专题17 还原剂与金属冶炼实验—备战2025年中考二轮复习 课本实验及拓展延伸（浙教版）

专题17 还原剂与金属冶炼实验 一、三大还原剂与金属冶炼实验原理 1. 氢气（H₂）还原金属氧化物 反应示例：H2+CuOCu+H2O 操作要点：实验前需验纯H₂（防爆炸）； 反应顺序：先通H₂排尽空气→加热→停止加热→继续通H₂至冷却（防Cu被氧化）。 现象：黑色CuO变红，试管口出现水珠。 2. 一氧化碳（CO）还原金属氧化物 反应示例：CO+CuOCu+CO2 操作要点：CO需处理尾气（点燃或收集，防污染）；装置中澄清石灰水用于检验CO₂生成。 现象：黑色固体变红，石灰水变浑浊。 3. 碳（C）还原金属氧化物 反应示例：C+2CuO2Cu+CO2↑ 操作要点：固体反应需高温条件；反应后导管需先移出石灰水再撤酒精灯（防倒吸）。 现象：黑色固体变红，生成气体使石灰水变浑浊。 一、高频题型与解题策略 1. 反应终点判断与图像分析 题型示例：分析pH或气体体积随还原剂加入量的变化曲线，判断完全反应点（如H₂还原CuO的pH=7对应终点）。 图像题需关注拐点：如CO还原Fe₂O₃时，第一个拐点对应Fe³⁺→Fe²⁺，第二个拐点对应Fe²⁺→Fe。 2. 气体检验与尾气处理 CO₂检验：通入澄清石灰水变浑浊（反应式：Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O）。 H₂检验：点燃气体产生淡蓝色火焰，或通过无水硫酸铜验证生成水。 CO尾气处理：点燃或收集（防中毒）。 3. 实验设计与装置评价 题型示例：设计实验验证金属活动性（如Fe、Cu、Ag），需基于置换反应选择试剂（Fe与CuSO₄溶液反应析出Cu）； 评价装置合理性：如CO还原CuO需尾气处理，H₂还原需防倒吸。 4. 成分分析与定量计算 溶质判断：如H₂还原CuO后溶液中可能含未反应的H₂SO₄或生成的CuSO₄； 计算题：根据生成CO₂质量计算CuO纯度 纯度=实际生成CO₂质量理论CO₂质量×100%纯度=理论CO₂质量实际生成CO₂质量×100%。 三、答题策略与易错提醒 1、分阶段分析反应： 如CO还原Fe₂O₃分三阶段：Fe³⁺→Fe²⁺→Fe，需结合颜色变化（红棕→黑色）和气体量变化判断。 2、排除干扰因素： 验证H₂时需先除H₂O（用浓硫酸干燥）； CO还原实验中，CO₂可能来自矿石分解或反应生成，需设计对照实验。 3、实验操作规范： 点燃可燃气体前必须验纯（H₂、CO）； 固体加热时试管口略向下倾斜（防冷凝水倒流）。 4、易错点： 误将CO与金属氧化物的反应条件写为“高温”（应为“加热”）； 混淆C与CO₂的反应（C + CO₂ → 2CO，用于除杂 1．（2025·临平模拟）某混合气体X由 (水蒸气)中的两种或两种以上组成，某小组同学为确定该气体成分进行了如下探究(假设每步反应均完全)。 请回答： （1）若加热前往图甲 B装置中直接通入混合气体，则混合气体成分中能被直接检验确定有无的气体是　 　。 （2）在图甲B装置前的虚线框内增加一个图乙A装置后进行实验，出现的现象是：A中溶液变浑浊，B中黑色粉末变红色，C中白色粉末变蓝，D中溶液变浑浊。 ①图乙 A装置在实验中的作用是　 　。 ②实验中能证明CO存在的证据是　 　。 （3）若要实现对四种气体的全部检验，对图乙、图甲合成后的装置还需要进一步改进，请你提出改进建议　 　。 【答案】（1）H2O、CO2 （2）检验并除去CO2；D中溶液变浑浊 （3）在A装置前加一个C装置，并在AB装置之间增加一个装有浓硫酸的装置 【解析】（1）无水硫酸铜遇水变蓝，可用于检验水蒸气；澄清石灰水（氢氧化钡溶液类似）遇二氧化碳变浑浊，可检验二氧化碳。因此能直接检验确定有无的气体是H2O、CO2 （2）①图乙 A装置作用是检验并除去CO2。 ②能证明CO存在的证据是 D 中溶液变浑浊 。 （3）改进建议是在A装置前加一个C装置，并在AB装置之间增加一个装有浓硫酸的装置 。 2．（2025·衢州模拟）如图是进行一氧化碳与氧化铜反应的改进装置。请回答： （1）图中A装置的名称是　 　。 （2）实验中利用了CO的　 　(选填“氧化性”或“还原性”)。 （3）实验中发现试管和烧杯中的饱和澄清石灰水均变浑浊，则烧杯中的澄清石灰水变浑浊的原因是　 　。 （4）资料1：实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜(红色固体)；资料2：氧化亚铜能与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成蓝色溶液。 为探究反应生成的红色固体中是否含有氧化亚铜，小科进一步设计实验方案：待充分反应使黑色粉末全部消失，冷却后取出反应后的样品于试管中，　 　。(请补全实验方案，写出具体的操作方法和判断的依据) 【答案】（1）酒精灯 （2）还原性 （3）烧杯中溶液温度上升，氢氧化钙溶解度降低析出固体变浑浊 （4）加入足量的稀硫酸(或稀盐酸)，若溶液变蓝，则含有氧化亚铜，若不变蓝则不含氧化亚铜 【解析】（1）A为酒精灯，用于加热。 （2）一氧化碳具有还原性，能将金属氧化物还原为金属单质。 （3）试管中二氧化碳与氢氧化钙反应放热，温度升高，导致烧杯中溶液的温度升高，溶解度变小，从而析出晶体，溶液变浑浊。 （4）由氧化亚铜能与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成蓝色溶液可知，可向样品中滴加稀硫酸或稀盐酸，若溶液变蓝，则说明含有氧化亚铜。 3．（2024九下·拱墅开学考）氢能是最理想的清洁能源，制氢技术一直是开发氢能的研究热点。 甲烷化学链制氢：以Fe2O3为载氧体，CH4、水蒸气、空气为原料，主要工艺如图1所示。 （1）“燃料反应器”中，发生反应的化学方程式为：3CH4+4Fe2O3 8Fe+3CO2+6H2O，发生还原反应的物质是　 　。 （2）“蒸气反应器”中，高温条件下制取H2的化学方程式为　 　。如图2是采用不同载氧体制氢时H2产量和纯度对比图，对比Fe2O3，能同时提高H2产量和纯度的载氧体是　 　（填字母）。 A.Fe2O3﹣Ni B.Fe2O3﹣Ce C.Fe2O3﹣Zn D.Fe2O3﹣Cu （3）“空气反应器”中，发生的反应属于　 　（填基本反应类型）。 【答案】（1）Fe2O3 （2）3Fe+4H2O 4H2+Fe3O4；D （3）化合反应 【解析】（1）在化学反应中，含氧化合物中的氧被夺去的反应叫做还原反应。 在反应3CH4+4Fe2O38Fe+3CO2+6H2O中，Fe2O3中的氧被夺去，生成了Fe，所以发生还原反应的物质是Fe2O3。反应前Fe2O3中铁元素的化合价为+3价，反应后Fe中铁元素的化合价为0价，所以铁元素化合价降低。 （2）根据图1可知，“蒸气反应器”中反应物是Fe和H2O，反应条件是高温，产物是H2和Fe3O4，化学方程式为 3Fe+4H2O 4H2+Fe3O4；对比图2中不同载氧体制氢时H2产量和纯度对比图，能同时提高H2产量和纯度的载氧体是Fe2O3-Cu，即选D。 （3）“空气反应器”中的反应是2Fe+O22FeO，该反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应； 4．（2025·浙江模拟）麦片因营养丰富，成为很多人早餐的首选。为了验证某品牌麦片是否含“铁粉”，小科进行了实验验证： 步骤1：将这种麦片和蒸馏水倒入打浆机中打成浆后，转移到密封袋中。 步骤2：摇晃密封袋约30秒，将磁铁贴紧密封袋一侧吸附。此时在磁铁下方肉眼可见被磁铁吸出的黑色颗粒。 （1）为进一步确定黑色颗粒的成分，小科设计了下列实验方案，请你一起参与探究活动。 资料：铁粉和四氧化三铁都是黑色粉末，都能被磁铁吸引，都能与酸反应但现象不同。 【猜想】黑色粉末可能是： a.全部是 Fe； b.全部是 Fe3O4， c. Fe和 Fe3O4都有。 实验操作 实验现象 实验结论 1.取少量黑色粉末于试管中，加入　 　。 有气泡产生 黑色粉末中含有 Fe （2）小科再取黑色粉末，进行如右图的操作： 若猜想c成立，则右图实验中的现象为　 　。 （3）【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是　 　。 【答案】（1）稀HCl （2）澄清石灰水变浑浊 （3）无尾气处理装置，CO直接排放到空气中会污染环境 【解析】（1）实验原理：因为要验证黑色粉末中是否含有铁（Fe） ，铁能与稀盐酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）等酸发生反应，反应会产生氢气，从而观察到有气泡产生 。而四氧化三铁与酸反应不会产生气体。所以加入的试剂可以是稀盐酸（答案中给出的稀 HCl ），也可以是稀硫酸等酸溶液。 （2）反应原理：如果猜想 c 成立，即黑色粉末是 Fe 和Fe3O4都有。在高温条件下，一氧化碳（CO）能还原四氧化三铁，会使澄清石灰水变浑浊，这是因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀。所以若猜想 c 成立，实验中的现象为澄清石灰水变浑浊。 （3）环保问题：在这个实验中，使用了一氧化碳（CO）作为还原剂，一氧化碳是有毒气体，会污染空气。该装置没有对未反应的一氧化碳进行处理，直接排放到空气中，会造成环境污染，所以从环保角度看，装置的缺陷是无尾气处理装置 。常见的尾气处理方法有燃烧法（将一氧化碳点燃使其转化为二氧化碳）、收集法（用气球等收集未反应的一氧化碳）等。 5．（2022·浙江）已知木炭粉和 Fe2O3反应的化学方程式为 某同学设计一个实验，证明氧化铁中含有氧元素，并测定氧化铁中氧元素的质量分数，实验装置如图所示。 （1）实验中，盛放澄清石灰水的烧杯中出现的现象是　 　。 （2）实验中通入的气体是纯净干燥的 N2，写出不用空气的主要理由：　 　，实验也不能用潮湿的氮气，原因是　 　。 （3）如用3.2g氧化铁与木炭粉的混合物反应，测得澄清石灰水增重1.32g，则氧化铁中氧元素的质量分数为　 　。 【答案】（1）澄清石灰水变浑浊 （2）空气中含有 O2，能与碳反应生成CO2，会影响实验的准确性；潮湿的N2中有水蒸气，影响实验结果 （3）30% 【解析】（1）因为木炭粉和氧化铁反应后生成的二氧化碳气体通入澄清石灰水的烧杯中，和石灰水发生反应，生成碳酸钙沉淀，所以可以观察到澄清的石灰水变浑浊； （2）因为空气中含有二氧化碳和氧气，可能使反应物和生成物的质量增加而导致实验结果不准确； 实验中也不能用潮湿的氮气的原因是：用潮湿的氮气会使热的试管炸裂，同时在高温下水也能和碳反应，导致木炭不仅和氧化铁反应，还和水反应，会导致测定的氧元素的质量分数偏大； （3）石灰水增加的质量即为生成的CO2的质量，由方程式2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑可知，氧化铁中氧元素的质量即为生成的CO2中氧元素的质量，CO2中氧元素的质量为，故氧化铁中氧元素的质量分数为：。 6．（2022·浙江模拟）(江苏启东中学提前招生)某化学活动兴趣小组的同学进行木炭还原CuO的探究实验，生成物是红色固体和无色气体。他们查阅资料后得知氧化亚铜(Cu2O)为红色固体，猜测反应物比例不同，产物也会不同。因此，生成物中有CO2、CO和 Cu，固体还可能有Cu2O。又知Cu2O能和常见的酸(HNO3除外)反应生成Cu2+和 Cu。为此，请你和他们一起进行如下探究。 （1）探究气体中是否有CO气体。甲同学设计的方案是：先将气体通过足量的NaOH溶液，干燥后再通过灼热的 CuO，未反应完的气体直接排放到空气中。 ①甲同学实验后如果有　 　色固体生成，说明一定含有CO气体； ②上述实验方案中可选用的一种气体干燥剂是　 　； ③甲同学设计的实验方案有无不足之处? 若有，请你指出有何不良后果，并提出改进方案；若没有，该问不需作答。　 　，　 　。 （2）探究红色固体中是否有 Cu2O。在如下方法中： a.上网查询 b.实验 c.请教老师 你认为最能解决实际问题的方法是　 　(选填序号)。 【答案】（1）红；浓 H2SO4；有；尾气吸收装置用导管将气体通到酒精灯火焰上 （2）b 【解析】（1）①甲同学实验后如果有红色固体生成，说明一定含有CO气体，是因为加热时氧化铜和一氧化碳反应生成红色固体铜和二氧化碳； ②上述实验方案中可选用的一种气体的干燥剂是浓H2SO4，即可以用浓硫酸干燥一氧化碳； ③甲同学设计的实验方案有不足之处，即未反应完的气体直接排放到空气中，导致一氧化碳污染环境。改进方案：尾气吸收装置用导管将气体通到酒精灯火焰上； （2）最能解决实际问题的方法是实验，通过实验可以判断红色固体中是否有Cu2O，故选b。 7．（2023·绍兴会考）有三份不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①、②、③。甲、乙、丙三位同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。 [已知稀，炭粉不与稀硝酸反应] （1）甲同学取样品①隔绝空气加强热，恰好完全反应，生成的气体能被氢氧化钠溶液完全吸收。将所得固体，置于足量的稀硝酸中微热，产生1.2克气体，则样品①中氧化铜的质量为　 　克。 （2）乙同学取样品②a克隔绝空气加强热，生成的气体不能使澄清石灰水变浑浊，请写出加强热反应的化学方程式　 　。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有b克固体剩余样品②中氧化铜质量为　 　克（以含的代数式表示）。 （3）丙同学称量样品③隔绝空气加强热后剩余的固体，质量比原样品减小了c克，若该固体为纯金属铜，求样品③中氧化铜质量（m）的取值范围　 　。 （4）其中一位同学用上述实验中收集到的气体用如图所示装置进行模拟炼铁。反应前大玻璃管中加入铁的某种氧化物试样的质量为15.2克。加热前，应先往大玻璃管中通入气体的原因是　 　结束后，继续通入气体，直至大玻璃管冷却。此时NaOH溶液的质量增加了11克。推算该铁的氧化物的化学式中、的比为　 　（填最简整数比） 【答案】（1）3.072 （2）； （3） （4）防止气体不纯发生爆炸；。 8．（2024九上·台州月考）小金同学想实验探究甲烷气体还原氧化铜的生成物情况。 资料：黄色粉末碳化铝（Al4C3）与盐酸或硫酸在常温下可发生剧烈反应成甲烷气体。 （1）上图为小金设计的实验装置，如果用碳化铝与酸反应来制取甲烷气体，则以下气体发生装置中可以选用的是　 　； （2）乙装置中的浓硫酸的作用是　 　； （3）点燃丙中酒精灯之前要把甲乙丙装置中的空气排出，甲中产生气体后活塞K1、K2的关闭情况为____； A．K1、K2都关闭 B．K1、K2都打开 C．K1关闭，K2打开 D．K1打开，K2关闭 （4）把甲乙丙装置中的空气排出后，点燃丙中酒精灯，加热一段时间停止加热，继续通气，直到冷却。实验过程中记录的实验数据如下表： 装置 丙 丁 戊 己 实验前装置总质量/g 210 397.8 371.5 365 实验后装置总质量/g 207.2 399.6 372.6 365 若装置丙中的氧化铜只还原成铜，根据实验数据，请写出丙中反应的化学方程式　 　。 【答案】（1）B （2）干燥甲烷气体（3）D （4） 【解析】（1）碳化铝为黄色粉末， 剧烈反应成甲烷气体，不能用A装置，反应为固体和液体，不用加热不能用C装置。 （2浓硫酸具有吸水性，乙装置中浓硫酸的作用是干燥气体 （3）为保证排除装置内空气，且不影响后续测定，应先让甲产生气体，然后打开K1，关闭K2，空气从K1排走； （4）丙中CuO质量减少2.8g（减少质量为氧，对应氧化铜反应质量为14g），丁中浓硫酸吸收水增加质量1.8g， 戊中吸收二氧化碳质量增加1.1g。反应的氧化铜，产生的水以及二氧化碳质量比为140：18：11，设方程式中氧化铜，产生的水以及二氧化碳系数分别为abc，则80a：18b ： 44c=140：18：11，所以a：b：c=7：4：1，得到丙中反应的化学方程式为 。 9．某兴趣小组为证明CO作还原剂表现还原性，采用如图所示装置进行实验。 【查询资料】 Ⅰ.用甲酸与浓硫酸微热可生成CO，化学方程为HCOOHCO↑+H2O。 Ⅱ.HCOOH：熔点8.6℃，沸点100.8℃。 【实验装置】 请回答： （1）仪器a的名称是　 　，仪器b的名称是锥形瓶； （2）该兴趣小组方框A中需选择　 　（填“A1”、“A2”或“A3”）装置生成CO气体，然后与B装置对接完成实验； （3）写出B装置硬质玻璃管中发生反应的化学方程式　 　； （4）B装置硬质玻璃管中的现象是　 　，从C装置中出现澄清石灰水变浑浊现象同样可以证明CO具有还原性； （5）该小组经过交流讨论，得出该装置存在一定缺陷，具体是　 　。 【答案】（1）分液漏斗 （2）A2 （3）CO+CuOCu+CO2 （4）黑色固体变为红色 （5）C装置后面缺少尾气处理装置 【解析】（1）根据所学常见的化学仪器，可知仪器a为分液漏斗，仪器b为锥形瓶； （2）用甲酸与浓硫酸微热可生成CO，反应物有液体，并且反应条件是加热，故选A2装置； （3）B装置硬质玻璃管中发生一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：； （4）一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色的，铜是红色的，所以B中实验现象为：黑色固体变为红色；生成物中有二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊； （5）一氧化碳有毒，直接排放到空气中，会造成空气污染，所以该装置存在的缺陷为C装置后面缺少尾气处理装置。 10．（2024·温州三模）铁是人类社会使用最广泛的金属。图1是实验室模拟工业炼铁的装置。 （1）利用装置 A 制备 CO，反应原理是该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是　 　。(写1点) （2） 装置E 的作用是　 　。 （3）加热时C玻璃管中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析：若反应温度600℃<t<700℃，得到的固体有　 　(填化学式) （4）为提高铁的产率，可采取的措施是　 　。 【答案】（1）受热更均匀 （2）处理尾气，防止污染空气 （3）Fe3O4和FeO （4）温度高于850℃ 【解析】（1）A装置中采用的为水浴加热，该方法使装置受热更均匀； （2）一氧化碳有毒，会污染空气，且一氧化碳具有可燃性，则E装置可用于处理尾气，防止污染空气 （3）由图可知，当反应温度控制于600℃～700℃之间，得到的固体有Fe3O4和FeO； （4）由图可知，若想提高产率，应将温度高于850℃。 11．（2024·杭州会考）为进一步确定湖边收集的气体的组成，同学们进行了以下探究过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。 【提出猜想】收集的气体中可能含有CH4、CO2、CO和H2O。 【查阅资料】CO+CuOCu+CO2 CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O 【设计方案】：学习小组的同学经过讨论，设计了如图所示的装置进行“猜想”的实验探究。已知：储气袋存放湖边收集的气体；B中装有浓硫酸；C中装有CuO；D中盛装无水硫酸铜白色粉末；E中装有氢氧化钙溶液。 【讨论与交流】 （1）该系列装置还缺少尾气处理装置，写出一种你认为可行的尾气处理方法 （2）请你设计完成如图方框A内的实验方案(选用下列装置，按连接顺序填写) （3）若加热C后，D中出现白色粉末变蓝现象，则原混合气体中一定有　 　。 （4）老师认为以上设计仍有缺陷，不能确定CO气体是否存在。小金同学想通过定量实验的方法进行检验，于是对实验方案进行了改进，E装置中的试剂改为足量的氢氧化钠溶液，同时对D、E装置在实验前后的质量进行称量，数据计入下表中： 　 反应前 反应后 D装置 100g 103.6g E装置 120g 125.5g 你认为根据上述数据计算后能否得出原气体中含有CO的结论，并简要分析：　 　。 【答案】（1）点燃处理或用气球收集处理等（2）2、1、3（3）CH4 （4）能，由方程式可知，D装置增重质量为甲烷与氧化铜反应产生水的质量，同时生成二氧化碳质量为4.4克，而E装置增重质量为吸收二氧化碳质量，为5.5克（或不能，D装置增重质量为甲烷与氧化铜反应产生水的质量，同时生成二氧化碳质量为4.4克，E装置增重质量为吸收二氧化碳质量，为5.5克，有可能一部分来自于吸收空气中的二氧化碳） 【解析】（1）尾气是一氧化碳，具有可燃性，可以用点燃的方法处理尾气或或用气球收集； （2）在气体鉴别时应该先检验水，所以第一个放2无水硫酸铜，若有水则无水硫酸铜变蓝，再放1澄清石灰水检验二氧化碳，3氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，以防止后续对一氧化碳、甲烷的检验； （3）甲烷与氧化铜反应生成水，若加热C后，D中出现白色粉末变蓝现象，则原混合气体中一定含有甲烷； （4）CH4与CuO反应，生成3.6g水的同时会生成4.4g二氧化碳，而E增重5.5g，说明有CO与CuO反应生成了1.1gCO2，因此，原气体中含有CO。 12．小金为探究木炭与氧化铁反应的气体产物，选甲装置如下，B、D装置中药品足量，且反应充分。 【提出问题】炭和氧化铁反应生成的气体是什么? 【建立猜想】猜想一： CO： 猜想二： CO2； 猜想三： CO 和 CO2。 （1）【装置连接】按照C→　 　(选填“B→D”或“D→B”)→A 的顺序连接好装置。 （2）【收集证据】 定性判断 ①实验中观察到D中澄清石灰水变浑浊，则可以排除猜想　 　。 ②若猜想二正确，则C中发生反应的化学方程式为　 　。 （3）定量判断 反应前后各装置的质量变化如表。 　 B C D 反应前后的变化量 m1 m2 m3 若猜想三正确， 则理论上m2　 　m1+m3(选填“<”、“=”或“>”)。 【答案】（1）D→B（2）一；3C + 2Fe2O3=4Fe+ 3CO2（3）> 【解析】(1) 小金为探究木炭与氧化铁反应的气体产物， 先检查澄清石灰水，在检查一氧化碳，因为一氧化碳具有可燃性，可以用燃烧的方式验证，所以【装置连接】按照C→D→B→A 的顺序连接好装置。 (2) ①实验中观察到D中澄清石灰水变浑浊，则可以排除猜想一，说明气体中有二氧化碳； ②若猜想二正确，则C中发生反应的化学方程式为 3C + 2Fe2O3=4Fe+ 3CO2 (3) 若猜想三正确， 则理论上m2＞m1+m3，说明碳元素除了变成二氧化碳以外还变成了一氧化碳，因为减少的碳元素和氧元素的质量大于二氧化碳的质量； 13．（2024·舟山模拟）“绿水青山就是金山银山！”在习总书记的号召下，绿色环保意识早就深入我们的生活。我校某科学兴趣小组对某工厂排放的气体进行探究，猜想混合气体中可能含有一氧化碳、氢气、二氧化碳、水蒸气、甲烷中的一种或几种组成。设计了如图所示的装置，进行有关的实验探究。 提示：1．每步均完全反应或吸收 2．甲烷在加热条件下可以还原氧化铜，生成铜、二氧化碳和水。 请回答有关问题： （1）仅根据E装置中黑色粉末变红这一现象，能否证明混合气体中一定含有一氧化碳，请判断并说明理由　 　。 （2）若F中无水硫酸铜白色粉末不变蓝，G中的澄清石灰水变浑浊，则可燃气体中一定含有　 　；若F中无水硫酸铜白色粉末变蓝，G中的澄清石灰水变浑浊，清用表中实验数据进行分析，进入装置E中可燃气体的组成有　 　种。 称量项目 反应前 反应后 F玻璃管及所盛固体的质量 G洗气瓶和所盛石灰水的质量 【答案】（1）不能，氢气、甲烷也能还原氧化铜 （2）一氧化碳/；3 【解析】（1）氢气和甲烷也能与氧化铜反应生成铜， 仅根据E装置中黑色粉末变红这一现象，不能否证明混合气体中一定含有一氧化碳 。 （2）甲烷和氢气与氧化铜反应都会生成水， F中无水硫酸铜白色粉末不变蓝，说明没有水生成，G中的澄清石灰水变浑浊， 说明生成了二氧化碳，则可燃气体中一定含CO。F中增重质量为生成水的反应，G中增重质量为生成二氧化碳质量，由此可知，气体中氢元素质量为，气体中碳元素质量为，气体中碳、氢元素质量比为6：1，甲烷中碳、氢元素质量比为12：4＝3：1，则气体组成有一氧化碳和氢气、一氧化碳和甲烷、一氧化碳、氢气、甲烷三种。 14．（2024·滨江模拟）小江同学利用“氢气还原氧化铜的实验”测定水的组成。回答下列问题： （1）用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，并与氧化铜反应。写出氢气还原氧化铜的化学方程式　 　；从下列装置中选择并组装一套可以“随时控制反应的发生与停止”的装置，制取并收集干燥的氢气，正确的连接顺序为　 　(填接口处字母标号)； （2）利用如图装置测定水的组成(尾气处理装置及H2验纯等操作均未列出)；若装置A中的玻璃管和其中的物质在反应前后的质量差为m1，装置B和其中的物质在反应前后的质量差为m2，装置C和其中的物质在反应前后的质量差为m3，则水中H、O元素的质量比为　 　(用含m1、m2、m3的代数式表示)。 【答案】（1）H2+CuO=Cu+H2O；cdehg （2）(m2-m1)/m1 【解析】（1） 氢气还原氧化铜的生成铜和水，反应方程式为H2+CuOCu+H2O。制取氢气需选择固液常温型发生装置，要控制反应发生与停止，需 选择带多孔隔板的发生装置，收集干燥氢气，需先将气体通入浓硫酸，再利用向下排空气法收集，导管口连接顺序为 cdehg 。 （2） 装置A中的玻璃管和其中的物质在反应前后的质量差为m1， 氧化铜中氧元素质量为m1，该氧元素与氢元素结合成水， 装置B和其中的物质在反应前后的质量差为m2， 即生成水的质量为m2， 则水中H、O元素的质量比为 (m2-m1)/m1 。 15．已知 H2与菱铁矿(主要成分FeCO3，其他成分不参与反应)反应制成纳米铁粉。某小组进行探究并完成如下实验。 查阅资料：①H2能与CuO 反应生成H2O，H2O能使无水硫酸铜变蓝。 ②CO2 与无水硫酸铜不反应。 （1）某同学探究反应后气体成分，先将反应后气体通入无水硫酸铜，无水硫酸铜变蓝，证明气体中含有　 　；再通入足量的澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，反应方程式 为　 　。 （2）对剩余气体成分进行以下猜想： 猜想一：H2；猜想二：　 　； 猜想三：CO和H2。 浓H2SO4的作用：　 　。 甲中现象：　 　 乙中无水CuSO4变蓝 丙中变浑浊 猜想　 　正确 （3）热处理后的纳米铁粉能够除去地下水中的磷元素，450℃或者550℃热处理纳米铁粉的除磷率以及 pH值如右图所示，则　 　℃时以及　 　(选填“酸性”或“碱性”)处理效果更好。 【答案】（1）水蒸气；Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O （2）CO；干燥气体，防止影响氢气的鉴别；固体由黑色变为红色；三 （3）550；酸性 【解析】（1） H2O能使无水硫酸铜变蓝 ，实验中无水硫酸铜变蓝，证明气体中含有水蒸气；通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明产生气体中有二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 （2）由反应前后元素种类不变及另外两个猜想可知，猜想二为：CO。浓硫酸具有吸水性，实验中浓硫酸的作用是干燥气体，防止影响氢气的鉴别。CO与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，则甲中固体由黑色变为红色，氢气与氧化铜反应生成铜和水，由乙中硫酸铜变蓝，丙中石灰水变浑浊，可知，剩余气体为一氧化碳和氢气，即猜想三正确。 （3）由图示可知，当温度为550℃时以及pH小于7即呈酸性时，除磷率高，效果更好。 16．（2022·浙江）反应物的质量比不同可能会影响生成物的种类，为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小科设计了如下实验装置和方案（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行）： 【提出问题】碳和氧化铜反应生成的气体是什么？ 【作出猜想】猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。 从定性观察角度判断 （1）实验时，若A处黑色粉末变红，则说明碳具有　 　（填写性质）； （2）若观察到　 　（填写现象），则可排除猜想①。 从定量计算角度判断 用电子天平测定表格中的四个数据： 　 反应前的质量 反应后的质量 A（试管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+溶液） m3 m4 （3）若猜想②成立，则理论上（m4-m3）　 　（m1-m2）（选填“＜”“＞”或“=”），此时A中发生反应的化学方程式是　 　。 【答案】（1）acbd （2）B中澄清的石灰水变浑浊 （3）=；C+2CuO2Cu+CO2↑ 【解析】（1）氧化铜黑色，铜红色，粉末由黑色变为红色，说明氧化铜被还原为铜。使氧化铜还原的物质是碳，所以答案为：还原性 （2）若猜想①错误，那么气体中有 CO2 ， CO2 能使澄清石灰水变浑浊。所以答案为：B中澄清石灰水变浑浊。 （3）若猜想②成立，装置A减小的质量= m1-m2 ，就是产生的CO2 的质量； 装置B+C增加的质量= m4-m3 ，就是吸收二氧化碳的质量。所以第一空答案为“=”。 第二空答案为C+2CuO2Cu+CO2↑ 17．小乐查阅资料发现：氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜(Cu₂O)组成的混合物。于是她对反应产物的变化情况进行了如下探究：利用图甲所示实验装置，称取若干份质量均为0.6000g的氧化铜，在相同条件下分别用氢气还原不同时间并检测固体中氧化亚铜的质量。 （1）实验装置中通入氢气的导管末端应位于试管　 　(选填“①”“②”或“③”)处；在加热氧化铜前，需要先通一段时间的氢气，其目的是　 　。一段时间后观察到的现象是　 　。 （2）在相同条件下分别用氢气还原不同时间(t)，检测所得固体中氧化亚铜的质量(m)，结果如图乙所示。为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，可采取的措施是　 　。 （3）小乐对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设：经历两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。试根据图乙所示的探究结果计算分析，假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据　 　。 【答案】（1）①；除去试管内的空气，防止加热时发生爆炸；黑色固体变红，试管口有水珠 （2）加热条件下通入氢气足够长时间(合理即可) （3）如果分步进行，氧化亚铜最大质量应该是0.5400 g，而不是0.3218g(合理即可) 【解析】（1）为了将试管中空气排尽，氢气与氧化铜充分接触，实验装置中通入氢气的导管末端应位于试管①处； 氢气具有可燃性，加热氢气与氧气的混合物容易发生爆炸，在加热氧化铜前，需要先通一段时间的氢气，其目的是：排尽装置内空气防止爆炸。 （2）为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，应采取的措施是加热条件下通入氢气足够长时间，是因为加热时通入氢气时间越长，氧化亚铜质量越小。 （3）设分步进行，0.6000g的CuO和氢气反应生成氧化亚铜质量为x， 2CuO +H2 H2O+ Cu2O 160 　 144 0.6000g 　 x ， 解得：x=0.5400g， 结合图乙所示的探究结果计算分析，假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是：如果分步进行，氧化亚铜最大质量应该是0.5400g，而不是0.3218g。 18．（2023·杭州模拟）某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略） 信息1：难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和CO2； 信息2：CO2能与Zn反应生成CO气体； 信息3：酒精灯的加热温度400﹣500℃，酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右。 （1）D装置的加热必须在A和B装置加热一段时间后再进行，这样做的原因是　 　。 （2）装置C的作用是　 　，从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置可采取的改进措施是　 　。 （3）将研究小组分为两组，按上图所示装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物）。两组分别用产物进行以下实验： 步骤 操作 甲组现象 乙组现象 1 取黑色粉末加入盐酸 溶解，无气泡 溶解，有气泡 2 取步骤1中溶液，滴加硫氰化钾溶液 变红 无现象 则乙组装置D中反应的化学方程式为：　 　。 【答案】（1）排尽装置内的空气，避免一氧化碳与空气混合后受热发生爆炸 （2）吸收未完全反应的二氧化碳，避免对实验产生干扰；增加尾气处理装置 （3）3CO+Fe2O32Fe+3CO2 【解析】（1）一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热易发生爆炸， D装置的加热必须在A和B装置加热一段时间后再进行， 是为了 排尽装置内的空气，避免一氧化碳与空气混合后受热发生爆炸 ； （2）氢氧化钠能与二氧化碳反应，装置C是吸收未完全反应的二氧化碳，避免对实验产生干扰；该实验尾气中会含有CO，排放到空气中污染空气， 从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置需增加尾气处理装置； （3）装置D中发生的是一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应方程式为 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 。 19．（2022·长兴模拟）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。 [提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳？ [实验与讨论]①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。通入氮气的目的是　 　。 ②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。 ③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的　 　。 [实验求证)将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，若A中的固体选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若出现　 　现象，可说明气体样品中含有一氧化碳。 [实验反思]炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳与CuO的质量比，在下列数据中不可能的是　 　。 A.1：5B.1：8C.1：10D.1：15 【答案】排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；C；A中黑色固体变红或者B中澄清石灰水变浑浊(合理即可)；D 【解析】【实验与讨论】①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，通入氮气的目的是排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸。 ③除去气体样品中的二氧化碳，应将气体通入到氢氧化钠溶液中，由于一氧化碳的密度小于水的密度，可通过右边长导管将氢氧化钠排出，将气体收集在集气瓶中，所以最为合理装置是c； 【实验求证】为了验证生成的气体中是否含有一氧化碳，A中加入的固体是氧化铜，则在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，若观察到A中的黑色粉末慢慢变成红色，B中澄清的石灰水变浑浊，可说明气体样品中含有一氧化碳； 【实验反思】碳和氧化铜反应的化学方程式及其质量关系为： 2CuO+C2Cu+CO2↑ 160   12 碳与氧化铜前后完全反应时质量比是3：40，生成的二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，因此反应时消耗碳与氧化铜的质量之比大于3：40，即大于0.075。 A.1：5=0.2＞0.075，有可能； B.1：8=0.125＞0.075，有可能； C.1：10=0.1＞0.075，有可能； D.1：15≈0.067＜0.075，没有可能。 故选D。 20．（2022·宁波模拟）还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 资料：①Fe，FexCy 在加热时与O2 反应能生成相应氧化物。 ②FexCy不与酸反应。 实验1：取29.52g 样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1.00gH2。 实验2：另取29.52g 样品，按如图进行实验。 表：装置A 和B 的质量变化 装置 A B 反应前 300.00 400.00 反应后 m 400.44 实验后A 中固体全部变为红棕色，装置A、B 的质量变化如上表。 （1）装置C 的作用是　 　。 （2）FexCy 中，x：y＝　 　。表中m 的值是　 　。 【答案】（1）阻止空气中的水和二氧化碳进入B装置，影响实验的准确性 （2）5：2；312.48 【解析】（1）装置C 的作用是：阻止空气中的水和二氧化碳进入B装置，影响实验的准确性。 （3）设铁质量为x， Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑， 56 2 x 1.00g ； 解得：x=28g， 反应生成二氧化碳质量：400.44g-400.00g=0.44g， 碳元素质量：， 样品中FexCy中铁元素质量：29.52g-28g-0.12g=1.40g， FexCy中，， 设A装置增大质量为x， 样品中铁元素质量：29.52g-0.12g=29.4g， 由2Fe～Fe2O3可知， 2Fe～Fe2O3，固体质量增大 112 160 160-112=48 29.4g x ； 解得：x=12.6g， 表中m的值是：300.00+12.6-0.12=312.48。 21．（2022·舟山模拟）某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图所示的探究： （猜想）把氧化铜还原成铜的物质是：猜想Ⅰ、石墨棒；猜想Ⅱ、　 　。 ⑴（实验）用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末　 　，那么猜想Ⅱ不成立。 ⑵（结论）石墨棒能使氧化铜还原成铜。 ⑶（改进）把石墨棒换成铝粉，重复上述操作，又获成功。改进后的实验证明，铝粉能还原氧化铜，并生成氧化铝。其反应的化学方程式是　 　。 ⑷（拓展）如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。说明物质间反应的难易和剧烈程度与　 　有关。 【答案】铝箔；（实验）没有变红；3CuO+2Al 3Cu+Al2O3；物体颗粒大小 【解析】（猜想）由所给物质可推辞，把氧化铜还原成铜的物质可能是石墨棒或铝箔。 （1） 猜想Ⅱ不成立，即铝不能使氧化铜还原成铜，则用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末不会变红； （3） 铝粉还原氧化铜，生成氧化铝和铜，反应方程式为3CuO+2Al 3Cu+Al2O3 ； （4） 如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。说明物质间反应的难易和剧烈程度与物质颗粒大小有关。 22．（2022·义乌模拟）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?　 　。 【答案】（1）碱石灰 （2）质量减少 （3）防止液体倒吸 （4）收集起来或利用导管引入C或D的火焰处等 【解析】（1） 为确保制得较纯净的CO，还需在C、D间加装吸收二氧化碳的装置，应盛放碱石灰； （2）CO与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，铁矿石颜色发生变化且质量减少，证明铁矿石一定被还原了； （3）加热装置停止加热时要防止发生倒吸现象，所以该实验中先熄灭C、D中的酒精喷灯，待装置冷却后再停止滴加稀盐酸 ； （4） 从提高能源利用率的角度出发，对E装置中排出的尾气可收集起来或利用导管引入C或D的火焰处。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题17 还原剂与金属冶炼实验 一、三大还原剂与金属冶炼实验原理 1. 氢气（H₂）还原金属氧化物 反应示例：H2+CuOCu+H2O 操作要点：实验前需验纯H₂（防爆炸）； 反应顺序：先通H₂排尽空气→加热→停止加热→继续通H₂至冷却（防Cu被氧化）。 现象：黑色CuO变红，试管口出现水珠。 2. 一氧化碳（CO）还原金属氧化物 反应示例：CO+CuOCu+CO2 操作要点：CO需处理尾气（点燃或收集，防污染）；装置中澄清石灰水用于检验CO₂生成。 现象：黑色固体变红，石灰水变浑浊。 3. 碳（C）还原金属氧化物 反应示例：C+2CuO2Cu+CO2↑ 操作要点：固体反应需高温条件；反应后导管需先移出石灰水再撤酒精灯（防倒吸）。 现象：黑色固体变红，生成气体使石灰水变浑浊。 一、高频题型与解题策略 1. 反应终点判断与图像分析 题型示例：分析pH或气体体积随还原剂加入量的变化曲线，判断完全反应点（如H₂还原CuO的pH=7对应终点）。 图像题需关注拐点：如CO还原Fe₂O₃时，第一个拐点对应Fe³⁺→Fe²⁺，第二个拐点对应Fe²⁺→Fe。 2. 气体检验与尾气处理 CO₂检验：通入澄清石灰水变浑浊（反应式：Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O）。 H₂检验：点燃气体产生淡蓝色火焰，或通过无水硫酸铜验证生成水。 CO尾气处理：点燃或收集（防中毒）。 3. 实验设计与装置评价 题型示例：设计实验验证金属活动性（如Fe、Cu、Ag），需基于置换反应选择试剂（Fe与CuSO₄溶液反应析出Cu）； 评价装置合理性：如CO还原CuO需尾气处理，H₂还原需防倒吸。 4. 成分分析与定量计算 溶质判断：如H₂还原CuO后溶液中可能含未反应的H₂SO₄或生成的CuSO₄； 计算题：根据生成CO₂质量计算CuO纯度 纯度=实际生成CO₂质量理论CO₂质量×100%纯度=理论CO₂质量实际生成CO₂质量×100%。 三、答题策略与易错提醒 1、分阶段分析反应： 如CO还原Fe₂O₃分三阶段：Fe³⁺→Fe²⁺→Fe，需结合颜色变化（红棕→黑色）和气体量变化判断。 2、排除干扰因素： 验证H₂时需先除H₂O（用浓硫酸干燥）； CO还原实验中，CO₂可能来自矿石分解或反应生成，需设计对照实验。 3、实验操作规范： 点燃可燃气体前必须验纯（H₂、CO）； 固体加热时试管口略向下倾斜（防冷凝水倒流）。 4、易错点： 误将CO与金属氧化物的反应条件写为“高温”（应为“加热”）； 混淆C与CO₂的反应（C + CO₂ → 2CO，用于除杂 1．（2025·临平模拟）某混合气体X由 (水蒸气)中的两种或两种以上组成，某小组同学为确定该气体成分进行了如下探究(假设每步反应均完全)。 请回答： （1）若加热前往图甲 B装置中直接通入混合气体，则混合气体成分中能被直接检验确定有无的气体是　 　。 （2）在图甲B装置前的虚线框内增加一个图乙A装置后进行实验，出现的现象是：A中溶液变浑浊，B中黑色粉末变红色，C中白色粉末变蓝，D中溶液变浑浊。 ①图乙 A装置在实验中的作用是　 　。 ②实验中能证明CO存在的证据是　 　。 （3）若要实现对四种气体的全部检验，对图乙、图甲合成后的装置还需要进一步改进，请你提出改进建议　 　。 2．（2025·衢州模拟）如图是进行一氧化碳与氧化铜反应的改进装置。请回答： （1）图中A装置的名称是　 　。 （2）实验中利用了CO的　 　(选填“氧化性”或“还原性”)。 （3）实验中发现试管和烧杯中的饱和澄清石灰水均变浑浊，则烧杯中的澄清石灰水变浑浊的原因是　 　。 （4）资料1：实验过程中，一氧化碳和氧化铜反应不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜(红色固体)；资料2：氧化亚铜能与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成蓝色溶液。 为探究反应生成的红色固体中是否含有氧化亚铜，小科进一步设计实验方案：待充分反应使黑色粉末全部消失，冷却后取出反应后的样品于试管中，　 　。(请补全实验方案，写出具体的操作方法和判断的依据) 3．（2024九下·拱墅开学考）氢能是最理想的清洁能源，制氢技术一直是开发氢能的研究热点。 甲烷化学链制氢：以Fe2O3为载氧体，CH4、水蒸气、空气为原料，主要工艺如图1所示。 （1）“燃料反应器”中，发生反应的化学方程式为：3CH4+4Fe2O3 8Fe+3CO2+6H2O，发生还原反应的物质是　 　。 （2）“蒸气反应器”中，高温条件下制取H2的化学方程式为　 　。如图2是采用不同载氧体制氢时H2产量和纯度对比图，对比Fe2O3，能同时提高H2产量和纯度的载氧体是　 　（填字母）。 A.Fe2O3﹣Ni B.Fe2O3﹣Ce C.Fe2O3﹣Zn D.Fe2O3﹣Cu （3）“空气反应器”中，发生的反应属于　 　（填基本反应类型）。 4．（2025·浙江模拟）麦片因营养丰富，成为很多人早餐的首选。为了验证某品牌麦片是否含“铁粉”，小科进行了实验验证： 步骤1：将这种麦片和蒸馏水倒入打浆机中打成浆后，转移到密封袋中。 步骤2：摇晃密封袋约30秒，将磁铁贴紧密封袋一侧吸附。此时在磁铁下方肉眼可见被磁铁吸出的黑色颗粒。 （1）为进一步确定黑色颗粒的成分，小科设计了下列实验方案，请你一起参与探究活动。 资料：铁粉和四氧化三铁都是黑色粉末，都能被磁铁吸引，都能与酸反应但现象不同。 【猜想】黑色粉末可能是： a.全部是 Fe； b.全部是 Fe3O4， c. Fe和 Fe3O4都有。 实验操作 实验现象 实验结论 1.取少量黑色粉末于试管中，加入　 　。 有气泡产生 黑色粉末中含有 Fe （2）小科再取黑色粉末，进行如右图的操作： 若猜想c成立，则右图实验中的现象为　 　。 （3）【讨论交流】从环保角度看，该装置的缺陷是　 　。 5．（2022·浙江）已知木炭粉和 Fe2O3反应的化学方程式为 某同学设计一个实验，证明氧化铁中含有氧元素，并测定氧化铁中氧元素的质量分数，实验装置如图所示。 （1）实验中，盛放澄清石灰水的烧杯中出现的现象是　 　。 （2）实验中通入的气体是纯净干燥的 N2，写出不用空气的主要理由：　 　，实验也不能用潮湿的氮气，原因是　 　。 （3）如用3.2g氧化铁与木炭粉的混合物反应，测得澄清石灰水增重1.32g，则氧化铁中氧元素的质量分数为　 　。 6．（2022·浙江模拟）(江苏启东中学提前招生)某化学活动兴趣小组的同学进行木炭还原CuO的探究实验，生成物是红色固体和无色气体。他们查阅资料后得知氧化亚铜(Cu2O)为红色固体，猜测反应物比例不同，产物也会不同。因此，生成物中有CO2、CO和 Cu，固体还可能有Cu2O。又知Cu2O能和常见的酸(HNO3除外)反应生成Cu2+和 Cu。为此，请你和他们一起进行如下探究。 （1）探究气体中是否有CO气体。甲同学设计的方案是：先将气体通过足量的NaOH溶液，干燥后再通过灼热的 CuO，未反应完的气体直接排放到空气中。 ①甲同学实验后如果有　 　色固体生成，说明一定含有CO气体； ②上述实验方案中可选用的一种气体干燥剂是　 　； ③甲同学设计的实验方案有无不足之处? 若有，请你指出有何不良后果，并提出改进方案；若没有，该问不需作答。　 　，　 　。 （2）探究红色固体中是否有 Cu2O。在如下方法中： a.上网查询 b.实验 c.请教老师 你认为最能解决实际问题的方法是　 　(选填序号)。 7．（2023·绍兴会考）有三份不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①、②、③。甲、乙、丙三位同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。 [已知稀，炭粉不与稀硝酸反应] （1）甲同学取样品①隔绝空气加强热，恰好完全反应，生成的气体能被氢氧化钠溶液完全吸收。将所得固体，置于足量的稀硝酸中微热，产生1.2克气体，则样品①中氧化铜的质量为　 　克。 （2）乙同学取样品②a克隔绝空气加强热，生成的气体不能使澄清石灰水变浑浊，请写出加强热反应的化学方程式　 　。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有b克固体剩余样品②中氧化铜质量为　 　克（以含的代数式表示）。 （3）丙同学称量样品③隔绝空气加强热后剩余的固体，质量比原样品减小了c克，若该固体为纯金属铜，求样品③中氧化铜质量（m）的取值范围　 　。 （4）其中一位同学用上述实验中收集到的气体用如图所示装置进行模拟炼铁。反应前大玻璃管中加入铁的某种氧化物试样的质量为15.2克。加热前，应先往大玻璃管中通入气体的原因是　 　结束后，继续通入气体，直至大玻璃管冷却。此时NaOH溶液的质量增加了11克。推算该铁的氧化物的化学式中、的比为　 　（填最简整数比） 8．（2024九上·台州月考）小金同学想实验探究甲烷气体还原氧化铜的生成物情况。 资料：黄色粉末碳化铝（Al4C3）与盐酸或硫酸在常温下可发生剧烈反应成甲烷气体。 （1）上图为小金设计的实验装置，如果用碳化铝与酸反应来制取甲烷气体，则以下气体发生装置中可以选用的是　 　； （2）乙装置中的浓硫酸的作用是　 　； （3）点燃丙中酒精灯之前要把甲乙丙装置中的空气排出，甲中产生气体后活塞K1、K2的关闭情况为____； A．K1、K2都关闭 B．K1、K2都打开 C．K1关闭，K2打开 D．K1打开，K2关闭 （4）把甲乙丙装置中的空气排出后，点燃丙中酒精灯，加热一段时间停止加热，继续通气，直到冷却。实验过程中记录的实验数据如下表： 装置 丙 丁 戊 己 实验前装置总质量/g 210 397.8 371.5 365 实验后装置总质量/g 207.2 399.6 372.6 365 若装置丙中的氧化铜只还原成铜，根据实验数据，请写出丙中反应的化学方程式　 　。 9．某兴趣小组为证明CO作还原剂表现还原性，采用如图所示装置进行实验。 【查询资料】Ⅰ.用甲酸与浓硫酸微热可生成CO，化学方程为HCOOHCO↑+H2O。 Ⅱ.HCOOH：熔点8.6℃，沸点100.8℃。 【实验装置】 请回答： （1）仪器a的名称是　 　，仪器b的名称是锥形瓶； （2）该兴趣小组方框A中需选择　 　（填“A1”、“A2”或“A3”）装置生成CO气体，然后与B装置对接完成实验； （3）写出B装置硬质玻璃管中发生反应的化学方程式　 　； （4）B装置硬质玻璃管中的现象是　 　，从C装置中出现澄清石灰水变浑浊现象同样可以证明CO具有还原性； （5）该小组经过交流讨论，得出该装置存在一定缺陷，具体是　 　。 10．（2024·温州三模）铁是人类社会使用最广泛的金属。图1是实验室模拟工业炼铁的装置。 （1）利用装置 A 制备 CO，反应原理是该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是　 　。(写1点) （2） 装置E 的作用是　 　。 （3）加热时C玻璃管中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析：若反应温度600℃<t<700℃，得到的固体有　 　(填化学式) （4）为提高铁的产率，可采取的措施是　 　。 11．（2024·杭州会考）为进一步确定湖边收集的气体的组成，同学们进行了以下探究过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。 【提出猜想】收集的气体中可能含有CH4、CO2、CO和H2O。 【查阅资料】CO+CuOCu+CO2 CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O 【设计方案】：学习小组的同学经过讨论，设计了如图所示的装置进行“猜想”的实验探究。已知：储气袋存放湖边收集的气体；B中装有浓硫酸；C中装有CuO；D中盛装无水硫酸铜白色粉末；E中装有氢氧化钙溶液。 【讨论与交流】 （1）该系列装置还缺少尾气处理装置，写出一种你认为可行的尾气处理方法 （2）请你设计完成如图方框A内的实验方案(选用下列装置，按连接顺序填写) （3）若加热C后，D中出现白色粉末变蓝现象，则原混合气体中一定有　 　。 （4）老师认为以上设计仍有缺陷，不能确定CO气体是否存在。小金同学想通过定量实验的方法进行检验，于是对实验方案进行了改进，E装置中的试剂改为足量的氢氧化钠溶液，同时对D、E装置在实验前后的质量进行称量，数据计入下表中： 　 反应前 反应后 D装置 100g 103.6g E装置 120g 125.5g 你认为根据上述数据计算后能否得出原气体中含有CO的结论，并简要分析：　 　。 12．小金为探究木炭与氧化铁反应的气体产物，选甲装置如下，B、D装置中药品足量，且反应充分。 【提出问题】炭和氧化铁反应生成的气体是什么? 【建立猜想】猜想一： CO： 猜想二： CO2； 猜想三： CO 和 CO2。 （1）【装置连接】按照C→　 　(选填“B→D”或“D→B”)→A 的顺序连接好装置。 （2）【收集证据】 定性判断①实验中观察到D中澄清石灰水变浑浊，则可以排除猜想　 　。 ②若猜想二正确，则C中发生反应的化学方程式为　 　。 （3）定量判断反应前后各装置的质量变化如表。 　 B C D 反应前后的变化量 m1 m2 m3 若猜想三正确， 则理论上m2　 　m1+m3(选填“<”、“=”或“>”)。 13．（2024·舟山模拟）“绿水青山就是金山银山！”在习总书记的号召下，绿色环保意识早就深入我们的生活。我校某科学兴趣小组对某工厂排放的气体进行探究，猜想混合气体中可能含有一氧化碳、氢气、二氧化碳、水蒸气、甲烷中的一种或几种组成。设计了如图所示的装置，进行有关的实验探究。 提示：1．每步均完全反应或吸收 2．甲烷在加热条件下可以还原氧化铜，生成铜、二氧化碳和水。 请回答有关问题： （1）仅根据E装置中黑色粉末变红这一现象，能否证明混合气体中一定含有一氧化碳，请判断并说明理由　 　。 （2）若F中无水硫酸铜白色粉末不变蓝，G中的澄清石灰水变浑浊，则可燃气体中一定含有　 　；若F中无水硫酸铜白色粉末变蓝，G中的澄清石灰水变浑浊，清用表中实验数据进行分析，进入装置E中可燃气体的组成有　 　种。 称量项目 反应前 反应后 F玻璃管及所盛固体的质量 G洗气瓶和所盛石灰水的质量 14．（2024·滨江模拟）小江同学利用“氢气还原氧化铜的实验”测定水的组成。回答下列问题： （1）用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，并与氧化铜反应。写出氢气还原氧化铜的化学方程式　 　；从下列装置中选择并组装一套可以“随时控制反应的发生与停止”的装置，制取并收集干燥的氢气，正确的连接顺序为　 　(填接口处字母标号)； （2）利用如图装置测定水的组成(尾气处理装置及H2验纯等操作均未列出)；若装置A中的玻璃管和其中的物质在反应前后的质量差为m1，装置B和其中的物质在反应前后的质量差为m2，装置C和其中的物质在反应前后的质量差为m3，则水中H、O元素的质量比为　 　(用含m1、m2、m3的代数式表示)。 15．已知 H2与菱铁矿(主要成分FeCO3，其他成分不参与反应)反应制成纳米铁粉。某小组进行探究并完成如下实验。 查阅资料：①H2能与CuO 反应生成H2O，H2O能使无水硫酸铜变蓝。 ②CO2 与无水硫酸铜不反应。 （1）某同学探究反应后气体成分，先将反应后气体通入无水硫酸铜，无水硫酸铜变蓝，证明气体中含有　 　；再通入足量的澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，反应方程式 为　 　。 （2）对剩余气体成分进行以下猜想： 猜想一：H2；猜想二：　 　； 猜想三：CO和H2。 浓H2SO4的作用：　 　。 甲中现象：　 　 乙中无水CuSO4变蓝 丙中变浑浊 猜想　 　正确 （3）热处理后的纳米铁粉能够除去地下水中的磷元素，450℃或者550℃热处理纳米铁粉的除磷率以及 pH值如右图所示，则　 　℃时以及　 　(选填“酸性”或“碱性”)处理效果更好。 16．（2022·浙江）反应物的质量比不同可能会影响生成物的种类，为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小科设计了如下实验装置和方案（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行）： 【提出问题】碳和氧化铜反应生成的气体是什么？ 【作出猜想】猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。 从定性观察角度判断 （1）实验时，若A处黑色粉末变红，则说明碳具有　 　（填写性质）； （2）若观察到　 　（填写现象），则可排除猜想①。 从定量计算角度判断 用电子天平测定表格中的四个数据： 　 反应前的质量 反应后的质量 A（试管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+溶液） m3 m4 （3）若猜想②成立，则理论上（m4-m3）　 　（m1-m2）（选填“＜”“＞”或“=”），此时A中发生反应的化学方程式是　 　。 17．小乐查阅资料发现：氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜(Cu₂O)组成的混合物。于是她对反应产物的变化情况进行了如下探究：利用图甲所示实验装置，称取若干份质量均为0.6000g的氧化铜，在相同条件下分别用氢气还原不同时间并检测固体中氧化亚铜的质量。 （1）实验装置中通入氢气的导管末端应位于试管　 　(选填“①”“②”或“③”)处；在加热氧化铜前，需要先通一段时间的氢气，其目的是　 　。一段时间后观察到的现象是　 　。 （2）在相同条件下分别用氢气还原不同时间(t)，检测所得固体中氧化亚铜的质量(m)，结果如图乙所示。为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，可采取的措施是　 　。 （3）小乐对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设：经历两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。试根据图乙所示的探究结果计算分析，假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据　 　。 18．（2023·杭州模拟）某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略） 信息1：难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和CO2； 信息2：CO2能与Zn反应生成CO气体； 信息3：酒精灯的加热温度400﹣500℃，酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右。 （1）D装置的加热必须在A和B装置加热一段时间后再进行，这样做的原因是　 　。 （2）装置C的作用是　 　，从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置可采取的改进措施是　 　。 （3）将研究小组分为两组，按上图所示装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物）。两组分别用产物进行以下实验： 步骤 操作 甲组现象 乙组现象 1 取黑色粉末加入盐酸 溶解，无气泡 溶解，有气泡 2 取步骤1中溶液，滴加硫氰化钾溶液 变红 无现象 则乙组装置D中反应的化学方程式为：　 　。 19．（2022·长兴模拟）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。 [提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳？ [实验与讨论]①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。通入氮气的目的是　 　。 ②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。 ③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的　 　。 [实验求证)将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，若A中的固体选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若出现　 　现象，可说明气体样品中含有一氧化碳。 [实验反思]炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳与CuO的质量比，在下列数据中不可能的是　 　。 A.1：5B.1：8C.1：10D.1：15 20．（2022·宁波模拟）还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 资料：①Fe，FexCy 在加热时与O2 反应能生成相应氧化物。 ②FexCy不与酸反应。 实验1：取29.52g 样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1.00gH2。 实验2：另取29.52g 样品，按如图进行实验。 表：装置A 和B 的质量变化 装置 A B 反应前 300.00 400.00 反应后 m 400.44 实验后A 中固体全部变为红棕色，装置A、B 的质量变化如上表。 （1）装置C 的作用是　 　。 （2）FexCy 中，x：y＝　 　。表中m 的值是　 　。 21．（2022·舟山模拟）某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图所示的探究： （猜想）把氧化铜还原成铜的物质是：猜想Ⅰ、石墨棒；猜想Ⅱ、　 　。 ⑴（实验）用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裹。按上述操作步骤实验，黑色粉末　 　，那么猜想Ⅱ不成立。 ⑵（结论）石墨棒能使氧化铜还原成铜。 ⑶（改进）把石墨棒换成铝粉，重复上述操作，又获成功。改进后的实验证明，铝粉能还原氧化铜，并生成氧化铝。其反应的化学方程式是　 　。 ⑷（拓展）如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。说明物质间反应的难易和剧烈程度与　 　有关。 22．（2022·义乌模拟）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?　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $$