单元专项提升Ⅱ 金属的氧化还原实验-【帮课堂】2024-2025学年九年级科学上册同步学与练（浙教版）

单元专项提升Ⅱ 金属的氧化还原实验 氧化还原是初中常见的知识。涉及金属氧化物与还原剂的反应，该类题目考察知识面广、综合性强，是考查学生逻辑思维的一类题目。 一、金属氧化还原实验 实验操作：在一支试管中加入少量的氧化铜，观察颜色，通入氢气，过一会儿，再给氧化铜加热，注意观察试管中变化，反应结束后继续通入氢气直至试管冷却。 实验现象：加热前氧化铜为黑色粉末状固体，加热反应一段时间后可观察到黑色的固体逐渐变成红色。 实验结论：氢气也可以使氧化铜变成铜。 注意：点燃酒精灯前需要通入一段时间的氢气，是为了排尽装置内的空气，反应结束后仍然需要通入一段时间的氢气，目的是为了避免铜又重新被氧化为氧化铜。 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ C＋CO22CO CO＋CuO△Cu＋CO2 H2＋CuO△Cu＋H2O 二、混合气体成分探究（还原性气体与其他） 混合气体通常考察H2、H2O、CO、CO2等探究含有的成分，先检验是否存在H2O、CO2再检验H2、CO ①检验是否存在H2O、CO2时，应先通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明混合气体中有水蒸气，再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊。 检验后去除H2O、CO2，应先通过通过氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳，再通过浓硫酸，吸收水蒸气。 ②检验是否存在H2、CO时，应先通过灼热的氧化铁，变黑色，将生成物通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明有水蒸气，从而说明有氢气。再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊，从而说明有一氧化碳。 一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，利用一氧化碳的可燃性采用点燃的方法处理一氧化碳或在导管后扎气球收集一氧化碳，可以防止污染空气 [例题1] （2023秋•西湖区校级期中）金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（　　） A．实验时都应该先加热后通气体 B．两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色 C．甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同 D．甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒 【解答】解：A、实验时应该先通入气体，排出玻璃管中的空气，避免气体不纯，加热时发生爆炸，故A错误； B、甲实验中氢气还原氧化铜生成铜和水，可看到黑色固体变为红色，乙实验是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，可看到红色固体变为黑色，故B错误； C、甲反应后生成铜和水，若试管口没有向下倾斜，生成的水回流到试管底部，会引起试管炸裂。而乙反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳是气体，因此玻璃管可以保持水平。甲试管向下倾斜，乙玻璃管保持水平的原因是反应的产物不同，故C错误； D、甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒，一氧化碳不能直接排放到空气中，故D正确； 故选：D。 A、根据氢气、一氧化碳的可燃性分析； B、根据实验现象分析； C、根据生成物分析； D、根据氢气、CO的毒性分析。 [变式1] （2023秋•台州月考）如图装置中通入的气体主要含有CO，所含杂质在此条件下不参与任何反应。玻璃管中的黑色粉末主要含氧化铜，杂质在此条件下不参与任何反应。所有反应充分发生，反应生成的气体全部被澄清石灰水吸收。 （1）在实验前，出于安全考虑，正确的操作是 ，玻璃管中发生的化学反应方程式 。 （2）该实验装置的不足之处是 （写出一条即可）。 （3）已知下列数据：反应前通入的气体总质量为m1，反应前黑色粉末的质量m2，玻璃管质量为m3，充分反应后玻璃管及物质总质量为m4，根据以上已知条件，通过计算，能测出的科学量有 。 A.气体中的CO的质量分数 B.CO被氧化后的氧化产物的质量 C.黑色粉末中氧化铜的质量分数 D.黑色粉末中氧元素的质量分数 【解答】解：（1）在实验前，出干安全考虑，正确的操作是先通一会儿一氧化碳，排净装置内空气，后点酒精灯，防止加热时发生爆炸；在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为CuO+COCu+CO2； （2）该实验装置的不足之处是没有尾气处理装置，会导致一氧化碳排放到空气中，污染空气； （3）已知下列数据：反应前通入的气体总质量为m1，反应前黑色粉末的质量m2，玻璃管质量为m3，充分反应后玻璃管及物质总质量为m4，则m2+m3﹣m4为发生反应的氧化铜中氧元素的质量。 A.不能计算气体中的CO的质量分数，因为只能计算参加反应的一氧化碳的质量，但是不能计算实验前和实验后通入的一氧化碳的质量，故选项A错误； B.m2+m3﹣m4为氧化铜中氧元素的质量，根据可计算，CO被氧化后生成二氧化碳的质量，故选项B正确； C.m2+m3﹣m4为氧化铜中氧元素的质量，根据计算黑色粉末中氧化铜的质量，氧化铜的质量除以黑色粉末的质量可得黑色粉末中氧化铜的质量分数，故选项C正确； D.不确定杂质的种类，因而无法确定杂质中氧元素的质量，不能计算黑色粉末中氧元素的质量分数，故选项D错误。 [变式2] （2023秋•临平区期中）小乐用如图所示装置（夹持装置已略去）和如下实验步骤进行有关碳及其氧化物的实验。 实验步骤： ①检查装置气密性并加入药品。 ②缓缓通入CO2，使装置中充满CO2后点燃A处酒精喷灯。 ③在A处酒精喷灯加热一段时间后，点燃B处酒精喷灯。 ④待反应结束后，停止通入CO2，熄灭A、B两处的酒精喷灯。 （1）步骤③，A处酒精喷灯加热过程中，能观察到的现象是：木炭粉逐渐减少，D中左侧导管口有气泡冒出、澄清石灰水变浑浊且 ；点燃B处酒精喷灯后，可观察到氧化铁逐渐变为黑色，发生此反应的化学方程式为 ；实验说明 （填写物质名称）具有还原性。 （2）该装置是否需要添加尾气处理装置，判断并说明理由。 。 【解答】解：（1）在高温条件下，二氧化碳能与碳反应生成了一氧化碳，一氧化碳气体进入D中，未反应的二氧化碳能与澄清的石灰水反应，所以实验现象是：木炭粉减少，D中有气泡、石灰水变浑浊且液面下降、部分石灰水沿右侧导气管进入E；点燃B处酒精喷灯后，可观察到氧化铁逐渐变为黑色，发生此反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；在上述两个化学反应中，碳和一氧化碳得到氧，充当化学反应的还原剂，具有还原性；故答案为：部分石灰水沿右侧导管进入E；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；碳和一氧化碳； （2）由装置的特点可知，未反应的CO进入D装置不会逸散到空气中，不需要添加尾气处理装置；故答案为：不需要，未反应的CO进入D中不会逸散到空气中。 [变式3] （2024•滨江区一模）小滨利用如图所示器材（气密性良好）和试剂搭建了一套“模拟炼铁”的冶炼装置（铁矿石的主要成分为Fe2O3）。 （1）实验中，为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放 （选填“碱石灰”或“氢氧化钠溶液”）的装置。（碱石灰的主要成分是CaO和NaOH固体） （2）装置调整好以后，按照规范步骤进行实验，当观察到D装置出现：铁矿石颜色发生变化或 时，证明铁矿石一定有部分被还原了。 （3）从环保角度考虑，以上实验装置有一明显缺陷，请写出一种改进方法 。 【解答】解：（1）碱石灰既可以吸收水分，也可以吸收二氧化碳，氢氧化钠溶液只能吸收二氧化碳，若用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，净化后的气体中会带有水蒸气，为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放碱石灰的装置。 （2）氧化铁是红棕色固体，生成的铁粉是黑色固体，按照规范步骤进行实验，当观察到D装置出现：铁矿石颜色发生变化或玻璃管上方的黑色固体被磁铁吸引时，说明铁矿石一定有部分被还原了； （3）一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，所以本实验的不足之处是：没有尾气处理装置，需要在D装置后连接一个气球，收集多余的一氧化碳。 【基础强化】 1. （2024•宁波模拟）某实验小组的同学设计了如图甲所示的微型实验装置模拟工业炼铁。 【查阅资料】甲酸（HCOOH）在热浓硫酸存在时发生的反应：HCOOHH2O+CO↑。 【实验步骤】 ①如图甲连接装置，再检查装置的气密性。 ②装入药品，……，点燃酒精喷灯。 ③实验结束时，先停止加热，等装置冷却到室温后停止通入CO。 （1）为确保实验安全，请将步骤②中“点燃酒精喷灯”前的具体操作补充完整： 。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从 （填“a”或“b”）口导入。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，此处反应体现了CO的 （填“氧化性”或“还原性”）。 【解答】解：（1）实验开始时先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，则步骤②中“点燃酒精喷灯”前应将软塑料滴瓶中的液体滴入热浓硫酸中，甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳气体。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从a口导入，将水从长导管排出。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，一氧化碳在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，此处反应体现了CO的还原性。 2. （2023秋•拱墅区期末）小乐用如图所示装置（气密性良好）和试剂模拟“高炉炼铁”，其中陶瓷加热棒通电后加热温度可达700℃。其实验步骤如下所示： ①打开止水夹a和旋塞b，通过左侧导管持续向长柄U形玻璃管内通入氮气，排尽其内的空气后关闭止水夹a和旋塞b； ②接通电源，用陶瓷加热棒给炭粉和氧化铁的混合物加热； ③反应结束后关闭电源，待装置冷却后检验产物。 （1）步骤①中，若要检验长柄U形玻璃管内的空气是否排尽，可将燃着的木条 。 （2）步骤②中，涉及还原氧化铁反应的化学方程式如下： 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，3CO+Fe2O32Fe+3CO2 则生成一氧化碳反应的化学方程式为 。 （3）步骤③中，若要检验是否有二氧化碳生成，可打开旋塞b，往长柄U形玻璃管口滴入 ，再关闭旋塞，观察现象。 【解答】解：（1）氮气性质稳定，不支持燃烧，因此步骤①中，若要检验长柄U形玻璃管内的空气是否排尽，可将燃着的木条放在长柄U形玻璃管口，若木条熄灭，则空气已经排净； （2）步骤②中，涉及还原氧化铁反应的化学方程式如下：①3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑；②3CO+Fe2O32Fe+3CO2，①﹣②×3即可得到生成一氧化碳反应的化学方程式为：C+CO22CO； （3）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，澄清的石灰水变浑浊；步骤③中，若要检验是否有二氧化碳生成，可打开旋塞b，往长柄U形玻璃管口滴入澄清的石灰水，再关闭旋塞，观察现象，若出现白色固体，则可证明有二氧化碳气体产生。 3. （2023秋•西湖区校级月考）如图为实验室模拟炼铁的实验装置图。 （1）实验开始应先打开弹簧夹 。（填①或②） （2）实验中A处发生的实验现象是 。 （3）检验A中生成的固体粉末的方法是： 。 （4）若通入足量的CO后，在B中得到3g白色沉淀，则氧化铁的质量为： g。 【解答】解：（1）一氧化碳具有可燃性，与空气相遇受热可能会发生爆炸；所以实验开始时应该先打开弹簧夹②通入一氧化碳，排净装置内的空气，以免加热时发生爆炸，故选：②； （2）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，硬质玻璃管内的现象是红色固体变成黑色； （3）A中生成的固体粉末是铁，能被磁铁吸引，因此可用磁铁吸引的方法检验有铁生成； （4）设参加反应的氧化铁的质量为x，由化学方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O可推出存在下列关系式： Fe2O3～3CO～3CaCO3 160 300 x 3g ，x＝1.6g。 4. （2023•西湖区校级二模）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。 （1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。 [提出问题]碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成气体是否也有多种可能？ [作出猜想]猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。 [设计方案]实验装置如图乙。打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，熄灭酒精喷灯和酒精灯，打开K，再通一段时间氮气。 方案一：从定性观察角度判断：猜想①成立的实验现象是 。 方案二：从定量计算角度判断。 取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验，并测定表格中的四个数据。 反应前的质量 反应后的质量 A（玻璃管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+混合液） m3 m4 （2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3 ） （填“＜”“＝”或“＞”）（ m1﹣m2）。 （3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是 。 【解答】解：（1）若猜想①成立，说明反应生成了一氧化碳，一氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳具有可燃性，故猜想①成立的实验现象是B中无明显实验现象，D处气体能被点燃； （2）若猜想②成立，即反应生成的气体只是二氧化碳，m4﹣m3是吸收的二氧化碳质量，m1﹣m2是反应生成的二氧化碳质量，则理论上（m4﹣m3）＝（m1﹣m2）； （4）设反应只生成一氧化碳时消耗碳质量为x，只生成二氧化碳时消耗碳质量为y， CuO+CCu+CO↑， 80 12 4g x x＝0.6g， 2CuO+C2Cu+CO2↑， 160 12 4g y y＝0.3g， 由以上计算可知，若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是0.3g＜m＜0.6g。 【素养提升】 5. （2022•拱墅区模拟）工业炼铁的部分反应如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．X可以是木炭 B．X与CO都具有氧化性 C．③反应后的尾气可直接排放 D．Y中铁元素以游离态存在 【解答】解：A、木炭在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，X可以是木炭，故选项说法正确。 B、二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，X与CO都具有还原性，故选项说法错误。 C、一氧化碳具有毒性，会污染环境，尾气不能直接排放，故选项说法错误。 D、Y是铁的氧化物，Y中铁元素以化合态存在，故选项说法错误。 故选：A。 6. 在科学实验操作技能大赛中，小华同学用所学的科学知识迅速搭建了一套“模拟炼铁”的冶炼装置（铁矿石的主要成分为Fe2O3） （1）为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放 （选填“碱石灰”或“氢氧化钠溶液”）的装置； （2）装置调整好以后，按照规范步骤进行实验，当观察到D装置出现：铁矿石颜色发生变化或 时，证明铁矿石一定有部分被还原了。 （3）实验结束时，在拆卸装置前得进行以下操作：先熄灭C、D中的酒精喷灯，待装置冷却后再停止滴加稀盐酸。目的是 。 （4）从提高能源利用率的角度出发，对E装置中排出的尾气应如何处理？ 。 【解答】解：（1）二氧化碳能与氢氧化钠反应，能够与氧化钙反应；通过C制得的一氧化碳气体中可能混有二氧化碳，因此为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放碱石灰的装置； （2）氧化铁为红色固体，若铁矿石变色，或玻璃管上方的黑色固体被磁铁吸引，说明铁矿石一定有部分被还原了； （3）还原出的铁在高温下，易被氧气氧化，因此实验结束后，先熄灭C、D中的酒精喷灯，待装置冷却后再停止滴加稀盐酸，目的是防止灼热的铁重新被氧气氧化； （4）一氧化碳有毒，会污染空气；氧化铁被一氧化碳还原为铁，由于一氧化碳与氢氧化钙溶液不反应，所以E装置中排除的尾气中还有不能被碱液吸收的一氧化碳气体，可以用导管把尾气引到C、D装置，利用其燃烧放热，给反应提供热量。 7. （2024•宁波模拟）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知HCOOHH2O+CO↑，下列说法错误的是（　　） A．该反应中一氧化碳被氧化，还原剂是CO B．此装置空间小、易排净空气、节约用品，但缺少尾气处理装置 C．实验时，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，一段时间后点燃酒精灯 D．该实验中所涉及的基本反应类型是分解反应和置换反应 【解答】解：A、一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，一氧化碳得到氧，被氧化，是还原剂，故A说法正确； B、“微型”实验装置内空间较小，空气易排尽，可以节约药品，一氧化碳有毒，直接排放会造成空气污染，该装置缺少尾气处理装置，故B说法正确； C、为了防止一氧化碳与空气混合在点燃时发生爆炸，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，过一会儿再点燃酒精灯，以排尽装置中的空气，防止发生爆炸，故C说法正确； D、甲酸在热浓硫酸的催化下分解生成一氧化碳和水，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，故D说法错误； 故选：D。 8. （2023秋•路桥区期末）某氧化铜（CuO）粉末中混有少量氧化亚铜（Cu2O），某一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu2O的含量，实验用盐酸与锌反应制得的气体作为反应原料。（碱石灰是CaO和NaOH固体的混合物，Cu2O+H22Cu+H2O） 请根据图示内容回答下列问题： （1）装置B的作用是 。 （2）实验操作时，应 。（选填字母） A.先加热，再通气体 B.先通气体，再加热 （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），则原混合物中Cu2O的质量为 。 （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值 。（选填“偏大”、“无影响”或“偏小”） 【解答】解：（1）浓硫酸具有吸水性，可以吸收气体中的水分，则装置B的作用是吸收水分，干燥气体； （2）实验操作时，应先通气体，再加热，因为先通氢气可以排尽装置内的空气，防止氢气和空气混合加热时发生爆炸； （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），设原混合物中Cu2O的质量为x，则CuO的质量为15.2g﹣x，，则x＝7.2g，即原混合物中Cu2O的质量为7.2g； （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值偏小，因为氢气中混有的氯化氢会被U型管中的碱石灰吸收，导致U型管内物质的质量增加，从而测定的Cu2O含量偏小。 【能力培优】 9. （2023秋•海宁市期中）小科利用氢气还原氧化铜的原理和如图装置及药品进行试验（操作规范）来测定水的组成．假设生成的水完全被丁中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气，CO2忽略不计）．下列说法错误的是（　　） A．洗气瓶乙中浓硫酸的作用是干燥氢气 B．丙装置中的氧化铜没有完全被还原，会影响实验结果 C．该装置存在缺陷，应该在丁装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管 D．实验中，通过测定丙、丁装置质量的改变值，就能达到测定水的组成的目的 【解答】解：A、浓硫酸具有吸水性，故洗气瓶乙中浓硫酸的作用是干燥氢气，正确； B、C装置减轻的是氧元素的质量，D装置增加的是水的质量，与氧化铜是否完全参加反应无关，错误； C、该装置存在缺陷，若是丁装置直接与空气相连，会导致丁吸收空气中的水和二氧化碳，导致计算不准确，故应该在丁装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管，正确； D、实验中，通过测定丙、丁装置质量的改变值，就能达到测定水的组成的目的，正确； 故选：B。 10. （2023秋•黄岩区期末）项目学习小组根据如图1所示的实验装置，模拟炼铁实验，选用CO和氧化铁粉末进行反应。 （1）实验时V形管中的现象是 。 （2）装有NaOH溶液的集气瓶除吸收CO2气体外，还有 作用，以防污染空气。 （3）通过模拟工业炼铁，构建出实验室模拟金属冶炼的思维模型如图2，将实验中的CO换成H2和焦炭，同样可以达到实验目的，由此说明以上三种物质共同的化学性质是 。 【解答】解：（1）实验时V形管中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，观察到红棕色固体变黑色。 故答案为：红棕色固体变黑色。 （2）装有NaOH溶液的集气瓶除吸收CO2气体外，还有收集一氧化碳的作用，以防污染空气。 故答案为：收集一氧化碳。 （3）通过模拟工业炼铁，构建出实验室模拟金属冶炼的思维模型如图2，将实验中的CO换成H2和焦炭，同样可以达到实验目的，由此说明以上三种物质共同的化学性质是都具有还原性。 故答案为：都具有还原性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 单元专项提升Ⅱ 金属的氧化还原实验 氧化还原是初中常见的知识。涉及金属氧化物与还原剂的反应，该类题目考察知识面广、综合性强，是考查学生逻辑思维的一类题目。 一、金属氧化还原实验 实验操作：在一支试管中加入少量的氧化铜，观察颜色，通入氢气，过一会儿，再给氧化铜加热，注意观察试管中变化，反应结束后继续通入氢气直至试管冷却。 实验现象：加热前氧化铜为黑色粉末状固体，加热反应一段时间后可观察到黑色的固体逐渐变成红色。 实验结论：氢气也可以使氧化铜变成铜。 注意：点燃酒精灯前需要通入一段时间的氢气，是为了排尽装置内的空气，反应结束后仍然需要通入一段时间的氢气，目的是为了避免铜又重新被氧化为氧化铜。 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ C＋CO22CO CO＋CuO△Cu＋CO2 H2＋CuO△Cu＋H2O 二、混合气体成分探究（还原性气体与其他） 混合气体通常考察H2、H2O、CO、CO2等探究含有的成分，先检验是否存在H2O、CO2再检验H2、CO ①检验是否存在H2O、CO2时，应先通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明混合气体中有水蒸气，再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊。 检验后去除H2O、CO2，应先通过通过氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳，再通过浓硫酸，吸收水蒸气。 ②检验是否存在H2、CO时，应先通过灼热的氧化铁，变黑色，将生成物通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明有水蒸气，从而说明有氢气。再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊，从而说明有一氧化碳。 一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，利用一氧化碳的可燃性采用点燃的方法处理一氧化碳或在导管后扎气球收集一氧化碳，可以防止污染空气 [例题1] （2023秋•西湖区校级期中）金属冶炼的两套实验装置如图所示，下列有关说法正确的是（　　） A．实验时都应该先加热后通气体 B．两者都可以通过观察固体颜色的变化是从黑色变为红色 C．甲中试管口略向下倾斜，乙中玻璃管保持水平，是因为两种气体的密度不同 D．甲中无尾气处理装置而乙中有，是因为一氧化碳有毒而氢气无毒 A、根据氢气、一氧化碳的可燃性分析； B、根据实验现象分析； C、根据生成物分析； D、根据氢气、CO的毒性分析。 [变式1] （2023秋•台州月考）如图装置中通入的气体主要含有CO，所含杂质在此条件下不参与任何反应。玻璃管中的黑色粉末主要含氧化铜，杂质在此条件下不参与任何反应。所有反应充分发生，反应生成的气体全部被澄清石灰水吸收。 （1）在实验前，出于安全考虑，正确的操作是 ，玻璃管中发生的化学反应方程式 。 （2）该实验装置的不足之处是 （写出一条即可）。 （3）已知下列数据：反应前通入的气体总质量为m1，反应前黑色粉末的质量m2，玻璃管质量为m3，充分反应后玻璃管及物质总质量为m4，根据以上已知条件，通过计算，能测出的科学量有 。 A.气体中的CO的质量分数 B.CO被氧化后的氧化产物的质量 C.黑色粉末中氧化铜的质量分数 D.黑色粉末中氧元素的质量分数 [变式2] （2023秋•临平区期中）小乐用如图所示装置（夹持装置已略去）和如下实验步骤进行有关碳及其氧化物的实验。 实验步骤： ①检查装置气密性并加入药品。 ②缓缓通入CO2，使装置中充满CO2后点燃A处酒精喷灯。 ③在A处酒精喷灯加热一段时间后，点燃B处酒精喷灯。 ④待反应结束后，停止通入CO2，熄灭A、B两处的酒精喷灯。 （1）步骤③，A处酒精喷灯加热过程中，能观察到的现象是：木炭粉逐渐减少，D中左侧导管口有气泡冒出、澄清石灰水变浑浊且 ；点燃B处酒精喷灯后，可观察到氧化铁逐渐变为黑色，发生此反应的化学方程式为 ；实验说明 （填写物质名称）具有还原性。 （2）该装置是否需要添加尾气处理装置，判断并说明理由。 。 [变式3] （2024•滨江区一模）小滨利用如图所示器材（气密性良好）和试剂搭建了一套“模拟炼铁”的冶炼装置（铁矿石的主要成分为Fe2O3）。 （1）实验中，为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放 （选填“碱石灰”或“氢氧化钠溶液”）的装置。（碱石灰的主要成分是CaO和NaOH固体） （2）装置调整好以后，按照规范步骤进行实验，当观察到D装置出现：铁矿石颜色发生变化或 时，证明铁矿石一定有部分被还原了。 （3）从环保角度考虑，以上实验装置有一明显缺陷，请写出一种改进方法 。 【基础强化】 1. （2024•宁波模拟）某实验小组的同学设计了如图甲所示的微型实验装置模拟工业炼铁。 【查阅资料】甲酸（HCOOH）在热浓硫酸存在时发生的反应：HCOOHH2O+CO↑。 【实验步骤】 ①如图甲连接装置，再检查装置的气密性。 ②装入药品，……，点燃酒精喷灯。 ③实验结束时，先停止加热，等装置冷却到室温后停止通入CO。 （1）为确保实验安全，请将步骤②中“点燃酒精喷灯”前的具体操作补充完整： 。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从 （填“a”或“b”）口导入。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，此处反应体现了CO的 （填“氧化性”或“还原性”）。 2. （2023秋•拱墅区期末）小乐用如图所示装置（气密性良好）和试剂模拟“高炉炼铁”，其中陶瓷加热棒通电后加热温度可达700℃。其实验步骤如下所示： ①打开止水夹a和旋塞b，通过左侧导管持续向长柄U形玻璃管内通入氮气，排尽其内的空气后关闭止水夹a和旋塞b； ②接通电源，用陶瓷加热棒给炭粉和氧化铁的混合物加热； ③反应结束后关闭电源，待装置冷却后检验产物。 （1）步骤①中，若要检验长柄U形玻璃管内的空气是否排尽，可将燃着的木条 。 （2）步骤②中，涉及还原氧化铁反应的化学方程式如下： 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑，3CO+Fe2O32Fe+3CO2 则生成一氧化碳反应的化学方程式为 。 （3）步骤③中，若要检验是否有二氧化碳生成，可打开旋塞b，往长柄U形玻璃管口滴入 ，再关闭旋塞，观察现象。 3. （2023秋•西湖区校级月考）如图为实验室模拟炼铁的实验装置图。 （1）实验开始应先打开弹簧夹 。（填①或②） （2）实验中A处发生的实验现象是 。 （3）检验A中生成的固体粉末的方法是： 。 （4）若通入足量的CO后，在B中得到3g白色沉淀，则氧化铁的质量为： g。 4. （2023•西湖区校级二模）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。 （1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。 [提出问题]碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成气体是否也有多种可能？ [作出猜想]猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。 [设计方案]实验装置如图乙。打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，熄灭酒精喷灯和酒精灯，打开K，再通一段时间氮气。 方案一：从定性观察角度判断：猜想①成立的实验现象是 。 方案二：从定量计算角度判断。 取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验，并测定表格中的四个数据。 反应前的质量 反应后的质量 A（玻璃管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+混合液） m3 m4 （2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3 ） （填“＜”“＝”或“＞”）（ m1﹣m2）。 （3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是 。 【素养提升】 5. （2022•拱墅区模拟）工业炼铁的部分反应如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．X可以是木炭 B．X与CO都具有氧化性 C．③反应后的尾气可直接排放 D．Y中铁元素以游离态存在 6. 在科学实验操作技能大赛中，小华同学用所学的科学知识迅速搭建了一套“模拟炼铁”的冶炼装置（铁矿石的主要成分为Fe2O3） （1）为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装盛放 （选填“碱石灰”或“氢氧化钠溶液”）的装置； （2）装置调整好以后，按照规范步骤进行实验，当观察到D装置出现：铁矿石颜色发生变化或 时，证明铁矿石一定有部分被还原了。 （3）实验结束时，在拆卸装置前得进行以下操作：先熄灭C、D中的酒精喷灯，待装置冷却后再停止滴加稀盐酸。目的是 。 （4）从提高能源利用率的角度出发，对E装置中排出的尾气应如何处理？ 。 7. （2024•宁波模拟）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知HCOOHH2O+CO↑，下列说法错误的是（　　） A．该反应中一氧化碳被氧化，还原剂是CO B．此装置空间小、易排净空气、节约用品，但缺少尾气处理装置 C．实验时，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，一段时间后点燃酒精灯 D．该实验中所涉及的基本反应类型是分解反应和置换反应 8. （2023秋•路桥区期末）某氧化铜（CuO）粉末中混有少量氧化亚铜（Cu2O），某一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu2O的含量，实验用盐酸与锌反应制得的气体作为反应原料。（碱石灰是CaO和NaOH固体的混合物，Cu2O+H22Cu+H2O） 请根据图示内容回答下列问题： （1）装置B的作用是 。 （2）实验操作时，应 。（选填字母） A.先加热，再通气体 B.先通气体，再加热 （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），则原混合物中Cu2O的质量为 。 （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值 。（选填“偏大”、“无影响”或“偏小”） 【能力培优】 9. （2023秋•海宁市期中）小科利用氢气还原氧化铜的原理和如图装置及药品进行试验（操作规范）来测定水的组成．假设生成的水完全被丁中碱石灰吸收，装置内空气中的水蒸气，CO2忽略不计）．下列说法错误的是（　　） A．洗气瓶乙中浓硫酸的作用是干燥氢气 B．丙装置中的氧化铜没有完全被还原，会影响实验结果 C．该装置存在缺陷，应该在丁装置后再连接一个盛碱石灰的干燥管 D．实验中，通过测定丙、丁装置质量的改变值，就能达到测定水的组成的目的 10. （2023秋•黄岩区期末）项目学习小组根据如图1所示的实验装置，模拟炼铁实验，选用CO和氧化铁粉末进行反应。 （1）实验时V形管中的现象是 。 （2）装有NaOH溶液的集气瓶除吸收CO2气体外，还有 作用，以防污染空气。 （3）通过模拟工业炼铁，构建出实验室模拟金属冶炼的思维模型如图2，将实验中的CO换成H2和焦炭，同样可以达到实验目的，由此说明以上三种物质共同的化学性质是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$