Question

某中学化学兴趣小组按照课本实验方法（如图甲），做木炭与氧化铜反应实验时，发 现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。

（提出问题）暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验 现象更明显？

（查阅资料）铜有+1 和+2 两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4 或-4。

（猜想与假设）

（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一 种化合物，并猜测它的化学式为______。

（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。

（分析与交流）

（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验．你认为这样建议的原因是______。

（2）小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是______。

（3）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择______（填选项序号）的比例。

A 32：3    B 40：3    C 48：3

你认为小施这样选择的理由是______。

（实验与结论）

同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的__________ 后，往试管中加入 已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，______（填“可以”或“不 能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应。待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却。若不关闭止水夹，可能出现的问题是______。待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色的铜，请你写出该反应的化学方程式：______。

Answer

Cu2O（Cu4C、Cu2C） 使用颗粒更小的固体反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行 有利于集中加热，获得持续高温 A 在选择氧化铜和碳的质量比例时要考虑到氧气消耗的炭，不能按反应的比例选择，碳粉要稍多一些，有利于反应充分进行 气密性 不能 空气会进入试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化 2CuO+C2Cu+CO2↑

【解析】

[猜想与假设] （1）通过分析可知，因为铜有+1和+2两种化合价，通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4.根据化合物中元素的化合价代数和为零的原则，暗红色固体的化学式可能为：Cu2O（Cu4C、Cu2C）；
[分析与交流]（1）物质接触面积越大反应就越充分，所以用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验的原因是：使用颗粒更小的固体反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行；
（2）乙装置中将试管直立放置更有利于集中加热，并能利用反应放出的热量，所以乙装置中将试管直立放置的作用是：有利于集中加热，获得持续高温；
（3）在选择氧化铜和碳的质量比例时要考虑到氧气消耗的炭，不能按反应的比例选择，碳粉要稍多一些，有利于反应充分进行。

即40：3，而碳粉稍微多一点，即在给定选项中选A；

[实验与结论] 由于该实验还要验证反应的生成物，二氧化碳气体的存在，故需要保证装置的气密性良好，所以实验时首先要检查装置的气密性；当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，可能是炭与氧气反应生成的二氧化碳，故不能判断碳一氧化铜发生了反应；待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却。若不关闭止水夹，可能出现的问题是：空气会进入试管中，使生成的依然灼热的铜重新被氧化。待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色的铜，该反应的化学方程式为：2CuO+C2Cu+CO2↑。