Question

木炭作為還原劑用于金屬冶煉已有幾千年歷史．教材用如圖Ⅰ實驗介紹這一知識．

（1）木炭與氧化銅反應的化學方程式是

 

；
（2）如圖Ⅰ實驗中試管口向下傾斜的目的是

 

；
（3）木炭呈塊狀，實驗時要先將木炭研細，再與CuO粉末混合均勻后使用，這樣處理的目的是

 

；
（4）酒精燈火焰處加油鐵絲網罩，作用是

 

；
（5）為提高成功率，某研究小組設計如圖Ⅱ方案實驗．
【裝置改進】
穩定的高溫是本實驗成功的關鍵因素之一，實驗裝置也會影響加熱的效率．圖Ⅱ裝置將臥式裝置改為立式裝置．實驗時，將反應混合物夯實于試管底部，調節酒精燈外焰完全包圍試管的下部．你認為設計是否更好？

 

（填“是”或“否”）；理由是

 

；
【實驗研究】
分別稱取2g木炭和氧化銅的混合物，按每種比例重復實驗3次．實驗記錄如表：
總質量相同（2g）的木炭與CuO比例不同的實驗對比表

比例	1：6	1：7	1：8	1：9	1：10～1：11	1：12	1：13
時間	1'51〃	1'43〃	1'57〃	1'51〃	1'51〃	1'53〃	4'
實驗現象	紅熱，產生大量氣泡，澄清石灰水變渾濁						偶爾紅熱，氣泡較少
實驗結果	表層銅珠較大，出現未完全反應的黑色木炭粉末，且木炭含量越高黑色粉末越多				反應較完全，生成亮紅色網狀銅塊	部分生成Cu2O	主要產物是Cu2O

由實驗數據分析，影響實驗的另一因素是

 

；
從產物分析，該混合物的最佳比例范圍是

 

．
【討論交流】
由于試管中有空氣，實驗時應該注意：
①混合物需進行預熱，除了使試管均勻受熱外，目的

 

；
②不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應的充分證據，因為試管中還可能發生反應：

 

（寫化學方程式）．
【提出問題】關于影響實驗的因素，你認為還可以進一步探究的問題：

 

．

Answer 1

分析：（1）在加熱的條件下，木炭與氧化銅反應生成了銅和二氧化碳，寫出反應的化學方程式；
（2）根據給試管里固體加熱時的注意事項分析回答；
（3）根據反應物的接觸面積越大，反應速率越快分析回答；
（4）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度；
【裝置改進】
將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住，使反應物受熱較為均勻；
【實驗研究】
根據實驗數據分析，影響實驗的另一因素；從產物分析，該混合物的最佳比例范圍；
【討論交流】
①根據試管內有空氣，空氣中的氧氣會消耗木炭分析；
②根據裝置內有空氣，在加熱時遇到木炭會生成二氧化碳回答；
【提出問題】
題目中驗證的是反應物的質量比例，對于反應的溫度、反應物的形狀等都可能對反應速率有影響．

解答：解：（1）在加熱的條件下，木炭與氧化銅反應生成了銅和二氧化碳，反應的化學方程式是：2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑；
（2）如圖Ⅰ實驗中試管口向下傾斜的目的是：防止水蒸氣冷凝到試管底部使試管驟冷而炸裂；
（3）反應物的接觸面積越大，反應速率越快．所以，木炭呈塊狀，實驗時要先將木炭研細，再與CuO粉末混合均勻后使用，這樣處理的目的是：增大木炭與氧化銅的接觸面積，使反應充分；
（4）加上燈罩可以使火焰更集中，提升溫度，利于反應的進行；
（5）
【裝置改進】：將臥式改為直立式，同時用火焰把試管包住，火焰與試管底部的接觸面積變大，可以充分利用燃燒產生的熱量，使反應物受熱均勻，可獲得持續的高溫．這種設計效果會更好；
【實驗研究】由實驗數據分析可知，影響實驗的另一因素是反應混合的比例；從產物分析，該混合物的最佳比例范圍是1：10～1：11．
【討論交流】
①由于試管內有空氣，混合物需進行預熱，除了使試管均勻受熱外，目的是：減少試管內剩余空氣的量，降低氧氣對實驗的影響；
②由于裝置內有空氣，在加熱時遇到木炭會生成二氧化碳，所以不能把石灰水渾濁作為木炭跟CuO反應的充分證據．試管中還可能發生反應：C+O₂

點燃  .

2CO₂．
【提出問題】
題目中驗證的是反應物的質量比例，對于反應的溫度、反應的形狀等都可能對反應速率有影響，也可以進行探究．
故答為：（1）2CuO+C

△   .

2Cu+CO₂↑；（2）防止水蒸氣冷凝到試管底部使試管驟冷而炸裂；（3）增大木炭與氧化銅的接觸面積，使反應充分；（4）使火焰集中，提高溫度；
（5）【裝置改進】是；反應物受熱均勻，可獲得持續的高溫；
【實驗研究】反應混合的比例；1：10～1：11；
【討論交流】①減少試管內剩余空氣的量，降低氧氣對實驗的影響；②C+O₂

點燃  .

2CO₂；
【提出問題】反應的溫度或反應物的形狀等．

點評：本題主要探究了木炭還原氧化銅的反應，涉及的知識點較多．完成實驗探究題時，要明確探究的目的，根據所給信息按步驟進行分析，認真思考反應中的現象，不放過細節問題．