Question

某研究性學習小組設(shè)計并進行了如下實驗．
（1）甲組同學用圖裝置制取干燥純凈的二氧化碳氣體．請回答下列問題：
①儀器X的名稱是

長頸漏斗

；有孔塑料隔板上的固體物質(zhì)為

石灰石或大理石

（填名稱）．
②實驗前，關(guān)閉活塞，向X中加入水使X中液面高于試管中的液面，一段時間后液面保持不變說明

裝置氣密性良好

．
③為除去CO₂中混有的HCl氣體，B裝置中盛放飽和NaHCO₃溶液，寫出該反應(yīng)的化學方程式：

NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑

．要得到干燥的CO₂，C裝置應(yīng)盛放

濃硫酸

（填“試劑名稱”）．
④裝置B、C中所裝試劑的順序不可以顛倒，理由是：

若顛倒的話，出來的氣體就不干燥了

．
（2）乙組同學圍繞C還原CuO產(chǎn)生的紅色固體是否一定是Cu進行探究．
查閱資料：①在空氣中高溫灼燒時，CuO會分解生成Cu₂O；Cu₂O粉末呈紅色，在高溫下性質(zhì)穩(wěn)定；②Cu₂O在酸性溶液中不穩(wěn)定，如在稀硫酸中：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O．
提出猜想：
猜想Ⅰ：紅色固體是Cu；    
猜想Ⅱ：紅色固體是Cu₂O；
猜想Ⅲ：紅色固體是

Cu₂O和Cu的混合物

．
實驗探究：同學們又分為兩組，分別進行以下實驗：
①第一組同學取一定質(zhì)量的紅色固體a g，在空氣中高溫灼燒，直到質(zhì)量不再發(fā)生改變，
稱量所得固體質(zhì)量為b g．并進行數(shù)據(jù)分析：若a=b，則猜想

Ⅱ

成立；
若b＞a，則說明紅色固體中一定含有

Cu

物質(zhì)．
②第二組同學沒有用測量質(zhì)量的方法也得出了紅色固體中含有Cu₂O的結(jié)論．該同學設(shè)計的實驗方法是

取樣，加入稀硫酸，若溶液變藍，則含Cu₂O

．（寫出“實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論”）
解釋與結(jié)論：根據(jù)實驗探究，可知C還原CuO時除了發(fā)生2CuO+C

高溫  .

2Cu+CO₂↑的反應(yīng)外，還可能發(fā)生的化學反應(yīng)方程式：

4CuO+C

高溫  .

CO₂↑+2Cu₂O

．
拓展延伸：同學們又就Cu₂O是否具有氧化性展開了討論，請你設(shè)計實驗方案：

取樣于玻璃管中，通入CO，加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水，若渾濁，則證明有氧化性

．
實驗反思：通過以上實驗探究，你對“問題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認識？

認真分析，通過實驗證明

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)儀器的名稱和制取二氧化碳的藥品分析；②根據(jù)具有氣密性的方法分析；③根據(jù)方程式的書寫及濃硫酸的特性分析；④根據(jù)調(diào)換后產(chǎn)生的后果分析；
（2）猜想Ⅰ：根據(jù)兩種物質(zhì)都有考慮；①根據(jù)銅、氧化亞銅高溫煅燒后質(zhì)量的該變量考慮；②根據(jù)氧化亞銅與硫酸反應(yīng)的現(xiàn)象分析；
解釋與結(jié)論：根據(jù)實驗探究的幾種可能性寫出方程式；
拓展探究：根據(jù)氧化性的定義及作用設(shè)計方案．

解答：解：（1）①是長頸漏斗；實驗室制取二氧化碳需要石灰石或大理石和稀鹽酸反應(yīng)，故隔板上應(yīng)該放置石灰石或大理石；
②關(guān)閉活塞，向X中加入水使X中液面高于試管中的液面，一段時間后液面保持不變說明A裝置不漏氣，注意在制取氣體前必須先檢查裝置的氣密性，否則由于漏氣收集不到氣體；
③氣體通過B裝置時發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物是碳酸氫鈉和鹽酸，生成物是氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的方程式為：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；由于濃硫酸具有吸水性，所以要得到干燥的CO₂，通過濃硫酸即可；
④若將氣體干燥后再通過飽和NaHCO₃溶液，由于碳酸氫鈉溶液中含有水，所以又有水蒸氣帶出了；
（2）猜想Ⅰ：紅色固體可能是Cu，可能是Cu₂O，再有一種可能就是二者都有；
①由于Cu₂O性質(zhì)穩(wěn)定加熱質(zhì)量不變，銅加熱后變?yōu)檠趸瘉嗐~，質(zhì)量發(fā)生了變化，所以若a=b說明固體質(zhì)量不變，固體是氧化亞銅，則猜想Ⅱ成立；
若b＞a說明固體質(zhì)量增加了，一定含有銅，因為銅與氧氣反應(yīng)生成氧化亞銅，固體質(zhì)量變大；
②取少量紅色固體投入稀硫酸中，充分反應(yīng)后溶液呈藍色，說明紅色固體能與硫酸反應(yīng)，銅與硫酸不反應(yīng)，所以說明此紅色固體中含有氧化亞銅；
解釋與結(jié)論：根據(jù)實驗探究的三種可能寫出相應(yīng)的方程式：4CuO+C

高溫  .

CO₂↑+2Cu₂O   或5CuO+2C

高溫  .

 2CO₂↑+Cu₂O+3 Cu  或 2Cu₂O+C 

高溫  .

CO₂↑+4Cu
拓展探究：氧化性就是能氧化其他的物質(zhì)，因此可以通過能否氧化一氧化碳來證明：取樣于玻璃管中，通入CO，加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水，若渾濁，則證明有氧化性（答案合理均可）
實驗反思：認真分析，通過實驗證明等．
故答案為：（1）①長頸漏斗       石灰石   ②裝置氣密性良好
③NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑             濃硫酸
④若顛倒的話，出來的氣體就不干燥了
（2）【提出猜想】Cu₂O和Cu的混合物
【實驗探究】①ⅡCu       ②取樣，加入稀硫酸，若溶液變藍，則含Cu₂O
【解釋與結(jié)論】4CuO+C

高溫  .

CO₂↑+2Cu₂O或5CuO+2C

高溫  .

 2CO₂↑+Cu₂O+3 Cu
或 2Cu₂O+C 

高溫  .

CO₂↑+4Cu
【拓展延伸】取樣于玻璃管中，通入CO，加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水，若渾濁，則證明有氧化性（答案合理均可）．
【實驗反思】認真分析，通過實驗證明

點評：本題考查的知識點較多，能夠很好的考查出學生的知識遷移運用能力；另外方程式的書寫要準確，如：5CuO+2C

高溫  .

 2CO₂↑+Cu₂O+3 Cu或 2Cu₂O+C 

高溫  .

CO₂↑+4Cu等．