“碳的还原性”试题赏析

碳的化学性质，在常温下具有稳定性；而在高温下，碳能与许多物质反应，其中木炭的还原性是各种化学测试中的热点.现结合典型中考例题加以解析，希望对加深“碳的还原性”的认识有所帮助.

一、性质推断题

例1 （河北省考题）已知A、B为两种黑色粉末，D为红色单质.A、B、C、D、E五种物质之间的转化关系如图1所示.

请回答：

（1）C的化学式为；

（2）A中金属元素的化合价是；

（3）反应①的化学方程式为；反应类型是：；

（4）反应②的化学方程式为.

解析：推断题的解题关键是找到突破口――“题眼”.在本题中D为红色单质，根据常见物质的颜色，可知红色单质D为Cu；A、B为两种黑色粉末，A、B是氧化铜与碳，A中含有金属元素，所以A是CuO，Cu元素的化合价为+2价，B是碳，根据碳与氧化铜反应的化学方程式：

C+2CuO高温Cu+CO2，

可知该反应属于置换反应；进而可知C是CO2，E是CaCO3.

答案：（1）CO2；（2）+2；

（3）C+2CuO高温Cu+CO2，置换反应；

（4）CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O.

点评：物质推断题中的“题眼”可以是：特殊颜色、反应条件、化学常识等.本题就是根据物质的特殊颜色，先确定D，然后利用“逆推法”进行解题.

二、实验创新题

例2 （湖北省荆州考题）某实验创新小组对木炭还原氧化铜的实验进行了改进，其操作步骤如下：

①取一片铜片，用砂纸除去其表面的氧化物使其表面呈光亮的紫红色；

②用酒精灯将上述铜片烧到红热后，立即伸入到集满氧气的集气瓶中，观察到的现象为：铜片表面变成色；

③在一支干燥的大试管中装入一定量的经烘干处理过的木炭粉，再将经过②处理过的铜片部分埋入木炭粉中；

④按照图2所示的装置图连接好各种仪器；

⑤加热大试管，其中发生反应的化学方程式为：；实验中，澄清石灰水中出现的现象是：；实验结束后，先移走导管，后停止加热；

⑥待试管冷却后，用镊子取出铜片，洗净后观察.回答下列问题：

(1)填写上述各空.

(2)②中用到的夹持仪器是(填名称).

(3)⑤中“先”、“后”颠倒，造成的后果是：.

(4)⑥中观察到的现象是：铜片表面埋入木炭粉的部分.

解析：本题是一道实验综合题，既有对木炭还原氧化铜实验考查，更对该实验的创新进行了评价.铜片烧红后，应用坩埚钳夹持着烧红的铜片，伸入到氧气瓶中，此时铜与氧气反应会生成黑色的氧化铜；将黑色的氧化铜部分埋入木炭粉中，加热，只有埋入木炭粉的部分的氧化铜会与碳反应生成红色的铜，而露在外面的部分由于没有与木炭接触不会发生反应.实验中产生了二氧化碳气体，能使澄清的石灰水变浑浊；在实验结束后，先移走导管，后停止加热的目的是防止石灰水倒流到大试管中，使试管炸裂.

答案：（1）黑；C+2CuO高温Cu+CO2；变浑浊；

（2）坩埚钳；

（3）石灰水倒流到大试管中，使试管炸裂；

（4）由黑色变为红色.

点评：本题以课本实验为原型，进行了创新，将黑色的氧化铜部分埋入木炭中，通过“埋入部分变红”与“不埋入部分仍为黑色”实验现象进行对比，加深对木炭还原性的感性认识.

三、定量分析题

例3 （浙江省金华市考题）某课外活动小组的同学将16克氧化铜和过量的炭粉均匀混合，用图3所示装置进行实验.图中铁架台等装置已略去.请回答有关问题：

（1）实验中最多能得到铜多少克？(写出计算过程)

（2）同学们想通过测定消耗碳、氧元素的质量和生成二氧化碳的质量，以进一步分析氧化铜和炭粉反应产生的气体除CO2外是否还有其它产物.反应一段时间后停止加热，冷却到室温.

反应前、后测得的数据如下：

装置反应前反应后A试管的质量36.2克，氧化铜和炭粉混合物的质量20.0克试管和固体物质的质量54.8克B反应后瓶内液体比反应前增重1.1克

分析数据发现，反应中消耗碳和氧元素的质量（填“大于”或“小于”或“等于”）生成二氧化碳的质量.下列4项中跟这一结果有关的有哪几项？.（填编号）

（A） 装置中还有一部分CO2未被NaOH溶液吸收

（B） 氧化铜和炭粉反应产生的气体除CO2外还有CO

（C） 氧化铜和炭粉没有完全反应

（D） 该反应不符合质量守恒定律

（3）有同学认为用图4示装置C代替上面的装置A，加热前先通一会气体X，停止加热后再通一会该气体，这样可使实验测得的数据更能准确的说明问题.你认为在O2、N2和H2三种气体中，X应选择哪一种气体？.

解析：本题是一道对木炭还原氧化铜实验的定量分析综合题，将化学实验、化学计算、实验数据处理、实验分析等知识综合在一起.在（1）中，计算实验中最多能得到铜的质量，可以根据化学方程式计算，也可以通过化学式进行计算；在（2）中，根据反应前后实验数据，利用质量守恒定律可知反应中消耗碳和氧元素的质量是：36.2克+20.0克-54.8克=1.4克，而装置B中NaOH溶液反应前后吸收的二氧化碳气体只有1.1克，数据出现了一定的偏差；造成数据偏差的原因可能是：装置中还有一部分CO2未被NaOH溶液吸收或氧化铜和炭粉反应产生的气体除CO2外还有CO等；在（3）中，O2能与热的碳和铜反应， H2会还原氧化铜，只有N2不与上述物质反应，所以应选N2.

答案：

（1）解：设实验中最多能得到铜为 m.

2CuO+C高温2Cu+CO2

160128

16克m

16016克=128m

m=128×16克160=12.8克

答：实验中最多能得到铜12.8克.

或根据化学式直接求解：

m(Cu)=16克×CuCuO=16克×6480

=12.8克

（2）小于；（A）、（B）；

（3）N2（或氮气）.

点评：定量分析是目前化学中考命题中的热点与难点，对能力的要求较高，要求我们学会分析相关数据，从中发现问题，解决问题，这需要在平时的学习中夯实双基，提高能力.