2020年中考化学专题复习热点题型解读：6木炭还原氧化铜

木炭还原氧化铜

例1小红从资料上获知：木炭与氧化铜在反应进行不彻底时可生成氧化亚铜(Cu2O)，Cu2O是一种红色固体，能与盐酸发生反应：Cu2O+2HCl=Cu+CuCl2+H2O。

【提出问题】木炭与CuO反应所得的红色固体中含有什么物质？

【作出猜想】红色固体的成分：①全部是Cu；②全部是Cu2O；③_______________。

【设计实验】在老师的指导下，小红根据教材图示(图1)设计出图2的实验装置。

【实验探究】(1)取木炭、氧化铜两种黑色粉末适量，再与少许CaCl2(能降低反应温度，加快反应速率)均匀混合，然后将黑色粉末装入长柄V形玻璃管的直管内。

(2)按图2连接好实验装置，然后加热反应物；2min后，黑色粉末出现红热现象，同时澄清石灰水变浑浊，此时停止加热。

(3)待玻璃管冷却后，提取里面的红色固体，进行如下验证：

实验步骤实验现象实验结论

①取1.44g红色固体装入试管，滴入足量的______________充分反应红色固体部分减少，

溶液变为_______色

猜想______错误

②滤出试管中残留的红色固体，洗涤、干燥，

称其质量为1.04g

/ 猜想______正确【评价反思】(1)使用图2装置与使用图1装置比，其优点是___________(写出一条即可)。

(2)若要证明CaCl2是该反应的催化剂，还需要验证CaCl2的_____________________。

(3)在同的冶炼历史中，我国劳动人民还有一项重大发明——“湿法炼铜”该方法可用化学方程式表示为______________________________。

解析【作出猜想】红色固体的成分也可能既有Cu也有Cu2O。【实验探究】红色固体部分减少，推测含有Cu2O，故滴入的应是稀硫酸，氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，故溶液变为蓝色，所以猜想①错误；由化学方程式Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O知，每144份质量的氧化亚铜反应会生成64份质量的铜，若有1.44g的氧化亚铜反应会生成0.64g 的铜，而实际收集到的铜的质量为1.04g，故1.44g是氧化亚铜和铜的混合物。【评价反思】(1)微型实验装置药品用量较少，节约药品；(2)催化剂能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后不变，故若要证明CaC12是该反应的催化剂，还需要验证CaCl2的质量和化学性质在反应前后不变；(3)现代湿法冶金术的先驱，早在西汉时期刘安在《淮南万毕术》中写到“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”，其中的“曾青”就是指硫酸铜。这句话的意思就是说：硫酸铜溶液遇到金属铁时，铁与硫酸铜发生置换反应能生成金属铜。

答案【作出猜想】既有Cu也有Cu2O

【实验探究】(3)稀硫酸蓝色①③

【评价反思】(1)节约药品 (2)质量和化学性质在反应前后不变 (3)Fe+CuSO 4=FeSO 4 +Cu

例2 某校化学兴趣小组的同学用如图装置进行木炭还原氧化铜的实验并进行相关探究实验。假定实验产生的二氧化碳全部被澄清石灰水吸收。将试管b 中的混浊液过滤、洗涤、干燥、称量，理论上得固体物质2.00g 。实验完毕后，发现试管a 中仍有黑色固体物质。

(1)【提出猜想】

李华同学：黑色固体物质是木炭

刘明同学：黑色固体物质是氧化铜

王军同学：黑色固体物质是木炭和氧化铜的混合物

(2)【查阅资料】

木炭、铜都不溶于水也不能与稀硫酸发生反应；CuO 、Fe 2O 3等能与稀硫酸反应生成盐和水。

(3)【实验设计】

①将反应后试管a 中的固体物质全部转入小烧杯c 中，加入足量稀硫酸，用玻璃棒充分搅拌后，过滤，得到蓝色滤液e 和固体物质f 。

②将f 全部转入坩埚中充分灼烧，看到燃烧现象。完全反应后，冷却、称量，理论上得固体物质4.80g 。

(4)【实验结论】________同学的猜想正确。

(5)【结果应用】

①根据实验相关数据，写出试管a 中反应的化学方程式________________；

②请对上述实验装置提出改进意见________________________。

(6)【实验拓展】

请你设计一个实验方案，证明滤液e 中含H +(酸)________________________。

解析 (4)将反应后试管a 中的固体物质全部转入小烧杯c 中，加入足量稀硫酸，用玻璃棒充分搅拌后，过滤，得到蓝色滤液e 和固体物质f ，所以混合物中含有氧化铜；将f 全部转入坩埚中充分灼烧，看到燃烧现象，所以混合物中含有碳，所以王军同学的猜想正确。(5)木炭和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳；氢氧化钙的溶解度较小，吸收二氧化碳效果不好，氢氧化钠溶液的吸收效果好于氢氧化钙，因此可将澄清石灰水换成浓度较大的氢氧化钠溶液。(6)酸会与活泼金属反应生成氢气，所以证明滤液e 中含H +(酸)的方法是取溶液e 少许，加入活泼金属锌，若有气泡出现，证明滤液e 中含有酸。

答案 (4)王军 (5)C+2CuO===高温

2Cu+CO 2↑ 将澄清石灰水换成浓度较大的氢氧化钠溶液 (6)取溶液e 少许，加入活泼金属锌，有气泡出现，证明滤液e 中含有酸

练习 1.图为木炭还原氧化铜的实验装置，请回答下列

问题：

(1)左侧试管中能观察到什么现象？

(2)酒精灯加网罩的作用是什么？

(3)写出右侧试管中发生反应的化学方程式。

2.对于化学反应，我们不但要考虑加入的试剂，还要考虑环境中的其他物质对化学反应的影响。教材中“木炭还原氧化铜”的实验(见右图)，

你认为试管A中的物质除木炭与氧化铜外，还存在

_________________。

(1)根据你所学过的化学知识猜测：试管A中，

除C、CuO外，还可能有物质______(写化学式，下

同)参与反应。除木炭可以还原氧化铜外，经反应生

成的_________也可以还原氧化铜。写出相应的化学

方程式______________。

要排除环境对该反应的影响，你认为应采取何种措施？___________________。

(2)请你推测，进入试管B的气体，除二氧化碳外，还可能有_________________。

要想使进入试管B中的二氧化碳全部被吸收，应采取什么措施？__________________。

答案 1.(1)黑色固体逐渐变为红色(2)提高火焰的温度(3)CO2+Ca(OH)2═ CaCO3↓+H2O 2.空气(1)O2CO CO+CuO Cu+CO2抽成真空(或充入氮气等保护气体) (2)氧气(或空气、氮气、一氧化碳) 将澄清石灰水换成较浓的氢氧化钠溶液(或将试管B换成大烧杯、广口瓶，增加澄清石灰水的量)