5.我國勞動人民早在五千年前就會使用木炭煉銅.在化學(xué)實驗室里模擬煉銅,既可用傳統(tǒng)的實驗裝置(見圖甲),又能用改進的微型實驗裝置(見圖乙).化學(xué)興趣小組采用圖乙裝置,開展以下探究活動.

[提出問題]木炭與CuO反應(yīng)所得紅色固體中含有什么物質(zhì)?
[查閱資料]
(1)木炭與CuO的反應(yīng)是:C+2CuO=2Cu+CO2↑,若該反應(yīng)進行的不徹底,產(chǎn)物中還有氧化亞銅(Cu2O).
(2)Cu2O是紅色固體,能與稀硫酸反應(yīng):Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O
[作出猜想]紅色固體的成分:①全部是Cu;②全部是Cu2O;③既有Cu也有Cu2O.
[實驗探究]
(1)取木炭、CuO兩種黑色粉末適量,再加少許CaC12(能降低反應(yīng)溫度,加快反應(yīng)速率)均勻混合,然后將黑色粉末裝入長柄V形玻璃管的直管內(nèi).
(2)按圖乙連好實驗裝置,然后加熱反應(yīng)物;2分鐘后,黑色粉末出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象,同時澄清的石灰水變渾濁,此時停止加熱.
(3)待玻璃管冷卻后,提取里面的紅色固體,進行如下的驗證:
步驟現(xiàn)象結(jié)論
①取1.44g紅色固體裝入試管,滴入足量的稀硫酸,充分反應(yīng)紅色固體部分減少,溶液變?yōu)樽兯{色猜想①錯誤
②濾出試管中殘留的紅色固體,洗滌干燥,稱其質(zhì)量為1.04g猜想③正確
[評價反思]
(1)使用圖乙裝置與使用圖甲裝置相比,其優(yōu)點是節(jié)約藥品(寫出1條即可).
(2)在銅的冶煉史中,我國勞動人民還有一項重大發(fā)明就是“濕法煉銅”(鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)),該方法可用化學(xué)方程式表示為Fe+CuSO4═FeSO4+Cu.

分析 【作出猜想】根據(jù)兩種物質(zhì)都有考慮;
【實驗探究】
(2)據(jù)反應(yīng)C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO2↑可知,反應(yīng)過程中有二氧化碳產(chǎn)生,故石灰水會變渾濁;
(3)據(jù)紅色固體部分減少,推測含有Cu2O;據(jù)銅的質(zhì)量推測原固體中含有銅單質(zhì);
【評價反思】
(1)微型實驗裝置藥品用量較少,節(jié)約藥品;
(2)我國是現(xiàn)代濕法冶金術(shù)的先驅(qū),在對金屬的運用和金屬冶煉上也作出了巨大的成就,西漢時期,我國勞動人民就會運用濕法冶金制銅,硫酸銅溶液遇到金屬鐵時,鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)能生成金屬銅寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可.

解答 解:【作出猜想】紅色固體的成分:③既有Cu也有Cu2O.
【實驗探究】
(2)據(jù)反應(yīng)C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO2↑可知,反應(yīng)過程中有二氧化碳產(chǎn)生,故石灰水會變渾濁;
(3)紅色固體部分減少,推測含有Cu2O,故滴入的應(yīng)是稀硫酸,氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、銅和水,故溶液變?yōu)樗{色,所以猜想①錯誤;
由化學(xué)方程式Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O知,每144份質(zhì)量的氧化亞銅反應(yīng)會生成64份質(zhì)量的銅,若有1.44g的氧化亞銅反應(yīng)會生成0.64g的銅,而實際收集到的銅的質(zhì)量為1.04g,故1.44g是氧化亞銅和銅的混合物.
【評價反思】
(1)微型實驗裝置藥品用量較少,節(jié)約藥品;
(2)現(xiàn)代濕法冶金術(shù)的先驅(qū),早在西漢時期劉安在《淮南萬畢術(shù)》中寫到“曾青(CuSO4)得鐵則化為銅”,其中的“曾青”就是指硫酸銅.這句話的意思就是說:硫酸銅溶液遇到金屬鐵時,鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)能生成金屬銅,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu.
故答案為:【作出猜想】既有Cu也有Cu2O
【實驗探究】(2)變渾濁    (3)稀硫酸,藍色,①;③
【評價反思】(1)節(jié)約藥品; (2)Fe+CuSO4═FeSO4+Cu.

點評 有關(guān)實驗方案的設(shè)計和對實驗方案的評價是中考的熱點之一,設(shè)計實驗方案時,要注意用最少的藥品和最簡單的方法;關(guān)于對實驗設(shè)計方案的評價,要在兩個方面考慮,一是方案是否可行,能否達到實驗?zāi)康;二是設(shè)計的方法進行比較,那種方法更簡便.本考點主要出現(xiàn)在實驗題中.

練習(xí)冊系列答案
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