某化學興趣小組同學模仿工業(yè)冶煉金屬的原理,設計如圖1實驗用CO還原CuO制取金屬銅。加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)硬質玻璃管內固體不完全是光亮紫紅色,還有部分是鮮紅色。興趣小組同學對此現(xiàn)象進行了分析和探究。
【查閱資料】①Cu2O是鮮紅色固體,Cu是紫紅色固體。
②銅的氧化物有氧化亞銅(Cu2O)和氧化銅兩種。
【實驗分析】上述實驗過程中,還觀察到B裝置中澄清石灰水變渾濁,則A裝置硬質玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式為,C處酒精燈的作用是
尾氣處理
尾氣處理
。
【提出問題】實驗過程中有Cu2O生成與什么因素有關?
【作出猜想]猜想一:與反應物CuO的堆放方式有關;猜想二:與反應的溫度有關。
【實驗探究】
序號 |
實驗操作 |
實驗現(xiàn)象 |
實驗結論 |
1 |
取等量的CuO粉末,其中一份堆積在硬質玻璃管內,另一份平鋪在硬質玻璃管內,進行對照實驗 |
堆積在硬質玻璃管內的固體為鮮紅色,平鋪在硬質玻璃管內的固體為紫紅色 |
猜想 一 一 成立 |
2 |
另取適量的CuO粉末進行實驗,過程中利用原位X射線粉末進行衍射儀測定不同溫度下反應4小時后的固體物質成分,實驗結果如圖2所示 |
/ |
300℃時,固體產物中含有Cu2O和 Cu Cu |
【得出結論】生成Cu
2O的因素是多方面的。由圖譜可知,用CO還原CuO欲制取純凈的Cu,反應的溫度應要控制在
500
500
℃以上。
【反思評價】規(guī)范操作和嚴格控制反應條件是保障實驗成功的關鍵。若實驗剛結束就直接將純凈的銅倒在紙上,會觀察到銅表面變黑,生成黑色物質的原因是
銅與空氣中的氧氣反應生成黑色的氧化銅
銅與空氣中的氧氣反應生成黑色的氧化銅
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