Question

如圖所示，某同學(xué)用一氧化碳代替氫氣還原氧化銅制取金屬銅．請你參與他的探究過程，并回答下列問題．

（1）試寫出一氧化碳和氧化銅反應(yīng)生成金屬銅和二氧化碳的化學(xué)方程式：

 

；
（2）該裝置中，右邊的酒精燈的作用是

 

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（3）實驗結(jié)束后，該同學(xué)對A處殘留固體的組成進(jìn)行探究．查閱資料得知，由于給氧化銅加熱溫度不夠或通入一氧化碳不足，反應(yīng)不僅能生成銅，還可能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅（化學(xué)式為Cu₂O）．氧化亞銅是一種紅色固體，難溶于水，可與稀硫酸發(fā)生如下反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
①在氧化亞銅中銅元素的化合價為

 

；
②殘留固體的組成有哪幾種可能？（用化學(xué)式表示）

 

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③請你設(shè)計實驗，證明氧化銅是否全部轉(zhuǎn)化為金屬銅．

實驗內(nèi)容和步驟	觀察到的實驗現(xiàn)象和結(jié)論

Answer 1

分析：根據(jù)一氧化碳還原氧化銅，生成紅色銅單質(zhì)和二氧化碳．一氧化碳有毒，不溶于水，可燃．由信息一氧化碳和氧化銅反應(yīng)不僅能生成銅，還可能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅，從物質(zhì)間能否完全反應(yīng)考慮殘留固體成分．由銅、氧化銅、氧化亞銅的性質(zhì)區(qū)別設(shè)計實驗．

解答：解：（1）一氧化碳還原氧化銅的化學(xué)方程式：CO+CuO

高溫  .

Cu+CO₂
（2）一氧化碳有毒，可燃，答案為：將未參加反應(yīng)的CO燃燒掉，防止污染空氣
（3）①由正負(fù)化合價總和為零，氧為-2價，故答案為：+1價
②一氧化碳和氧化銅反應(yīng)生成銅，可能生成中間產(chǎn)物氧化亞銅，可看成過程：氧化銅--氧化亞銅--銅，從一氧化碳的量考慮產(chǎn)物成分．產(chǎn)物可能有：全部為銅；銅和氧化銅的混合物；銅和氧化亞銅的混合物；氧化銅、氧化亞銅的混合物；銅、氧化銅和氧化亞銅的混合物．故答案為：a．Cu（銅）；b．Cu、CuO（銅、氧化銅）；c．Cu、Cu₂O（銅、氧化亞銅）；d．CuO、Cu₂O（氧化銅、氧化亞銅）；e．Cu、Cu₂O和CuO（銅、氧化亞銅和氧化銅）；f．Cu₂O（氧化亞銅）；
③銅與稀硫酸不反應(yīng)，而氧化銅、氧化亞銅都與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，溶液為藍(lán)色；氧化銅、氧化亞銅都可被一氧化碳還原，生成二氧化碳．故答案為：

實驗內(nèi)容和步驟	觀察到的實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取殘留固體少量于試管中，加入少量稀鹽酸，充分振蕩． （或按圖裝置，在通入CO的同時，繼續(xù)加熱A處的殘留固體．）	若溶液不變藍(lán)色，證明氧化銅全部轉(zhuǎn)化為金屬銅．（若溶液變成藍(lán)色，證明氧化銅沒有全部轉(zhuǎn)化為金屬銅．） （若石灰水不變渾濁，證明氧化銅全部轉(zhuǎn)化為金屬銅．若石灰水變渾濁，證明氧化銅沒有全部轉(zhuǎn)化為金屬銅．）

點評：本題考查了一氧化碳還原氧化銅原理、實驗中的注意點．對最終產(chǎn)物成分的猜想和實驗設(shè)計學(xué)生的思維能力和解題能力要求較高．