Question

4．某化學興趣小組對木炭與CuO反應的氣體和固體產物分別進行探究．
Ⅰ【提出問題】：氣體產物是什么？
【猜想與假設】：（1）可能是CO； （2）可能是CO₂；（3）可能是CO和CO₂
【設計實驗方案】
（1）甲同學設計了一種檢驗CO的方案：將小動物放在收集的氣體中，觀察能否存活，若不能存活，則猜想（1）成立，乙同學認為此方案不行，理由是二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡
（2）他們查閱資料知：把濾紙浸泡在磷鉬酸與氯化鈀的黃色混合溶液中制成的試紙遇CO立即變成藍色，遇CO₂不變色．于是又設計了如圖所示實驗方案．

若B中試紙變藍，C中澄清石灰水（填溶液名稱）變渾濁，說明上述猜想（3）成立，此時裝置還存在一個明顯的缺陷是沒有處理尾氣．
Ⅱ【提出問題】：紅色固體產物（無黑色固體）是什么？
【查閱資料】（1）Cu₂O和Cu均為紅色固體
（2）CuSO₄溶液，Cu（NO₃）₂溶液均為藍色
（3）Cu₂O+H₂SO₄（稀）═Cu+CuSO₄+H₂O
3Cu₂O+14HNO₃（�。┄T6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O
3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
【猜想與假設】：（1）可能是Cu；（2）可能是Cu₂O；（3）可能是Cu和Cu₂O
【設計實驗方案】：
方案一：取適量固體試樣于一支試管中，加入稀硫酸后充分振蕩，若出現(xiàn)現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象，則產物只有Cu； 若出現(xiàn)現(xiàn)象溶液變藍色，則產物肯定有Cu₂O，可能有Cu．
方案二：稱取14.4g紅色產物加入足量稀硫酸，再過濾、洗滌、干燥、稱量得固體的質量為m g．當m為6.4g時，產物中只有Cu₂O；當m的取值范圍為6.4＜m＜14.4時，產物中既有Cu又有Cu₂O．
【結論】綜合上述Ⅰ、Ⅱ可知，木炭與CuO在加熱條件下發(fā)生的反應可能有（寫出所有可能的反應方程式）3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ：【猜想與假設】：
生成的氣體可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳；
【設計實驗方案】一氧化碳有毒；
二氧化碳不能供給呼吸；
二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
一氧化碳擴散到空氣中會污染環(huán)境；
Ⅱ：【設計實驗方案】：稀硫酸不能和銅反應，能和氧化亞銅反應；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以進行相關方面的計算；
根據(jù)反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫反應的化學方程式．

解答 解：【猜想與假設】：生成的氣體可能是CO，也可能是CO₂，也可能是CO和CO₂．
故填：可能是CO和CO₂．
【設計實驗方案】
（1）此方案不行，理由是二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡．
故填：二氧化碳不能供給呼吸，也能使小動物死亡．
（2）若B中試紙變藍，C中澄清石灰水變渾濁，說明上述猜想（3）成立，此時裝置還存在一個明顯的缺陷是沒有處理尾氣，尾氣中的一氧化碳擴散到空氣中會污染環(huán)境．
故填：澄清石灰水；（3）；沒有處理尾氣．
Ⅱ：【設計實驗方案】：
方案一：取適量固體試樣于一支試管中，加入稀硫酸后充分振蕩，若無明顯現(xiàn)象，則產物只有Cu； 
若溶液變藍色，則產物肯定有Cu₂O，可能有Cu．
故填：稀硫酸；無明顯現(xiàn)象；溶液變藍色；Cu₂O；Cu．
方案二：如果產物中只有Cu₂O，則得到的銅的質量為mg，
Cu₂O+H₂SO₄（�。┄TCu+CuSO₄+H₂O
144              64
14.4g            mg
$\frac{144}{14.4g}$=$\frac{64}{mg}$，
m=6.4，
如果產物中只有Cu，則m=14.4，
因此當6.4＜m＜14.4時，產物中既有Cu又有Cu₂O．
故填：洗滌；干燥；6.4；6.4＜m＜14.4；
【結論】
綜合上述Ⅰ、Ⅱ可知，木炭與氧化銅在加熱條件下，可能生成銅和一氧化碳、二氧化碳，或氧化亞銅和一氧化碳、二氧化碳，或銅、氧化亞銅、一氧化碳和二氧化碳，反應的化學方程式分別是：3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．
故填：3CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+CO↑+CO₂↑，或8CuO+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu₂O+2CO↑+CO₂↑，4CuO+2C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Cu+Cu₂O+CO↑+CO₂↑．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．