【題目】某化學興趣小組按照課本實驗方法(如下圖),做木炭與氧化銅反應的實驗時,發(fā)現(xiàn)很難觀察到紫紅色銅的生成,卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)。他們決定對這個實驗進行探究和改進。

【提出問題】暗紅色的固體是什么?如何選擇合適條件,使木炭還原氧化銅的實驗現(xiàn)象更明顯?

【查閱資料】銅有+1 和+2 兩種化合價,通常情況下,氧的化合價為-2,碳的化合價為+4 或-4。

【猜想與假設】

(1)同學們認為這種暗紅色固體可能是一種化合物,并猜測它的化學式為

(2)同學們還認為,通過改變反應物的狀態(tài)、質(zhì)量比,以及反應裝置,可以使該實驗現(xiàn)象

更加明顯,減少出現(xiàn)暗紅色固體的情況。

【分析與交流】

(1)小吳建議用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗。你認為這樣建議的原理是 ;反應的化學方程式為 。

(2)小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較,乙裝置中將試管直立放置的好處是 。

【實驗與結(jié)論】

同學們決定按改進后的方案進行實驗,他們在檢驗了乙 后,往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱,當看到澄清的石灰水剛出現(xiàn)渾濁時, (填“可以”或“不能”)確定氧化銅和炭粉已經(jīng)開始反應。不久,即可看到試管底部變紅熱,停止加熱后,仍能看到紅熱現(xiàn)象,并沿試管底部自下而上蔓延,這個現(xiàn)象說明該反應是 (填“吸”或“放”)熱反應。待產(chǎn)物冷卻后,同學們終于找到了期待已久的紫紅色銅珠,實驗獲得了圓滿成功。

【答案】【猜想與假設】()

【分析與交流】(1)這是固體反應物間的反應,使用顆粒更小的反應物,可以增加表面積,有利于反應的進行;C+2CuO 2Cu+CO2(2)有利于集中加熱,獲得持續(xù)高溫。

【實驗與結(jié)論】裝置的氣密性; 不能;

【解析】

試題分析:根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以推測該物質(zhì)可能是氧化亞銅,或者是碳元素和銅元素形成的化合物,小吳建議用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗。這樣建議的原理是這是固體反應物間的反應,使用顆粒更小的反應物,可以增加表面積,有利于反應的進行;反應的化學方程式為C+2CuO 2Cu+CO2。小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較,乙裝置中將試管直立放置的好處是有利于集中加熱,獲得持續(xù)高溫;檢驗了乙裝置的氣密性后,往試管中加入已干燥的藥品并開始加熱,當看到澄清的石灰水剛出現(xiàn)渾濁時,不能確定氧化銅和炭粉已經(jīng)開始反應。不久,即可看到試管底部變紅熱,停止加熱后,仍能看到紅熱現(xiàn)象,并沿試管底部自下而上蔓延,這個現(xiàn)象說明該反應是放熱反應,因為停止加熱后仍是紅熱的。

練習冊系列答案
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(1)觀察到的現(xiàn)象為:銅片上的白磷和紅磷分別是 水下的白磷 ;

(2)在使用組裝好的B裝置前,首先應該進行的操作是 ,然后加入藥品并將B和C裝置連接,滴入雙氧水,B裝置中反應的化學方程式為 ,C裝置中的白磷燃燒。

(3)從以上實驗分析可得出燃燒的條件為:可燃物、

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高溫煅燒碳酸鈣的化學方程式是 ;

分離B中難溶物的操作Ⅰ是 ;

操作Ⅱ的目的是 ,D中白色固體可能是

為達到實驗目的,還應進行的操作是

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【提出問題】實驗結(jié)束后,試管中的剩余固體X含有哪些成分,質(zhì)量分別是多少?

【查閱資料】

鐵的氧化物還原時,是從高價鐵的氧化物逐級還原成低價鐵的氧化物,最后還原成金屬鐵。氧化物及其部分性質(zhì)如下

紅色固體; 均為黑色固體。其中,具有很好的磁性,能被磁鐵吸引。三種氧化物均不溶于水,但能溶于稀鹽酸,分別發(fā)生如下反應:

Fe2O3+6HCl ══ 2FeCl3+3HO

Fe3O4+8HCl ══ 2FeCl3+FeCl2+4H2O

FeO+2HCl ══ FeCl2 + H2O

黃色的溶液中滴入無色的KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色,該實驗常用于檢驗;溶液遇單質(zhì)鐵發(fā)生反應:2FeCl3 + Fe = 3FeCl2,溶液變?yōu)闇\綠色

【猜想】固體X可能含有:

實施實驗

目的:確定固體X的組成。

步驟

操作

主要現(xiàn)象

結(jié)論

I

取部分冷卻后的固體X倒在濾紙上,用磁鐵充分吸引。

部分固體被吸引到磁鐵上

可能有

II

取濾紙上的剩余固體少量,放入圖2所示的試管a中,通入氧氣,用酒精燈加熱。

固體劇烈燃燒, b中溶液變渾濁

一定有

III

另取濾紙上的剩余固體少量,放入試管中,加入足量的稀鹽酸。

無明顯現(xiàn)象

一定沒有

IV

取步驟I磁鐵上的固體少量,放入試管中,逐滴加入稀鹽酸。

產(chǎn)生 。

一定有

V

在步驟IV所得溶液中逐滴加入

溶液不變紅色

一定沒有

反思改進

同學們討論發(fā)現(xiàn),用上述實驗方法不能確定固體X中一定沒有,理由是 。

為確定固體X中是否含Fe3O4并測定其中各成分的質(zhì)量,同學們又進行了以下實驗:

步驟

操作

數(shù)據(jù)

I

重新取部分冷卻至室溫的固體X,稱量其質(zhì)量為m1

m1 = 17.9 g

II

將稱量好的固體X全部放入圖3所示的錐形瓶中,稱量整套裝置及藥品的質(zhì)量為m2;打開分液漏斗旋塞,放入足量稀鹽酸后關閉旋塞,待沒有氣泡產(chǎn)生并恢復至室溫,再次稱量整套裝置及藥品的質(zhì)量m3。

m2 = 317.9 g

m3 = 317.3.g

III

將錐形瓶中剩余的固體過濾、洗滌并干燥,稱量其質(zhì)量為m4。

m4 = 1.1 g

獲得結(jié)論

(1)為確定固體X中是否含,m1~m4中應該用到的數(shù)據(jù)有

(2)固體X的成分及質(zhì)量分別是 。

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