Question

木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。教材用如图Ⅰ所示实验介绍这一知识。

（知识回顾）

（1）木炭与氧化铜反应的化学方程式是_____，此反应中还原剂为_____。

（2）图Ⅰ中实验现象为_____。

A  ①中黑色粉末变成红色

B  ②中澄清的石灰水变浑浊

C  ①中红色粉末变成黑色

D  生成二氧化碳气体

（3）图Ⅰ与教材中的装置还是略作了改进，实验结束时，可先用弹簣夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，避免试管炸裂外，还可以防止_____。

（拓展研究）

为了提高成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验。

分别称取2g木炭与CuO混合物，按每种比例重复实验3次，记录开始反应的时间及实验现象，实验记录如下表：

总质量相同（2g）但木炭与CuO比例不同的实验对比表
比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1:10-1:11	1：12	1：13
加热时间	1′51″	1′43″	1′57″	2′21″	2′00″	1′53″	4′
实验现象	红热，产生大量气泡，石灰水变浑浊	偶尔红热，气泡较少
实验结果	表层铜球较大，出现未完全反应的木炭粉末	反应较完全，生成网状铜块	部分生成Cu2O	主要产物是Cu2O

（4）装罩中酒精灯上的网罩作用是_____；

（5）由实验数据分析，除温度外，影响实验结果的因素是_____；

（6）从产物分析，该反应混合物的最佳比例范围是_____。

（装置改进）

（7）由于试管中有空气，实验时应注意：

①混合物需进行预热，除了使试管受热均匀外，另外的目的是_____。

②从理论上讲，并不能把石灰水变浑浊作为木炭跟CuO开始反应的充分证据。其理由是_____（用方程式表示）。

Answer

碳 AB 铜被重新氧化 使火焰更集中并提高温度 反应物的比例 1:10～1:11 减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响

【解析】

（1）根据碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳进行分析；

（2）根据碳还原氧化铜的实验现象分析；

（3）根据铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜进行分析；

（4）根据加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度进行分析；

（5）根据通过实验数据可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同；

（6）根据生成物分析，从实验结果中可以得出该题答案；

（7）①根据试管内有空气，空气中的氧气会消耗木炭进行分析；
②根据装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳进行分析。

（1）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为：，碳夺取氧化铜中的氧元素，生成二氧化碳，碳是还原剂；

（2）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色粉末，铜的颜色是红色，反应生成的二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊，故图Ⅰ中碳还原氧化铜的实验现象为：①中黑色粉末变成红色；②中澄清的石灰水变浑浊；D选项生成二氧化碳气体属于实验结论，故选项A和B 正确；

（3）铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，所以除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止铜被重新氧化；

（4）加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度，利于反应的进行；

（5）实验研究：通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，由实验数据分析，影响实验的另一因素是：反应物的比例；

（6）从实验结果中可以得出：反应物的比例为1:10～1:11时，反应较完全，生成网状铜块，故该反应混合物的最佳比例范围即反应最充分的是：1:10～1:11；

（7）①由于试管内有空气，混合物需进行预热，除了使试管均匀受热外，目的是：减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；

②由于装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳，所以不能把石灰水浑浊作为木炭跟CuO反应的充分证据，试管中还可能发生反应：碳和氧气反应也会生成二氧化碳，反应的化学方程式为：。