《2025年暑假Happy假日八年级化学人教版五四制》

22. 某班同学取用相同总质量的木炭粉和氧化铜的混合物,按图示装置进行实验。实验过程中发现有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行了如下探究。

【知识回忆】碳和氧化铜反应的化学方程式为C + 2CuO $\xlongequal{高温}$ 2Cu + CO₂↑,理论上碳和氧化铜的质量比为3:40。
【作出猜想】产生异常现象可能与所取木炭粉和氧化铜的质量比有关。
【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物(不考虑其中杂质),分别进行实验,部分实验现象记录如下(提示:一氧化碳具有可燃性)。
| 实验序号 | m(C) : m(CuO) | 实验后A中试管中固体颜色 | C中导管口的现象 |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | 1 : 8 | 红色固体中有少量黑色固体 | 尾气燃烧 |
| 2 | 1 : 9 | 红色固体中有较少量黑色固体 | 尾气燃烧 |
| 3 | 1 : 10 | 红色固体中有很少量黑色固体 | 尾气不燃烧 |
| 4 | 1 : 11 | 红色固体中有极少量黑色固体 | |
| 5 | 1 : 12 | 红色固体中无黑色固体 | 尾气不燃烧 |
| 6 | 1 : 13 | 红色固体中有较多黑色固体 | 尾气不燃烧 |
【交流讨论】
(1) 推测实验4中“C中导管口的现象”是尾气不燃烧。
(2) 上述探究可得出,实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1 : 10~1 : 12,可观察到黑色固体明显变红,同时还可减少CO(填化学式)的排放,防止空气污染。
【反思评价】分析发现,实验5中m(C) : m(CuO)的比值与理论值不符,实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因:C + CO₂ $\xlongequal{高温}$ 2CO(写一个即可)。

答案： 【解析】：
- 碳和氧化铜反应的化学方程式为$C + 2CuO \xlongequal{高温} 2Cu + CO₂↑$，碳的相对原子质量为$12$，氧化铜的相对分子质量为$80$，则理论上碳和氧化铜的质量比为$12:(2\times80)=3:40$。
- （1）由实验$3$和$5$可知，当尾气不燃烧时，$m(C):m(CuO)$在$1:10$到$1:12$之间，实验$4$中$m(C):m(CuO)=1:11$，所以“$C$中导管口的现象”是尾气不燃烧。
- （2）由实验现象可知，当$m(C):m(CuO)$在$1:10$到$1:12$之间时，尾气不燃烧，说明生成的一氧化碳较少，可减少$CO$的排放。
- 实验$5$中$m(C):m(CuO)=1:12$，碳过量，碳能与二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，化学方程式为$C + CO₂ \xlongequal{高温} 2CO$；碳也能与氧化铜在高温下反应生成铜和一氧化碳，化学方程式为$C + CuO \xlongequal{高温} Cu + CO↑$。
【答案】：
- 【知识回忆】$3:40$
- 【交流讨论】（1）尾气不燃烧 （2）$CO$
- 【反思评价】$C + CO₂ \xlongequal{高温} 2CO$（或$C + CuO \xlongequal{高温} Cu + CO↑$）