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2.5 物质的转化（2）
一、单选题
1.关于下列物质的转化过程：H2→H2O，CO →CO2 ， C→ CO2说法不正确的是( )
A. 都能通过化合反应实现 B. 都能通过置换反应实现
C. 都能通过和单质反应实现 D. 变化前后都有元素化合价改变
2.甲、乙、丙有如图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去)，下列各组物质按照甲、乙、丙的顺序不符合要求的是( )
A. C、CO、CO2 B. H2O2、H2O、O2 C. KOH、K2CO3、KNO3 D. Fe2O3、FeCl3、Fe(OH)3
3.下列实验 ，不能达到实验目的的是( )。
A.用酚酞试液鉴别稀硫酸和氯化钠溶液
B.用燃着的木条置于集气瓶口检验CO2是否集满
C.检验未知溶液是否含有Cl- ， 先加AgNO3溶液，再加稀硝酸
D.用锌粒和稀硫酸反应制取氢气
4.（2021·余杭模拟）对于H2、CO还原氧化铜的实验，下列说法错误的是（ ）
A. 实验均需加热 B. 实验均需对尾气进行处理
C. 实验均有紫红色固体生成 D. H2和CO均体现出还原性
5.根据图中提供的信息可知，黑色粉末是( )。
A.CuO B.C C.CuO和C D.Fe2O3和C
6.（2021·嵊州模拟）如图为一氧化碳还原氧化铜的实验装置。下列说法正确的是（ ）
A. 实验中可观察到玻璃管中的黑色固体变红色
B. 该实验说明一氧化碳具有还原性，没有可燃性
C. 该实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊来判断反应是否发生
D. 为防止发生爆炸，实验前应先加热玻璃管，再通入CO气体
7.（2021九下·富阳期中）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知：HCOOH H2O+CO↑，下列说法错误的是（ ）
A.在盛有澄清石灰水的试管中进行的化学反应的方程式是CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
B.气球的作用是收集尾气，防止污染空气
C.实验过程中，可以观察到黑色固体变成红色
D.该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应
8.（2021九下·金华月考）氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A. 实验时都应该先通入气体一段时间后再加热，防止发生爆炸
B. 甲试管口略向下倾斜，乙玻璃管保持水平，主要是因为两种气体的密度不同
C. 两者都可以通过观察黑色固体颜色的变化判断反应是否发生
D. 乙中有尾气处理装置，是因为一氧化碳有毒
9.关于氮的变化关系示意图如图所示，则下列说法中不正确的是( )
A. 路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B. 路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C. 上述所有变化都是化学变化 D. 上述反应中①②③均属于氮的固定
10.（2020九上·滨江月考）现有铁、氧化铁、稀硫酸、氢氧化钙、碳酸钠溶液等五种物质，存在着如图所示的相互反应或转化关系（图中“﹣”表示物质间可以发生化学反应，“→”表示物质间存在相应的转化关系）。下列判断合理的是（ ）
A. 丙可能是碳酸钠溶液 B. 丁可能是氢氧化钙溶液
C. 乙必须通过置换反应转化为铁 D. 甲和丁的反应一定是中和反应
11.（2020九上·余姚月考）某同学利用如图装置测定 CuO样品中氧化铜的质量分数，已知实验中 CuO样品的质量为 15g，样品中 CuO反应完全，杂质不参与反应，U形管中干燥剂足量且吸收完全，该小组经过规范的实验操作后得到了如表所示的实验数据：
有关该实验的说法中正确的是( )
反应前 反应后
①B 装置的质量/g 45.5 43.9
②C 装置的质量/g 100.5 103.2
A. 实验时应先点燃酒精灯，再通入H2
B. 该实验缺少尾气处理装置
C. 完全反应后 B 中减少的质量等于反应生成水的质量
D. 选用第①组数据计算氧化铜的质量分数得到的结果更准确
二、填空题
12.（2021九上·宁波月考）已知某金属X有下列相关信息：①它的主要矿物的化学成分是X2O3；②它主要通过加热还原法冶炼而成；③它的年产量在所有金属中居首位。
（1）.据此推断X是_____。
A. 钛 B. 铁 C. 铝 D. 铜
（2）.高炉是炼制金属X的主要装置。原材料按比例由高炉顶端加入，从下方的进风口鼓入热空气，使焦炭燃烧产生CO并放出大量的热。矿石中的X2O3与CO反应生成铁，请写出上述两个化学方程式中的任一个 。
13.现有A、B、C三种物质，已知A为一种氯化物，B为一种钠盐，C为一种碱。如图表示无明显现象的是A、B、C的溶液两两反应的实验现象。
请根据有关实验现象回答下列问题。
（1）A物质为________，D物质为________。
（2）B和C反应的化学方程式：________。
（3）A溶液与洁净的铁丝反应的化学方程式：________ 。
14.某兴趣小组利用如图所示装置进行实验，探究炼铁的化学原理。
（1）在点燃酒精喷灯前，先通入一氧化碳的目的是________
（2）观察到的现象是________。写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式：________．
（3）装置中导管末端加一点燃的酒精灯的目的是________
15.氢气还原氧化铜的实验装置如图所示，请回答下列问题。
（1）描述实验现象：________。
（2）通入氢气前应先检验________，试管口略向下倾斜的作用是________。
（3）本实验的步骤依次为：①装氧化铜；②固定试管；③通入氢气；④加热；⑤停止加热；⑥停止通氢气。如果③④两步颠倒，后果是________
（4）铜在空气中加热很容易氧化变成氧化铜，为了避免这样的情况出现，在实验过程中要注意：________
三、实验探究题
16.（2021·丽水模拟）获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后，学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品进行成分探究。兴趣小组经资料查询，通常瓦斯气体中可能含有CO、CO2、CH4等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种， 兴趣小组的同学将安全处理后的混合气体，按下图装置进行了实验：(已知：CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O)
（1）装置B的作用是________；
（2）装置C中黑色的CuO变红，同学甲认为，只从装置C的现象判断，不能说明该气体中一定含有CH4 ，因为还可能发生的化学反应是(写出化学方程式) ________；
（3）装置D中浓硫酸因吸收水分而增重，同学乙认为，以上实验装置需要在 ________(填字母序号)间再增加一个装置D，重新进行实验，才能证明含有CH4；
（4）小组通过改进后的装置再次进行了实验探究，装置A和E中澄清石灰变浑浊，装置B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成红色，装置D的质量增加了，根据观察装置A、B、C、D、E的现象，________(填“能“或“不能"确定该气体样品中含有的物质。
17.（2020九上·杭州期中）某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种，某学习小组的同学为了研究气体的组成，设计了如图装置进行实验（夹持装置已省略）．实验后发现A装置中溶液变浑浊，C中的固体由黑色变红色，D中的固体由白色变蓝色，F装置中有水流入烧杯。
在反应前后对C、D装置进行了质量的测量（各步反应均完全），测量结果如下表：
反应前后 反应前 反应后
C装置中试管与固体的总质量(克) a c
D装置中U形管与固体的总质量(克) b d
请分析回答下列问题：
（1）请写出A装置中反应的化学方程式________。
（2）一定能证明混合气体中有氢气存在的实验现象是________。
（3）F装置的作用：①“抽气”；②________。
（4）证明原混合气体中有CO存在的定量关系是________（用字母a、b、c、d表示．）
18.（2021九下·慈溪月考）利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气；盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好。实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b。请联系所学知识回答下列问题：
（1）该实验过程中可以观察到的现象有：________。
（2）实验结束时，应先打开a通入氮气，再________，继续通氮气直至装置冷却。
（3）待试管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红。
（提出问题）炼出来的黑色粉末的成分是什么呢？
（查阅资料）在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余都是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性。
（综合探讨）同学们得出此次炼铁得到的生成物是________。
四、解答题
19.铁粉和硫化亚铁都是黑色粉末。硫化亚铁难溶于水，易溶于稀硫酸并产生有臭鸡蛋味的硫化氢气体。请设计并简述2种鉴别铁粉和硫化亚铁的方法。
20.（2020九上·鄞州月考）I．同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多，小明结合所学知识，设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。他称取10.0g赤铁矿，当赤铁矿中的Fe2O3全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量。质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）．
（1）图中酒精灯的作用是________。
（2）该赤铁矿中Fe2O3的质量分数是多少？（需有计算过程）。
（3）II．在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线。如图2所示。根据图象分析。
写出P点时固体主要成分的化学式________。
（4）此时至少消粍CO的质量是多少？（列方程式计算）
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2.5 物质的转化（2）
一、单选题
1.关于下列物质的转化过程：H2→H2O，CO →CO2 ，C→ CO2说法不正确的是( )
A. 都能通过化合反应实现 B. 都能通过置换反应实现
C. 都能通过和单质反应实现 D. 变化前后都有元素化合价改变
【答案】 B
【解析】根据氢气、一氧化碳和碳的化学性质分析，结合化合反应、置换反应的定义、化合价的计算方法解答。
【解答】A、氢气转化成水、一氧化碳和碳转化为二氧化碳，都可与氧气通过化合反应完成，不符合题意；
B、一氧化碳转化成二氧化碳不能由置换反应实现，符合题意；
C、氢气转化成水、一氧化碳和碳转化为二氧化碳，都可与氧气单质发生反应完成，不符合题意；
D、氢气转化成水、一氧化碳和碳转化为二氧化碳变化前后都有元素化合价的变化，不符合题意；
故选B。
2.甲、乙、丙有如图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去)，下列各组物质按照甲、乙、丙的顺序不符合要求的是( )
A. C、CO、CO2 B. H2O2、H2O、O2 C. KOH、K2CO3、KNO3 D. Fe2O3、FeCl3、Fe(OH)3
【答案】 C
【解析】根据各项中所给物质的性质分析，结合题中框图的转化关系，判断反应是否发生。
【解答】A、碳在氧气中不充分燃烧，生成一氧化碳，一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳反应可生成一氧化碳，不符合题意；
B、过氧化氢分解生成水和氧气，水通电分解生成氢气和氧气，氧气与氢气燃烧生成水，不符合题意；
C、氢氧化钾与 二氧化碳反应可生成碳酸钾，碳酸钾与硝酸反应可生成硝酸钾，硝酸钾不能转化成碳酸钾，符合题意；
D、氧化铁与盐酸反应生成氯化铁，氯化铁与氢氧化钠反应可生成氢氧化铁，氢氧化铁与盐酸反应可生成氯化铁，不符合题意；
故选C。
3.下列实验 ，不能达到实验目的的是( )。
A.用酚酞试液鉴别稀硫酸和氯化钠溶液
B.用燃着的木条置于集气瓶口检验CO2是否集满
C.检验未知溶液是否含有Cl- ， 先加AgNO3溶液，再加稀硝酸
D.用锌粒和稀硫酸反应制取氢气
【答案】 A
【解析】根据酚酞遇中性和酸性溶液都不变色、二氧化碳验满方法、氯离子检验方法及氢气制取原理分析。
【解答】A、稀硫酸呈酸性，氯化钠溶液呈中性，都不能使酚酞变色，不能鉴别 ，符合题意；
B、用燃着的木条置于集气瓶口观察木条是否熄灭来检验CO2是否集满 ，不符合题意；
C、检验未知溶液是否含有Cl- ， 先加AgNO3溶液，再加稀硝酸 ，若产生不溶于硝酸的白色沉淀则含氯离子 ，不符合题意；
D、用锌粒和稀硫酸反应制取氢气 ，不符合题意；
故选A。
4.（2021·余杭模拟）对于H2、CO还原氧化铜的实验，下列说法错误的是（ ）
A. 实验均需加热 B. 实验均需对尾气进行处理
C. 实验均有紫红色固体生成 D. H2和CO均体现出还原性
【答案】 B
【解析】根据氢气和一氧化碳在加热条件下都能与氧化铜反应生成铜及注意事项分析。
【解答】A、氢气和一氧化碳与氧化铜反应都需加热条件，不符合题意；
B、氢气与氧化铜反应尾气无毒，不需尾气处理装置，符合题意；
C、氢气和一氧化碳都具有还原性，都能使氧化铜变成铜，反应时都会生成紫红色固体，不符合题意；
D、 H2和CO均体现出还原性 ，不符合题意；
故选B。
5.根据图中提供的信息可知，黑色粉末是( )。
A.CuO B.C C.CuO和C D.Fe2O3和C
【答案】 C
【解析】根据炭、氧化铁、氧化铜的颜色、化学性质及相互间反应的现象分析。
【解答】A、氧化铜高温不能分解生成红色物质和无色气体，不符合题意；
B、碳高温下不能发生分解反应，不符合题意；
C、碳和氧化铜高温反应可生成铜和二氧化碳，符合题意；
D、氧化铁为红色固体，不符合题意；
故选C。
6.（2021·嵊州模拟）如图为一氧化碳还原氧化铜的实验装置。下列说法正确的是（ ）
A. 实验中可观察到玻璃管中的黑色固体变红色
B. 该实验说明一氧化碳具有还原性，没有可燃性
C. 该实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊来判断反应是否发生
D. 为防止发生爆炸，实验前应先加热玻璃管，再通入CO气体
【答案】 A
【解析】根据一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，以及操作步骤分析，CO的实验用点燃方法处理尾气，可证明物质的可燃性。
【解答】A、CO与氧化铜反应生成铜，玻璃管内黑色固体变成红色，符合题意；
B、该实验尾气点燃处理，可说明一氧化碳的可燃性，不符合题意；
C、该实验也可通过玻璃内固体颜色变化证明反应发生，不符合题意；
D、为防止发生爆炸，应先通入纯净CO，再加热玻璃管，不符合题意；
故选A。
7.（2021九下·富阳期中）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知：HCOOH H2O+CO↑，下列说法错误的是（ ）
A.在盛有澄清石灰水的试管中进行的化学反应的方程式是CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
B.气球的作用是收集尾气，防止污染空气
C.实验过程中，可以观察到黑色固体变成红色
D.该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应
【答案】 D
【解析】根据HCOOH分解产生CO，一氧化碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳的检验方法及CO的毒性分析。
【解答】A、一氧化碳与氧化铜反应会有二氧化碳生成，能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，使澄清石灰水变浑浊，不符合题意；
B、该反应尾气中有CO，排入到空气中会污染空气，利用气球可收集尾气，防止污染，不符合题意；
C、氧化铜被还原后由黑色变成红色，不符合题意；
D、该实验中不涉及置换反应，符合题意；
故选D。
8.（2021九下·金华月考）氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A. 实验时都应该先通入气体一段时间后再加热，防止发生爆炸
B. 甲试管口略向下倾斜，乙玻璃管保持水平，主要是因为两种气体的密度不同
C. 两者都可以通过观察黑色固体颜色的变化判断反应是否发生
D. 乙中有尾气处理装置，是因为一氧化碳有毒
【答案】 B
【解析】根据氢气和一氧化碳都是可燃性、还原性气体，与空气混合燃烧可能发生爆炸，能使氧化铜还原成铜分析。
【解答】A、 氢气和一氧化碳都是可燃性气体，与空气混合易发生爆炸，实验时都应该先通入气体一段时间后再加热，防止发生爆炸，不符合题意；
B、 甲试管口略向下倾斜，防止水回流炸裂试管，乙玻璃管保持水平，不会产生水蒸气冷凝回流，与气体密度无关，符合题意；
C、 氢气和一氧化碳都能将氧化铜还原成铜，两者都可以通过观察黑色固体颜色的变化判断反应是否发生，不符合题意；
D、 乙中有尾气处理装置，是因为一氧化碳有毒会污染空气，不符合题意；
故选B。
9.关于氮的变化关系示意图如图所示，则下列说法中不正确的是( )
A. 路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B. 路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径
C. 上述所有变化都是化学变化 D. 上述反应中①②③均属于氮的固定
【答案】 D
【解析】根据氮的固体及硝酸的生产过程分析。
【解答】氮的固定是指空气中游离态的氮转化为化合态的氮的过程，D说法不正确；
故选D。
10.（2020九上·滨江月考）现有铁、氧化铁、稀硫酸、氢氧化钙、碳酸钠溶液等五种物质，存在着如图所示的相互反应或转化关系（图中“﹣”表示物质间可以发生化学反应，“→”表示物质间存在相应的转化关系）。下列判断合理的是（ ）
A. 丙可能是碳酸钠溶液 B. 丁可能是氢氧化钙溶液
C. 乙必须通过置换反应转化为铁 D. 甲和丁的反应一定是中和反应
【答案】 A
【解析】根据各种物质的化学性质分析判断。
【解答】氧化铁和氢气反应生成铁和水，即氧化铁可以转化为铁，故乙为氧化铁；
氧化铁和铁都能与稀硫酸反应，因此丁为稀硫酸；
那么剩下的甲和丙，应该就是氢氧化钙和碳酸钠。
A.甲和丙为碳酸钠和氢氧化钠，至于谁是碳酸钠，无法确定，故A正确；
B.丁应该是稀硫酸溶液，故B错误；
C.乙必须通过复分解反应才能转化为铁，故C错误；
D.碳酸钠和稀盐酸的反应不是中和反应，氢氧化钙与稀盐酸的反应为中和反应，故D错误。
故选A。
11.（2020九上·余姚月考）某同学利用如图装置测定 CuO样品中氧化铜的质量分数，已知实验中 CuO样品的质量为 15g，样品中 CuO反应完全，杂质不参与反应，U形管中干燥剂足量且吸收完全，该小组经过规范的实验操作后得到了如表所示的实验数据：
有关该实验的说法中正确的是( )
反应前 反应后
①B 装置的质量/g 45.5 43.9
②C 装置的质量/g 100.5 103.2
A. 实验时应先点燃酒精灯，再通入H2
B. 该实验缺少尾气处理装置
C. 完全反应后 B 中减少的质量等于反应生成水的质量
D. 选用第①组数据计算氧化铜的质量分数得到的结果更准确
【答案】 D
【解析】根据氢气与氧化铜反应的操作步骤、玻璃管内固体减少质量是氧元素质量及氢气未经干燥对实验的影响分析。
【解答】A、点燃氢气和空气的混合气体易发生爆炸，所以实验时要先通氢气排除装置内空气，然后再加热，不符合题意；
B、 该反应尾气中不含有害气体，不需要尾气处理，不符合题意；
C、 完全反应后 B 中减少的质量等于反应生成水中的氧元素质量 ，不符合题意；
D、因氢气中可能含有水蒸气，所以通过C装置增重质量计算会有误差，选用第①组数据计算氧化铜的质量分数得到的结果更准确 ，符合题意；
故选D。
二、填空题
12.（2021九上·宁波月考）已知某金属X有下列相关信息：①它的主要矿物的化学成分是X2O3；②它主要通过加热还原法冶炼而成；③它的年产量在所有金属中居首位。
（1）.据此推断X是_____。
A. 钛 B. 铁 C. 铝 D. 铜
（2）.高炉是炼制金属X的主要装置。原材料按比例由高炉顶端加入，从下方的进风口鼓入热空气，使焦炭燃烧产生CO并放出大量的热。矿石中的X2O3与CO反应生成铁，请写出上述两个化学方程式中的任一个 。
【答案】 （1）B
（2）2C+O2 2CO（或3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe）
【解析】（1）根据题目提供的相关信息推断X的种类；
（2）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的方程式。
【解答】（1）根据年产量在所有金属中居首位可知，X为铁，故选B。
（2）①碳和氧气在高温下反应生成一氧化碳，方程式为： 2C+O2 2CO ；
②氧化铁和一氧化碳在高温下反应，生成二氧化碳和铁，反应的方程式为： 3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe 。
13.现有A、B、C三种物质，已知A为一种氯化物，B为一种钠盐，C为一种碱。如图表示无明显现象的是A、B、C的溶液两两反应的实验现象。
请根据有关实验现象回答下列问题。
（1）A物质为________，D物质为________。
（2）B和C反应的化学方程式：________。
（3）A溶液与洁净的铁丝反应的化学方程式：________ 。
【答案】 （1）CuCl2；BaSO4（2）Ba(OH)2+Na2SO4=2NaOH+BaSO4↓
（3）CuCl2+Fe=Cu+FeCl2
【解析】先根据题中所给提示及各物质反应的现象推导出相关物质来，然后结合方程式书写原则进行解答。
【解答】 A为一种氯化物，C为一种碱，A和C反应产生蓝色沉淀，则A为氯化铜， B为一种钠盐，与C反应产生不溶于硝酸的白色沉淀D，则C为氢氧化钡，B为硫酸钠；
（1）A物质为CuCl2；D为BaSO4；
（2） B和C反应为氢氧化钡与硫酸钠反应生成氢氧化钠和硫酸钡，化学方程式为 Ba(OH)2+Na2SO4=2NaOH+BaSO4↓ ；
（3）A为氯化铜溶液，与铁反应生成铜和氯化亚铁，方程式为 CuCl2+Fe=Cu+FeCl2 ；
故答案为：（1）CuCl2；BaSO4；（2） Ba(OH)2+Na2SO4=2NaOH+BaSO4↓ ；（3） CuCl2+Fe=Cu+FeCl2 。
14.某兴趣小组利用如图所示装置进行实验，探究炼铁的化学原理。
（1）在点燃酒精喷灯前，先通入一氧化碳的目的是________
（2）观察到的现象是________。写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式：________．
（3）装置中导管末端加一点燃的酒精灯的目的是________
【答案】 （1）排尽玻璃管内的空气，防止加热时爆炸
（2）玻璃管内的红棕色固体变为黑色，澄清石灰水变浑浊；3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
（3）除去多余的CO，防止污染空气
【解析】根据一氧化碳与氧化铁反应的操作步骤、一氧化碳的毒性和与空气混合点燃易发生爆炸分析。
【解答】（1）CO与空气混合气体点燃易发生爆炸，所以为排尽玻璃管内的空气，防止加热时爆炸 ，该实验在点燃酒精喷灯前，先通入一氧化碳；
（2）一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，可观察到玻璃管内的红棕色固体变为黑色，澄清石灰水变浑浊；反应方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 ；
（3）该实验尾气中含有CO会污染空气，装置中导管末端加一点燃的酒精灯是为了除去多余的CO，防止污染空气。
故答案为：（1）排尽玻璃管内的空气，防止加热时爆炸 ；（2）玻璃管内的红棕色固体变为黑色，澄清石灰水变浑浊；3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 ；（3）除去多余的CO，防止污染空气。
15.氢气还原氧化铜的实验装置如图所示，请回答下列问题。
（1）描述实验现象：________。
（2）通入氢气前应先检验________，试管口略向下倾斜的作用是________。
（3）本实验的步骤依次为：①装氧化铜；②固定试管；③通入氢气；④加热；⑤停止加热；⑥停止通氢气。如果③④两步颠倒，后果是________
（4）铜在空气中加热很容易氧化变成氧化铜，为了避免这样的情况出现，在实验过程中要注意：________
【答案】 （1）试管中黑色粉末逐渐变为红色物质，管壁出现小液滴
（2）氢气的纯度；防止水蒸气冷凝后倒流引起试管破裂
（3）可能引起爆炸
（4）反应结束后，先撤去酒精灯，待试管冷却后再撤去导管
【解析】根据氢气与氧化铜反应的现象、操作步骤及注意事项分析。
【解答】（1）氢气与氧化铜反应生成铜和水，观察到的现象为试管中黑色粉末逐渐变为红色物质，管壁出现小液滴 ；
（2）氢气具有可燃性，与空气混合加热易发生爆炸，所以点燃氢气前需先检验氢气的纯度，氢气与氧化铜反应时，为防止水蒸气冷凝后倒流引起试管破裂，试管口要略向下倾斜；
（3）氢气与氧化铜反应时要先通入氢气，以排作装置内空气防止爆炸，若先加热后通入氢气则可能引起爆炸；
（4）为防止铜与氧气再反应生成氧化铜，该实验反应结束后，先撤去酒精灯，待试管冷却后再撤去导管 ；
故答案为：（1） 试管中黑色粉末逐渐变为红色物质，管壁出现小液滴；（2）氢气的纯度； 防止水蒸气冷凝后倒流引起试管破裂；（3）可能引起爆炸；（4）反应结束后，先撤去酒精灯，待试管冷却后再撤去导管 。
三、实验探究题
16.（2021·丽水模拟）获悉某处矿井中瓦斯报警器发出警报后，学校兴趣小组请求该矿井安全监测人员提供了少量气体样品进行成分探究。兴趣小组经资料查询，通常瓦斯气体中可能含有CO、CO2、CH4等气体。为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种， 兴趣小组的同学将安全处理后的混合气体，按下图装置进行了实验：(已知：CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O)
（1）装置B的作用是________；
（2）装置C中黑色的CuO变红，同学甲认为，只从装置C的现象判断，不能说明该气体中一定含有CH4 ，因为还可能发生的化学反应是(写出化学方程式) ________；
（3）装置D中浓硫酸因吸收水分而增重，同学乙认为，以上实验装置需要在 ________(填字母序号)间再增加一个装置D，重新进行实验，才能证明含有CH4；
（4）小组通过改进后的装置再次进行了实验探究，装置A和E中澄清石灰变浑浊，装置B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成红色，装置D的质量增加了，根据观察装置A、B、C、D、E的现象，________(填“能“或“不能"确定该气体样品中含有的物质。
【答案】 （1）完全吸收二氧化碳（2）CO+CuO Cu+CO2
（3）B、C（4）不能
【解析】根据一氧化碳和甲烷都能使氧化铜还原成铜，甲烷与氧化铜反应有水和二氧化碳生成，而一氧化碳还原氧化铜不生成水，生成二氧化碳，由反应中各装置的现象判断分析。
【解答】（1）B中氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳气体；
（2）混合气体中含有一氧化碳，一氧化碳和甲烷都能使氧化铜还原成铜，所以只从装置C的现象判断，不能说明该气体中一定含有CH4；
（3）甲烷还原氧化铜有水生成，而一氧化碳还原氧化铜没有水生成，所以在B、C间增加除水装置，然后通过D中浓硫酸增重，才可以排除气体中的水的干扰，证明是生成了水；
（4） 根据观察装置A、B、C、D、E的现象，不能证明气体中是否含CO，所以不能证明气体中样品的组成。
故答案为：（1） 完全吸收二氧化碳 ；（2） CO+CuO Cu+CO2 ；（3）BC；（4）不能。
17.（2020九上·杭州期中）某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种，某学习小组的同学为了研究气体的组成，设计了如图装置进行实验（夹持装置已省略）．实验后发现A装置中溶液变浑浊，C中的固体由黑色变红色，D中的固体由白色变蓝色，F装置中有水流入烧杯。
在反应前后对C、D装置进行了质量的测量（各步反应均完全），测量结果如下表：
反应前后 反应前 反应后
C装置中试管与固体的总质量(克) a c
D装置中U形管与固体的总质量(克) b d
请分析回答下列问题：
（1）请写出A装置中反应的化学方程式________。
（2）一定能证明混合气体中有氢气存在的实验现象是________。
（3）F装置的作用：①“抽气”；②________。
（4）证明原混合气体中有CO存在的定量关系是________（用字母a、b、c、d表示．）
【答案】 （1）CO2＋ Ba（OH）2=BaCO3↓+ H2O（2）D中固体由白色变成蓝色
（3）收集气体（4）
【解析】（1）根据二氧化碳与氢氧化钡反应产生碳酸钡沉淀和水反应；
（2）根据氢气与氧化铜反应可生成水， 无水硫酸铜遇水变成蓝色分析；
（3）根据装置的特点分析；
（4）根据氧化铜装置内质量为元素质量分析。
【解答】 （1）A装置中溶液变浑浊，说明气体中含有二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钡反应产生碳酸钡沉淀，反应方程式为 CO2＋ Ba（OH）2=BaCO3↓+ H2O ；
（2）氢气与氧化铜反应可生成水， 无水硫酸铜遇水变成蓝色，D中固体由白色变成蓝色可证明混合气体中有氢气存在；
（3）F装置可收集气体；
（4）D装置增重质量即为氢气与氧化铜反应生成水的质量，水中氧元素即为与氢气反应的氧化铜中氧元素质量，而C中减少质量为参加反应的氧化铜中氧元素质量，若参加反应的氧化铜中氧元素质量大于与水中氧元素质量，则证明混合气体中含CO，即（a-c）>；
故答案为：（1） CO2＋ Ba（OH）2=BaCO3↓+ H2O ；（2） D中固体由白色变成蓝色 ；（3）收集气体；（4）（a-c）>。
18.（2021九下·慈溪月考）利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气；盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好。实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b。请联系所学知识回答下列问题：
（1）该实验过程中可以观察到的现象有：________。
（2）实验结束时，应先打开a通入氮气，再________，继续通氮气直至装置冷却。
（3）待试管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红。
（提出问题）炼出来的黑色粉末的成分是什么呢？
（查阅资料）在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余都是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性。
（综合探讨）同学们得出此次炼铁得到的生成物是________。
【答案】 （1）红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊（2）再关闭b停止通一氧化碳
（3）铁和四氧化三铁
【解析】（1）氧化铁为黑色固体，铜单质为红色固体；二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应，生成碳酸钙白色沉淀，据此描述现象。
（2）加热的情况下铁易被氧化，所以应避免装置温度高时铁被氧化，所以应先打开a通入氮气，再关闭b停止通一氧化碳，最后熄灭酒精灯，这样可保证不反应的一氧化碳得到充分的燃烧，不会污染空气，最后继续通入氮气直到冷却；
（3）黑色粉末全部被吸引，说明粉末可能是铁单质，也可能是四氧化三铁。铁单质能够和硫酸铜反应生成红色的铜单质，而四氧化三铁则不与其反应，据此分析判断。
【解答】（1）在加热的条件下，一氧化碳将红棕色的氧化铁还原为黑色的铁粉，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（2）实验结束时，应先打开a通入氮气，再关闭b停止通一氧化碳，继续通氮气直至装置冷却。
（3）[综合探讨] 把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红，说明该粉末中含有铁和四氧化三铁。
四、解答题
19.铁粉和硫化亚铁都是黑色粉末。硫化亚铁难溶于水，易溶于稀硫酸并产生有臭鸡蛋味的硫化氢气体。请设计并简述2种鉴别铁粉和硫化亚铁的方法。
【答案】 用磁铁吸引，能被吸引的是铁粉；加入CuSO4溶液，有红色物质出现的是铁粉；加人稀硫酸，产生臭味的是硫化亚铁，出现无味气泡的是铁粉。(答案合理即可)
【解析】根据铁的铁磁性，铁能与活动性小于铁的盐溶液反应及铁与硫酸反应产生氢气分析。
【解答】 铁具有铁磁性，可用磁铁吸引区分铁和硫化亚铁，铁能与硫酸铜溶液等反应，可通过加入硫酸铜溶液观察是否有红色固体生成鉴别，硫化亚铁难溶于水，易溶于稀硫酸并产生有臭鸡蛋味的硫化氢气体 ，而铁与硫酸反应产生无色无味的氢气，也可以加入硫酸通过产生气体的气味加以区分；
故答案为：用磁铁吸引，能被吸引的是铁粉；加入CuSO4溶液，有红色物质出现的是铁粉；加人稀硫酸，产生臭味的是硫化亚铁，出现无味气泡的是铁粉。(答案合理即可) 。
20.（2020九上·鄞州月考）I．同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多，小明结合所学知识，设计了如图1所示的实验装置测定某赤铁矿样品中Fe2O3的质量分数。他称取10.0g赤铁矿，当赤铁矿中的Fe2O3全部还原为Fe时，剩余固体在CO的保护下冷却、称量。质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与CO反应）．
（1）图中酒精灯的作用是________。
（2）该赤铁矿中Fe2O3的质量分数是多少？（需有计算过程）。
（3）II．在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线。如图2所示。根据图象分析。
写出P点时固体主要成分的化学式________。
（4）此时至少消粍CO的质量是多少？（列方程式计算）
【答案】 （1）点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气
（2）设该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为x
Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe 固体质量差量
160 112 160-112=48
10.0gx 10.0g-7.6g=2.4g
；
解得：x=80.0%；
（3）Fe
（4）设此时消耗的一氧化碳质量至少为y，
Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe 固体质量差量
160 84 112 160-112=48
y 48.0g-33.6g=14.4g
；
解得：y=25.2g。
【解析】（1）由于通入的一氧化碳气体有毒，所以排放到空气中会造成空气污染。在结束的位置放上酒精灯，将其点燃转换为二氧化碳，可以减小对环境的污染。
（2）反应前后固体的质量之差就是氧化铁中氧元素的质量，写出氧化铁和一氧化碳反应的方程式的，根据这个质量差计算出参加反应的氧化铁的质量分数。
（3）只要反应进行，氧化铁的质量就会减小。而图像中P点的固体质量已经不再变化，即氧化铁完全分解，只有生成的铁。
（4）根据图像可知，反应开始时固体的质量为48g，反应结束时固体的质量为33.6g，而质量差就是氧化铁中氧元素的质量，利用（2）中的方法计算出消耗一氧化碳的质量即可。
【解答】（1）图中酒精灯的作用是：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气；
（2）设该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为x
Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe 固体质量差量
160 112 160-112=48
10.0gx 10.0g-7.6g=2.4g
；
解得：x=80.0%；
（3）P点时固体质量不再变化，所以已经没有氧化铁，所以固体主要成分的化学式为Fe。
（4）设此时消耗的一氧化碳质量至少为y，
Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe 固体质量差量
160 84 112 160-112=48
y 48.0g-33.6g=14.4g
；
解得：y=25.2g。
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