某化学兴趣小组将光亮铜片放在酒精灯火焰上灼烧,发现表面变黑,他们对黑色物质的成分产生了兴趣,铜片表面的黑色物质是什么呢?
(查阅资料)
(1)酒精不充分燃烧产生炭黑(即黑烟);
(2)氧气的化学性质比较活泼,加热条件下能与金属铜反应生成黑色的氧化铜。
(3)氧化铜能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水;炭黑难溶于水,且与稀硫酸不发生反应。
(猜想与假设)
猜想1:黑色物质是炭黑。
猜想2:黑色物质是空气中的氧气与铜反应生成的氧化铜。
猜想3:黑色物质既有炭黑又有氧化铜。
(进行实验)
实验步骤 | 实验现象 |
实验一:取一小段光亮铜片,放入试管内,然后用试管夹夹持试管,放在酒精灯的外焰部位加热 | 铜片变黑 |
实验二:取一支试管,将一小段光亮铜片放入试管中,塞上胶塞,并用注射器抽出试管内的空气,封好胶塞,并加热,趁热取下胶塞,观察现象 | 打开胶塞前铜片不变黑;打开胶塞后铜片变黑 |
实验三:将在酒精灯火焰上灼烧后的附着黑色物质的铜片,投入到盛有足量稀硫酸的试管中 | 试管中没有黑色物质剩余,溶液由无色变为蓝色 |
(解释与结论)
(1)由实验可知,猜想________成立。
(2)实验二用注射器抽出试管内空气的目的是_________。
(3)通过对黑色物质来源的探究,金属铜与氧气反应的化学方程式是_________
(4)通过实验一和实验三都能得出猜想1和猜想3不正确,两个实验是从两个角度进行设计实验方案的,实验一是从____________的角度探究;实验三是从_____________的角度探究。
(反思拓展)
(5)实验一为什么能将猜想1和猜想3同时排除呢?你认为依据是_____________________。
(1)2
(2)探究黑色固体的生成是否与氧气有关(或使铜片不与氧气接触)
(3)
(4) 反应物 生成物 验证生成物
(5) 在试管中加热,铜片不直接接触酒精灯的火焰
【解析】(1)实验一中将光亮的铜片,放入试管内加热,观察到铜片变黑,说明黑色固体不是炭黑;实验二中取一支试管,将一小段光亮的铜片放入试管中,塞上胶塞并抽出试管中的空气,加热,观察到铜片不变色,趁热打开胶塞后,铜片变黑,说明铜片变黑与空气中的氧气有关;实验三中,将表面变黑的铜片放入稀硫酸中,观察到黑色固体全部溶解,且溶液变为蓝色,证明黑色固体是CuO,即可得出猜想2成立;(2)真空没有氧气可使铜片不与氧气接触,所以会出现打开胶塞前(真空、无氧气)铜片不变黑,打开胶塞后,热铜片与空气中的氧气接触,铜片变黑,因此,实验二用注射器抽出试管内空气的目的是使铜片不与氧气接触;(3)金属铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜,反应的化学方程式是;(4)实验一用试管使铜片不与酒精灯直接接触,排除了酒精不完全燃烧的干扰,所以实验一是从参与反应的物质即反应物的角度探究;实验三是将灼烧后附着黑色固体的铜片放入稀硫酸中,所以验证的是生成物; (5)将铜片放在试管中再加热,铜片没有直接接触酒精灯的火焰,也就不会有炭黑生成;
规律 | 发生条件 | 实例 |
H2+金属氧化物→金属+水 | ①加热 ②K、Ca、Na、Mg、Al等的氧化物除外 |
H2+CuOCu+H2O 3H2+Fe2O32Fe+3H2O |
碳+金属氧化物→金属+CO2 | ①高温 ②K、Ca、Na、Mg、Al等的氧化物除外 |
C+2CuO2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ |
金属+酸→盐+氢气 | ①浓硫酸,硝酸具有氧化性,和金属反应不生成氢气; ②在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢 |
Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑ Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑ 2Al+3H2SO4(稀)==Al2(SO4)3+3H2↑ |
金属+盐→新盐+新金属 | ①盐必须能溶于水 ②在金属活动性顺序表中,排在前面的金属才能置换出后面的金属 ③钾、钙、钠很活泼,与盐溶液反应不能置换出金属 |
Cu+Hg(NO3)2==Hg+Cu(NO3)2 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu |
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某黑色物质可能是CuO、C中的一种或两种,小宇.小林同学为研究该黑色物质,设计如下方案(若有C存在,含量较少):
小宇.小林同学分别设计的两个实验方案如下:
小林:黑色粉末(通入氢气,并加热)产物与白色硫酸铜接触
试回答:
(1)小宇方案中证明有氧化铜的实验现象是___________ _______。
(2)小林方案中仅有氧化铜的实验现象是____________________ 。
(3)以上两个方案中,你认为哪个方案更好,理由是什么?
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(4)小新同学也设计了一个方案:直接将黑色粉末放在空气中加热,请你帮小新判断一下是否可以 (填行或不行),理由
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