Question

如圖所示的甲、乙兩裝置都可以用來進(jìn)行木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，小剛同學(xué)選用甲裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，W形管的左邊能觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（2）小剛觀察到W形管右邊的澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，小剛發(fā)現(xiàn)W管右端的氣球鼓起來了，實(shí)驗(yàn)結(jié)束冷卻到室溫后，氣球依然鼓著，他經(jīng)過探究發(fā)現(xiàn)氣球中的氣體是二氧化碳和一氧化碳的混合物．小剛查閱資料得知：木炭和氧化銅高溫時(shí)也可以反應(yīng)產(chǎn)生銅和一氧化碳，這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；該實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明，相同的反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，因?yàn)?!--BA-->

 

不同，可能得到不同的生成物．
（4）甲乙兩種裝置相比，甲裝置的優(yōu)點(diǎn)之一是

 

．
（5）小剛進(jìn)行木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)（該條件下氧化銅被完全還原為金屬銅），實(shí)驗(yàn)完成后得到了8g金屬銅．試計(jì)算實(shí)驗(yàn)中參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量．（請(qǐng)寫出簡單計(jì)算過程）
（6）小剛繼續(xù)用生成的銅來探究銅與稀硫酸在加熱的條件下能否發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)加熱沸騰一段時(shí)間后，溶液開始變成淡藍(lán)色，同時(shí)產(chǎn)生較多的氣泡．生成的是什么氣體呢？
[提出猜想]①可能是H₂；②可能是O₂；③可能是SO₂
任何的猜想都要有依據(jù)，則小剛提出猜想的依據(jù)是：

 

．
[查閱資料]①銅與熱的濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO₂；②SO₂與Ca（OH）₂反應(yīng)生成難溶的CaSO₃．
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]請(qǐng)你根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小剛的猜想，并將相關(guān)內(nèi)容填在下表．
僅限選擇的用品和試劑：試管；木條、澄清石灰水．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
第一步
第二步

[交流與討論]經(jīng)驗(yàn)證，猜想③正確，為此，小剛作了如下解釋：加熱使溶液中的水不斷蒸發(fā)，硫酸濃度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，硫酸跟銅反應(yīng)產(chǎn)生SO₂氣體．你覺得小剛的解釋

 

（填“合理”或“不合理”）．

Answer 1

分析：本題可分為兩個(gè)部分，（1）-（5）為木炭還原氧化銅的問題，（6）在探究銅與硫酸的反應(yīng)．
（1）根據(jù)已有木炭還原氧化銅的知識(shí)，對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)計(jì)；
（2）澄清石灰水變渾濁的解釋，要求寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)所給信息，對(duì)反應(yīng)的重新認(rèn)識(shí)，寫出反應(yīng)涉及的化學(xué)方程式并對(duì)比變化歸納變化的規(guī)律；
（4）對(duì)比兩套實(shí)驗(yàn)裝置，找出改進(jìn)后裝置的優(yōu)點(diǎn)；
（5）根據(jù)還原出的銅的質(zhì)量計(jì)算參加反應(yīng)氧化銅的質(zhì)量，可采取變化中銅元素守恒的方法解答；
（6）探究銅與稀硫酸的反應(yīng)，對(duì)猜想的生成物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)所做出的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià)．

解答：解：（1）木炭還原氧化銅，黑色氧化銅失氧生成紅色的單質(zhì)銅，故答：黑色粉末逐漸變紅；
（2）反應(yīng)生成的氣體二氧化碳通過澄清石灰水，與石灰水反應(yīng)，故選CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）根據(jù)信息“木炭和氧化銅高溫時(shí)也可以反應(yīng)產(chǎn)生銅和一氧化碳”，得知：木炭還原氧化銅還有可能發(fā)生生成銅和一氧化碳的反應(yīng)，對(duì)比生成二氧化碳的反應(yīng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)反應(yīng)所需木炭的量是不同的．
故選C+CuO

高溫  .

Cu+CO，反應(yīng)物的量；
（4）由于木炭還原氧化銅可能會(huì)生成有毒氣體CO，所以裝置乙因沒有處理尾氣的裝置，會(huì)在實(shí)驗(yàn)過程中形成空氣污染，而裝置甲在導(dǎo)管口用氣球進(jìn)行了收集處理．故答：防止污染；
（5）木炭還原出的銅全部來自于氧化物氧化銅，根據(jù)銅元素守恒可由還原所得銅的質(zhì)量計(jì)算出所消耗氧化銅的質(zhì)量，故答：設(shè)參加反應(yīng)氧化銅的質(zhì)量為x，
CuO-------Cu
80        64
x         8g
x=10g
（6）猜想所涉及的三種氣體中的元素H、O、S與硫酸的組成元素相同，可得知在進(jìn)行猜想時(shí)依據(jù)的是反應(yīng)前后元素種類不變．故答：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，硫酸中含有H、O、S元素；
設(shè)計(jì)檢驗(yàn)氣體的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)猜想的三種氣體的性質(zhì)不同，設(shè)計(jì)相應(yīng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，逐一排除．故答：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
第一步	將生成的氣體通入澄清石灰水	若變渾濁，則氣體是二氧化硫 若未見渾濁，則不是二氧化硫
第二步	用燃著的木條伸向產(chǎn)生氣體的試管中	若木條燃燒的更旺，則氣體是氧氣，否則不是氧氣； 若氣體被點(diǎn)燃或聽到爆鳴聲，則是氫氣，否則不是氫氣

（說明：第一步和第二步可以顛倒）；
銅不能與稀硫酸反應(yīng)，在加熱時(shí)稀硫酸蒸發(fā)掉水濃度增加形成濃硫酸，濃硫酸有很強(qiáng)的強(qiáng)化性，在加熱時(shí)與銅發(fā)生反應(yīng)放出了氣體二氧化硫．故答：合理．

點(diǎn)評(píng)：本題是一個(gè)很復(fù)雜的問題，所涉及問題方方面面，在處理時(shí)要清楚地知道每個(gè)問題需要什么樣的知識(shí)來解答，才能從容作答．