内容正文:
专题08 科学探究
1.(2023·江苏淮安·统考三模)铜及其化合物的冶炼与人类生活、社会发展有密切联系。
(1)分别在H2与CO气氛下,还原氧化铜样品。对反应后的样品进行X射线衍射,得到的XRD图谱(图谱中的峰值可以表征某物种的存在)结果如图1所示。
结合图像说明,_____(选填“能“或“不能”)采用热还原的方法直接制得纯净的Cu2O产品,原因是_____。
(2)在实验室选择如图2装置探究木炭和氧化铜反应的最佳质量比。
【查阅资料】
Ⅰ.木炭能在较高温度环境中将氧化铜中的氧元素夺去,生成单质铜
Ⅱ.酒精灯防风罩能将酒精灯火焰温度提升至600~800°C
Ⅲ.铜的熔点为1083*C
【装置分析】
①该实验并未采用略向下倾斜试管的加热方法,原因可能是_____。
A.使火焰更好包裹住药品部位,提高反应温度
B.防止生成的气体冲散药品,降低实验成功率
C.过程中会生成液态的铜,且防止石灰水倒吸
【实验过程】
实验:取0.1g木炭粉与一定量的氧化铜粉末按下表所示比例充分混合,在粉末堆中插入一块灼烧过的铜片,进行实验。
序号
木炭粉与氧化铜粉末混合质量比
充分反应后试管底部固体的颜色
1
1:9
红色固体有金属光泽
混有少量黑色物质
2
1:10
混有很少量黑色物质
3
1:11
混有极少量黑色物质
4
1:12
无黑色物质
5
1:13
混有少量黑色物质
②从表中可知,木炭还原氧化铜的最佳质量比是_____。
③无需再进行木炭粉与氧化铜粉末质量比为1:14的实验,原因是_____。
④取出铜片观察,发现埋入粉末的部分变红,有金属光泽,上方铜片也变为亮红色,右侧澄清石灰水变浑浊,由此推测反应中产生的气体一定有_____。
⑤试管底部的亮红色固体呈“海绵状”,如图-3所示,结合以上信息,实验得到“海绵铜”而非块状铜的原因是_____。
⑥某同学取8.0gCuO固体粉末与一定量木炭以最佳质量比混合,若CuO完全转化为Cu,理论上预计能得到Cu的质量为(写出计算过程)_____。
【答案】(1) 不能 两种方法得到的Cu2O中都有Cu、CuO
(2) A 1:12 质量比为1:13时,CuO就已经过量 二氧化碳/CO2 碳与氧化铜充分混合,碳被消耗,而酒精灯防风罩能将酒精灯火焰温度提高为600~800℃,没有达到铜的熔点1083℃,生成的铜不会融化 根据质量守恒定律可知:化学变化前后元素的质量不变,生成的铜的质量等于氧化铜中铜的质量,
则生成铜的质量为:。
【详解】(1)由图可知,氢气和一氧化碳不同温度下还原氧化铜,在有氧化亚铜产生的温度时同时存在氧化铜、铜为混合物,得到不是纯净的氧化亚铜,所以不能采用热还原的方法直接制得纯净的Cu2O产品;
(2)①该实验并未采用略向下倾斜试管的加热方法,
A、根据题干信息,木炭能在较高温度环境中将氧化铜中的氧元素夺去,生成单质铜,酒精灯防风罩能将酒精灯火焰温度提升至600~800°C,并未采用略向下倾斜试管的加热方法,原因可能是使火焰更好包裹住药品部位,提高反应温度,正确;
B、随有二氧化碳气体生成,但并不能冲散药品,错误;
C、根据“酒精灯防风罩能将酒精灯火焰温度提升至 600~800℃”,“铜的熔点为 1083℃”可知反应并不会生成液体铜,错误;
故选:A;
②从表中可知,木炭还原氧化铜的最佳质量比是1:12,该反应条件下充分反应后试管底部固体的颜色为:红色固体有金属光泽且无黑色物质,说明生成了纯铜;
③无需再进行木炭粉与氧化铜粉末质量比为1:14的实验,原因是木炭粉与氧化铜的质量比为1:13时,红色粉末中已经又开始混有少量黑色物质,说明氧化铜已经过量,无需做木炭粉与氧化铜质量比为1:14的实验;
④取出铜片观察,发现埋入粉末的部分变红,有金属光泽,上方铜片也变为亮红色,右侧澄清石灰水变浑浊,由此推测反应中产生的气体一定有二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;
⑤试管底部的亮红色固体呈“海绵状”,实验得到“海绵铜”而非块状铜的原因是碳与氧化铜充分混合,碳被消耗而酒精灯防风罩能将酒精灯火焰温度提高为600~800℃,没有达到铜的熔点1083℃,生成的铜不会融化;
⑥见答案。
2.(2023·江苏宿迁·统考三模)周末,至诚同学帮助妈妈洗衣服时,对超市里买来的一种名为“污渍爆炸盐”的洗涤产品产生了兴趣,这种产品品较强的去污能力。于是他联系了学习小组内的其他同学并在老师的指导下,对该产品开展了以下项目化探究活动。
任务一:认识“污渍爆炸盐”。
小组同学买来一袋“污渍爆炸盐”,仔细阅读标签(如图1)。
(1)本产品不含___________元素,不会造成水体富营养化,是环