}{14.4g}$=$\frac{64}{mg}$，
m=6.4，
如果產(chǎn)物中只有Cu，則m=14.4，
因此當(dāng)6.4＜m＜14.4時，產(chǎn)物中既有Cu又有Cu₂O．
故填：洗滌；干燥；6.4；6.4＜m＜14.4；
【結(jié)論】
綜合上述Ⅰ、Ⅱ可知，木炭與氧化銅在加熱條件下，可能生成銅和一氧化碳、二氧化碳，或氧化亞銅和一氧化碳、二氧化碳，或銅、氧化亞銅、一氧化碳和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是：3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．
故填：3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．