Question

某化学探究小组设计下图所示的实验装置,进行一氧化碳还原氧化铜的实验，模拟工业上冶炼金属铜的操作流程。试回答下列问题:

(1)从环境保护的角度考虑，你认为该实验的设计一个缺陷是____，你的改进方法是____。

(2)实验开始时,你认为先给氧化铜加热，还是先通人一氧化碳?____，其主要目的是____。

(3)实验进行一段时间后，装置图中A处能观察到的实验现象是____，发生反应的化学方程式为_____。B处观察到的实验现象是____，该处发生反应的化学方程式为_____。

(4)研究发现：物质的结构决定性质，物质的性质决定用途，如CO还原氧化铜具有还原性。从化学反应前后碳元素化合价的变化特点分析，一氧化碳具有还原性的原因是___。除CO之外，还有哪些物质可以还原氧化铜和氧化铁，写出一种物质的化学式为_____。

(5)实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜,还可能生成中间产物氧化亚铜 (化学式为Cu₂O)。如果要对反应后A处残留固体的组成进行探究，试猜想残留固体的组成有哪几种可能?____。

Answer

缺少尾气的处理装置,而把一氧化碳直接排放到空气中 在B出气口处应添加一盏燃着的酒精灯,把未反应的一氧化碳燃烧掉 先通入一氧化碳 目的是赶尽玻璃管内的空气，防止加热发生爆炸 黑色的固体逐渐变成紫红色的固体 澄清的石灰水变浑浊 CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O 碳元素化合价升高 C（或H2） 共有五个组合分别是：①全部为铜，②铜和氧化铜的混合物，③铜和氧化亚铜的混合物，④氧化铜、氧化亚铜的混合物，⑤铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物

【解析】

（1）在该实验中没有进行尾气处理，一氧化碳气体逸出会污染空气，所以应该增加一个燃着的酒精灯，将一氧化碳转变为二氧化碳。故答案为：缺少尾气的处理装置,而把一氧化碳直接排放到空气中；在B出气口处应添加一盏燃着的酒精灯,把未反应的一氧化碳燃烧掉。

（2）实验过程中，应该先通入一氧化碳，排尽装置中的空气，防止加热时爆炸，故答案为：先通入一氧化碳；目的是赶尽玻璃管内的空气，防止加热发生爆炸。

（3）A处是一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，黑色的氧化铜粉变为了红色的铜，发生的化学方程式为，B处的澄清石灰水会变浑浊，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，发生的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O。故答案为：黑色的固体逐渐变成紫红色的固体；

澄清的石灰水变浑浊，CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O。

（4）化学反应前后碳元素化合价的变化特点分析，碳元素在反应后化合价由+2升高为+4，除CO之外，还有C和H2都具有还原性。故答案为：化合价升高，C或H2。

（5）生成物中可能产生的物质有：铜、氧化铜、氧化亚铜，所以就存在：①全部为铜，②铜和氧化铜的混合物，③铜和氧化亚铜的混合物，④氧化铜、氧化亚铜的混合物，⑤铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物，以上5种情况，根据反应情况，不可能单独存在氧化亚铜。故答案为：①全部为铜，②铜和氧化铜的混合物，③铜和氧化亚铜的混合物，④氧化铜、氧化亚铜的混合物，⑤铜、氧化铜和氧化亚铜的混合物。