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人教版2024上冊(cè)/第六單元碳和碳的氧化物/課題1碳單質(zhì)的多樣性實(shí)驗(yàn)10碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.認(rèn)識(shí)木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)原理、裝置、步驟等。2.通過觀看和動(dòng)手實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力和實(shí)驗(yàn)操作能力?!緦?shí)驗(yàn)儀器】試管、酒精燈、金屬網(wǎng)罩、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)、彈簧夾、橡膠塞、導(dǎo)管、升降臺(tái)、火柴【實(shí)驗(yàn)試劑】木炭、氧化銅、澄清石灰水【實(shí)驗(yàn)過程】連接儀器,檢查裝置的氣密性;把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻,小心地鋪放進(jìn)試管;將試管固定在鐵架臺(tái)上,將導(dǎo)管插入澄清石灰水中;打開彈簧夾,用酒精燈加熱混合物幾分鐘;先撤出導(dǎo)管,用彈簧夾夾緊乳膠管,停止加熱,待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象?!緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】大試管中的固體由色變?yōu)樯?;小試管中的澄清石灰水?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】木炭能夠還原氧化銅生成單質(zhì)和;該實(shí)驗(yàn)說明木炭具有性。1.木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)?zāi)咎窟€原氧化銅的化學(xué)方程式為:,在這個(gè)反應(yīng)中,氧化銅而變成單質(zhì)銅。這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)屬于。【問題討論】將木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻的目的是。固定試管時(shí),試管口要傾斜,目的是。在酒精燈上加網(wǎng)罩的目的是。加熱時(shí),要先均勻加熱,再對(duì)準(zhǔn)試劑集中加熱,防止。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),要先將導(dǎo)管從石灰水中取出,再熄滅酒精燈的原因是。(6)待試管冷卻后再把試管內(nèi)的粉末倒在紙上的原因是。2.碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)(1)碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)(還原性)可用于冶金工業(yè)。如利用焦炭把鐵從它的氧化物礦石里還原出來:。(2)高溫條件下,碳單質(zhì)使二氧化碳轉(zhuǎn)變成一氧化碳:?!镜淅?】碳在一定條件下能與反應(yīng):,發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是A.C B. C. D.【典例2】為了復(fù)習(xí)鞏固金屬氧化物和碳的化學(xué)性質(zhì),某化學(xué)研究小組在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)行了如圖所示的相關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.左側(cè)試管中的黑色固體逐漸變紅,說明碳具有還原性B.右側(cè)試管中澄清石灰水變渾濁,說明碳具有可燃性C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),應(yīng)該先關(guān)閉止水夾,再熄滅酒精噴燈D.本實(shí)驗(yàn)存在安全隱患,應(yīng)該增加尾氣處理裝置【典例3】某化學(xué)興趣小組同學(xué)利用木炭還原氧化銅設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.金屬網(wǎng)罩的作用是集中火焰并提高溫度B.甲、乙兩處發(fā)生的反應(yīng)均為C.將均勻混合,有利于增大反應(yīng)物間的接觸面積D.若觀察到乙處黑色粉末變紅,說明甲處產(chǎn)生了1.如圖所示是碳與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,下列說法錯(cuò)誤的是A.網(wǎng)罩的作用:集中火焰并提高溫度B.試管b的作用是檢驗(yàn)有二氧化碳生成C.試管a中黑色粉末變紅,說明碳具有還原性D.反應(yīng)結(jié)束后立即把試管a中的物質(zhì)倒出來觀察現(xiàn)象2.實(shí)驗(yàn)室將一定量的碳粉和氧化銅粉末混合共熱,剩余固體隨著時(shí)間的關(guān)系如圖。下列說法不正確的是A.t1時(shí)反應(yīng)剛開始B.生成銅的質(zhì)量一定為ngC.生成氣體的質(zhì)量為(m-n)gD.剩余固體中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)先變大后不變3.如圖是演示碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.實(shí)驗(yàn)前先通氮?dú)獾哪康呐疟M裝置內(nèi)空氣 B.加熱反應(yīng)物可觀察到固體由黑色變?yōu)榧t色C.實(shí)驗(yàn)過程中碳粉奪氧元素發(fā)生氧化反應(yīng) D.旋開旋塞,滴加澄清石灰水則無渾濁現(xiàn)象4.對(duì)比學(xué)習(xí)法是學(xué)習(xí)化學(xué)的常用方法。已知:木炭與氧化銅,一氧化碳與氧化鐵在一定條件下均能發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖,關(guān)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說法不正確的是A.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)條件都是高溫B.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中澄清石灰水都會(huì)變渾濁C.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中固體減少的質(zhì)量都等于生成氣體的質(zhì)量D.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中金屬氧化物都發(fā)生了還原反應(yīng)5.用木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)如圖所示:(1)酒精燈加網(wǎng)罩的目的是。(2)剛開始預(yù)熱,試管②中立即產(chǎn)生氣泡,但石灰水不變渾濁,原因是。(3)繼續(xù)加熱,觀察到試管①中的現(xiàn)象是。(4)請(qǐng)寫出試管①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是:,該反應(yīng)中木炭發(fā)生了反應(yīng)(填“氧化”或“還原”);表示反應(yīng)停止的現(xiàn)象。(5)該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)先然后再。6.某同學(xué)在學(xué)習(xí)木炭和氧化銅反應(yīng)的知識(shí)后,產(chǎn)生了疑問:木炭與氧化銅反應(yīng)生成的氣體有哪些?同學(xué)們帶著疑問進(jìn)行了下列探究:【提出猜想】(1)猜想一:只有CO2;猜想二:只有CO;猜想三:?!静殚嗁Y料】浸有磷鉬酸溶液的氯化鈀試紙遇二氧化碳無變化,但遇到微量一氧化碳會(huì)立即變成藍(lán)色。【實(shí)驗(yàn)探究】(2)連接好實(shí)驗(yàn)裝置,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),裝置如圖所示:步驟一:實(shí)驗(yàn)前先通一段時(shí)間N2;步驟二:點(diǎn)燃酒精噴燈加熱。現(xiàn)象結(jié)論如果裝置B中氯化鈀試紙不變色,裝置C中澄清石灰水變渾濁則猜想①成立如果裝置B中氯化鈀試紙變藍(lán),裝置C中則猜想②成立如果裝置B中,裝置C中。則猜想③成立【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明猜想③成立,同學(xué)們的疑問是合理的。【分析思考】(3)同學(xué)們對(duì)CO產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析:原因一:木炭和氧化銅在高溫條件下直接發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CO;原因二:CO可能是碳與CO2在高溫下反應(yīng)生成,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為?!緦?shí)驗(yàn)反思】(4)該實(shí)驗(yàn)開始前通一會(huì)兒N2的目的是:。(5)請(qǐng)從環(huán)保的角度分析該實(shí)驗(yàn)裝置的不完善之處:。7.某班同學(xué)取用總質(zhì)量相同的木炭粉和氧化銅的混合物,按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)有的小組“黑色固體變紅色”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。小組同學(xué)對(duì)此異?,F(xiàn)象進(jìn)行如探究?!静殚嗁Y料】①氧化銅(CuO)為黑色固體。能與稀硫酸反應(yīng):。②CO具有可燃性?!局R(shí)回憶】(1)碳和氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式,理論上碳和氧化銅的質(zhì)量比為(化為最簡(jiǎn)整數(shù)比)?!咀鞒霾孪搿慨a(chǎn)生異常現(xiàn)象可能與所取用木炭粉和氧化銅的質(zhì)量比有關(guān)。【實(shí)驗(yàn)探究】小組同學(xué)用總質(zhì)量相同但質(zhì)量比不同的木炭粉和氧化銅的混合物(不考慮其中雜質(zhì)),分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下:實(shí)驗(yàn)序號(hào)m(C):m(CuO)實(shí)驗(yàn)后A處試管中固體顏色C處導(dǎo)管口的現(xiàn)象11:8紅色固體中有少量黑色固體尾氣燃燒21:9紅色固體中有較少量黑色固體尾氣燃燒31:10紅色固體中有很少量黑色固體尾氣不燃燒41:11紅色固體中有極少量黑色固體_______。51:12紅色固體中無黑色固體尾氣不燃燒61:13紅色固體中有較多黑色固體尾氣不燃燒【交流討論】(2)推測(cè)實(shí)驗(yàn)4中“C處導(dǎo)管口的現(xiàn)象”是。(3)上述探究可得出,實(shí)驗(yàn)時(shí)所用木炭粉和氧化銅的質(zhì)量比控制在1:10~1:12之間,可觀察到黑色固體明顯變紅,同時(shí)還可減少(填化學(xué)式)排放,防止空氣污染。(4)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6反應(yīng)后A處試管中黑色固體物質(zhì),可滴加的試劑是,觀察到的現(xiàn)象是?!痉此荚u(píng)價(jià)】(5)實(shí)驗(yàn)中沒有進(jìn)行質(zhì)量比為1:14的實(shí)驗(yàn),理由是。(6)分析發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)5中m(C):m(CuO)比值與理論值不符,實(shí)驗(yàn)后卻無黑色固體殘留。請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋實(shí)驗(yàn)中過量的黑色固體消失的原因:(寫一個(gè)即可)。7.興趣小組同學(xué)將80g氧化銅和8.4g的炭粉在隔絕空氣的密閉裝置中持續(xù)加強(qiáng)熱,通過傳感器測(cè)得裝置內(nèi)CO2的質(zhì)量變化如圖所示。下列說法正確的是A.a(chǎn)點(diǎn)炭粉一定完全反應(yīng)B.時(shí),裝置中氣體只有CO2C.時(shí),裝置中木炭的質(zhì)量為2.4gD.裝置中CO2的質(zhì)量減少的原因是高溫下炭粉與二氧化碳反應(yīng)8.某小組用W形管探究C還原后的氣體產(chǎn)物。(1)按照配比,混合相應(yīng)質(zhì)量的C粉和粉末,并充分混合、研磨。編號(hào)粉末①粉末②粉末③C原子與O原子個(gè)數(shù)比C粉質(zhì)量質(zhì)量xg。(2)實(shí)驗(yàn)探究1:步驟1:如圖a,稱取研磨均勻后的粉末①裝入A處,B處放入澄清石灰水,用金屬網(wǎng)罩住酒精燈加熱。一段時(shí)間后,A處粉末變成紅色,B處澄清石灰水變渾濁。請(qǐng)寫B(tài)處出相關(guān)化學(xué)方程式。步驟2:分別用粉末②、粉末③重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),一段時(shí)間后,均出現(xiàn)A處粉末變成紅色,B處澄清石灰水變渾濁。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的實(shí)驗(yàn)探究1的結(jié)論是。(3)實(shí)驗(yàn)探究2:探究與C反應(yīng)能否生成步驟1:如圖形管處放入氧化銅粉末,凹槽處不放置藥品。點(diǎn)燃酒精燈,并對(duì)處固體加熱5分鐘,無明顯現(xiàn)象。步驟2:另取W形管,取粉末①裝入處。從另一端放入氧化銅粉末于處,加熱5分鐘,發(fā)現(xiàn)處無明顯變化。步驟3:分別用粉末②、粉末③重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),加熱5分鐘,發(fā)現(xiàn)處變成紅色。實(shí)驗(yàn)探究2中,步驟1的目的是。(4)進(jìn)一步用儀器測(cè)量實(shí)驗(yàn)探究2產(chǎn)生的氣體,得到以下圖像:①請(qǐng)問用粉末③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的氣體對(duì)應(yīng)曲線為。②從定量角度分析,C還原生成的含量增加的原因可能是。9.某學(xué)校興趣小組探究碳還原金屬氧化物的反應(yīng),請(qǐng)回答下列問題。(一)甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了第一組實(shí)驗(yàn):碳還原氧化鐵(如圖1)(1)儀器a的名稱。(2)試管內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有:3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、C+CO22CO、(寫出化學(xué)方程式)。(3)甲組同學(xué)采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式,研究不同形態(tài)的碳和氧化鐵的反應(yīng),并用一氧化碳傳感器測(cè)得試管內(nèi)一氧化碳含量如圖2所示。[ppm是濃度單位]通過兩幅圖像的分析,90秒至300秒之間一氧化碳含量變化趨勢(shì)明顯不同的主要原因可能是活性炭對(duì)CO的比木炭強(qiáng)。(4)圖1裝置中氣球的作用是①、②;與使用普通導(dǎo)管相比,球形導(dǎo)管上的球體部分所起作用是。(二)乙組同學(xué)設(shè)計(jì)了第二組實(shí)驗(yàn):碳還原氧化銅(如圖3)乙組同學(xué)做木炭與氧化銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)很難觀察到紫紅色銅的生成,卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)。他們決定對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)?!咎岢鰡栴}】暗紅色的固體是什么?如何選擇合適的條件,使木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯?【查閱資料】通常情況下,氧的化合價(jià)為-2,碳的化合價(jià)為+4或-4,銅的化合價(jià)為+1或+2?!静孪肱c假設(shè)】(5)同學(xué)們認(rèn)為這種暗紅色固體可能是一種化合物,并猜測(cè)它的化學(xué)式為。同學(xué)們還認(rèn)為,通過改變反應(yīng)物的狀態(tài)、質(zhì)量比,以及反應(yīng)裝置,可以使該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯,減少出現(xiàn)暗紅色固體的情況?!痉治雠c交流】(6)小吳建議用超細(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣做的優(yōu)點(diǎn)是。(7)小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較,乙裝置中將試管直立放置的作用是有利于集中加熱,獲得持續(xù)高溫。(8)對(duì)下列三種氧化銅和碳的質(zhì)量比例,小施建議選擇(填選項(xiàng)序號(hào))的比例。A.32:3
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