1.实验目的:实验室模拟炼铁
2.反应原理:(用化学方程式表示)。
3.实验装置
4.实验现象
(1)A处玻璃管红棕色粉末逐渐变为黑色。
(2)B处试管中澄清石灰水变浑浊。
5.注意事项
(1)实验开始时应先通入一段时间一氧化碳,后点燃酒精喷灯,目的是排尽装置内的空气,以免加热时发生爆炸。
(2)实验结束时应先停止加热,后停止通入一氧化碳,目的是防止生成的铁在高温条件下再次被氧化。
(3)一氧化碳有毒,应对尾气进行处理,因此C处酒精灯的作用点燃未反应完的CO,防止其污染空气,发生反应的化学方程式。
【创新】
角度1——尾气处理,收集未反应完的一氧化碳
角度2——燃烧法将未反应的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳
角度3——节约药品
例1、如图为氢气还原氧化铜的实验装置,下列有关说法错误的是( )
A.药品需平铺在试管底部,使反应更加充分
B.试管口需略向下倾斜,防止冷凝水倒流引起试管破裂
C.试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内空气
D.反应结束后,先停止通氢气、再撤去并熄灭酒精灯
例2、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
例3、如图是CO还原氧化铁的“微型”实验装置(夹持仪器等略)。已知:HCOOH=热浓硫酸H2O+CO↑,下列说法不正确的是( )
A.实验中所需CO可现制现用
B.此装置可节约用品,污染小,现象明显
C.实验时先挤压软塑料滴瓶,再点燃酒精喷灯
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
例4、某气体可能由CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用下图的装置探究其成分,已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。
(1)实验过程中,氧化铜粉末变成红色,这时因为氧化铜发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)甲装置中浓硫酸的作用________。
(3)实验过程应先点燃________处(填“乙”或“丙")酒精灯。
1.按图所示装置,持续通入气态物质X,可以看到紫色石蕊小花不变红,玻璃管中有红色物质生成,无水CuSO4变蓝,澄清石灰水变浑浊,则X可能是( )
A.氢气和水蒸气
B.氢气、一氧化碳和二氧化碳
C.一氧化碳和二氧化碳
D.氢气、二氧化碳和水蒸气
2.定性和定量结合既是化学的重要思想,也是研究物质组成的重要方法。某研究性学习小组为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体Cu中是否含有Cu2O(红色),进行了认真的探究。请你一起踏上探究之路,回答下列问题。
【查阅资料】
①无水CuSO4遇水变蓝;
②高温灼烧CuO生成Cu2O和O2;
③Cu2O与稀H2SO4反应:Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O。
【设计实验方案】
方案1 取该红色固体加入适量稀H2SO4,实验现象___________,结论为红色固体中含有Cu2O。
方案2装置如图所示,拟通过干燥管中CuSO4变蓝来判断红色固体是否含有Cu2O。
(1)为确保探究的科学、合理、安全。实验中还应采取的措施有___________;填序号)
①加热前先排尽装置中的空气;
②在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置;
③在盛有CuSO4的干燥管后再连接一个装有浓H2SO4的洗气瓶。
(2)由方案2实验后得出结论:红色固体中含有Cu2O。写出红色固体Cu2O与H2反应的化学方程式___________
方案3 称得干燥坩埚(常用于固体加热的容器)的质量为ag,取红色固体置于坩埚中称得总质量为bg,在空气中高温灼烧至质量恒定,称得最后坩埚与固体总质量为cg。
(1)该实验方案最少得进行___________次称量;
(2)若确认红色固体中含有Cu2O,则c与a,b应符合的数学关系式为___________。
3.半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是 H2、CO、CO2、N2和水蒸气。某科学兴趣小组为检验半水煤气的某些成分,设计的实验方案如图所示。
查阅资料可知碱石灰是 CaO 和 NaOH 的混合物。回答下列问题:
(1)A瓶中产生白色沉淀,其反应的化学方程式是________。
(2)D装置中“冰水”的作用是________。
(3)实验结果证明有H2、CO、CO2存在,根据实验装置回答,证明CO存在,只需观察到的现象是________。
(4)为了测定半水煤气中 H2、CO 质量的实验方案如下:
若步骤Ⅳ中浓硫酸质量增加a 克,步骤Ⅴ的KOH溶液质量增加b 克,则半水煤气中H2与CO的质量比为________(用含字母a、b的代数式表示)。
4.水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体有哪些成分?某化学兴趣小组在老师的指导下,对此进行了实验探究。
【提出猜想】①该混合气体只含有一氧化碳、氢气
②该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气
③该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸气
④该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气
【查阅资料】a.无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
b.碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
c.浓硫酸具有强烈的吸水性,常用作某些气体的干燥剂
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置,并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。
(1)装置A中无水硫酸铜变蓝,装置B中澄清石灰水变浑浊,由此得出的结论为混合气体中有________。
(2)装置C中的药品为________。
(3)E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊,说明混合气体中还存在的气体是________。
1.为减少汽车尾气的污染,我国宣布将推广“车用乙醇汽油”。乙醇(C2H5OH)完全燃烧生成CO2和H2O,若燃烧时氧气不足,可能还有CO生成,为检验乙醇的燃烧产物,设计如下实验:
(1)按气流从左至右顺序连接装置(填装置序号)___________→①。
(2)C装置的作用是___________ 。
(3)若实验中观察到A装置内澄清石灰水变浑浊,③内黑色固体变红色,①②共增重4.4克,则参加反应的乙醇中碳元素的质量为___________克。
(4)为处理尾气,可选用下图所示装置中的___________代替①。
2.在学习“金属的冶炼”时,某科学兴趣小组用如图所示的装置测量氧化铜样品中氧化铜的质量分数,实验所取氧化铜样品质量为10克。(所含杂质不参加反应)
(1)该实验利用了一氧化碳的________性,玻璃管内观察到的现象是________;
(2)甲同学的方法:先测出氢氧化钠溶液的质量为50克,待反应完全后再次称量,质量为54.4克,请你计算样品中氧化铜的质量分数;(一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应)
(3)乙同学的方法:先称量出玻璃管及样品的总质量为m1,待反应完全后再次称量,质量为m2,利用m1-m2的值,求出样品中氧化铜的质量分数,其中m1-m2的值是指________的质量。
参考答案
例1、D
【详解】A、药品需平铺在试管底部,可以增大氧化铜与氢气的接触面积,使反应更加充分,故A正确。
B、装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了防止冷凝水倒吸,炸裂试管,故B正确。
C、在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气,以防加热时发生爆炸,故C正确。
D、实验结束后,先熄灭酒精灯再停止通氢气,要继续通氢气至试管冷却为止,目的是防止生成的铜再次被氧化,故D错误。
故选D。
例2、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。
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;
例3、D
【解析】A、该实验中利用甲酸与浓硫酸制取CO,所需CO可现制现用 ,不符合题意;
B、此装置为微型装置,可节约用品,污染小,现象明显,不符合题意;
C、实验时要先制取CO,排除装置内空气,所以先挤压软塑料滴瓶,使药品接触产生CO,通入CO后再点燃酒精喷灯 ,不符合题意;
D、该实验中没有涉及置换反应 ,符合题意;
例4、(1)还原 (2)吸收和检验水 (3)丙
【解析】(1)氧化铜粉末为黑色,变成红色,说明发生了还原反应,生成了铜;
(2)浓硫酸具有吸水性,甲装置中浓硫酸作用是吸收和检验水;
(3)因一氧化碳或氢气还原氧化铜要先通入气体排除装置内空气,而一氧化碳有毒,不能排放到空气中,所以实验时要先点燃丙处酒精灯;
1.B
【详解】A.氢气和水蒸气,不可能出现澄清石灰水变浑浊的现象,错误。
B.氢气、一氧化碳和二氧化碳,本身有二氧化碳但无水;反应后有水,和二氧化碳,现象符合,正确。
C.一氧化碳和二氧化碳 ,不会出现硫酸铜变蓝的现象,错误。
D.氢气、二氧化碳和水蒸气,同时有二氧化碳和水,通入气体后,能看到紫色石蕊小花变红,与事实不符,错误。
故选B。
2.溶液变为蓝色 ①②③ 4
【详解】设计实验方案:
方案1:
结论为红色固体中含有Cu2O,已知:,硫酸铜溶液呈蓝色,所以取该红色固体加入适量稀H2SO4,实验现象为溶液变为蓝色,结论为红色固体中含有Cu2O。
方案2:
(1)根据硫酸铜是否变蓝判断是否含有氧化亚铜时,要注意水的干扰因素,所以制取的氢气要干燥,可以在氢气发生器与硬质玻璃管之间加一个干燥装置,并且要将空气中的水的干扰排除,可以在盛有硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管,实验前要将装置中的空气排净,防止干扰;故答案为①②③;
(2)氢气和氧化亚铜在加热条件下生成铜和水,反应的化学方程式为:;
方案3:
(1)根据在空气中高温灼烧至质量恒定,这一步骤至少需称量2次,加上前面的2次称量,故该实验方案最少得进行4次称量。
(2)单质铜加热生成氧化铜,氧化铜高温灼烧生成Cu2O和O2,故坩埚中最后剩下的红色固体是Cu2O;其质量为:(c-a)g;则铜元素的质量为:,所取红色固体的质量为(b-a)g;若红色固体中含有Cu2O,则铜元素的质量小于(b-a)g,即,故。
3.(1)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(2)验证气体通过灼热的氧化铜后是否有水生成
(3)E中的澄清石灰水变浑浊
(4)
【解析】(1)根据二氧化碳与氢氧化钙的反应生成碳酸钙和水分析;
(2)根据冰水可降温的作用分析;
(3)根据氢气与氧化铜反应生成铜和水,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳分析;
(4)根据质量守恒定律通过生成水和二氧化碳的质量计算氢气和一氧化碳质量分析。
【解答】(1)A中为二氧化碳与氢氧化钙的反应,方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ;
(2) D装置中“冰水”是降温,验证气体通过灼热的氧化铜后是否有水生成;
(3)因氢气和一氧化碳都能使氧化铜还原成铜,但氢气与氧化铜反应生成铜和水,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,所以要验证CO只需观察E中的澄清石灰水变浑浊即可;
(4)浓硫酸质量增加a 克,即生成水a克,水中氢元素即为氢气质量, KOH溶液质量增加b 克, 即生成二氧化碳质量为b克,二氧化碳中碳元素即为一氧化碳中碳元素质量,故氢气和一氧化碳质量比为():()= .
4.(1)水蒸气和二氧化碳
(2)NaOH 溶液
(3)氢气和一氧化碳
【解析】本题以实验探究的形式考查常见气体氢气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的性质,同学们要具有综合的化学知识才能做好此题。(1)根据无水硫酸铜遇水变蓝和澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊,判断混合气体中的气体;并根据记忆写出石灰水与二氧化碳的反应式;(2)CD装置应是除去(1)中所验证的气体;(3)根据E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊,判断混合气体中其余气体;
【解答】(1)由无水硫酸铜遇水变蓝和澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊的特点可知,混合气体中有水蒸气和二氧化碳;
(2)C装置中应是氢氧化钠溶液,目的是吸收混合气体中的二氧化碳;
(3)E中氧化铜变红,说明有一氧化碳气体或氢气或二者的混合气体;F中无水硫酸铜变蓝,说明有氢气,因为氢气还原氧化铜可生成水;G中澄清石灰水变浑浊,说明有一氧化碳气体,因为一氧化碳还原氧化铜可生成二氧化碳;
1. ④ →②→ ③ 检验二氧化碳是否被完全吸收 1.2 A
【详解】(1)检验乙醇燃烧产物中有CO、CO2和H2O,CO可用热的氧化铜,根据固体颜色的变化;检验二氧化碳可以用澄清石灰水,看是否变浑浊;检验水用无水硫酸铜,看是否变蓝色;三者都有时,应先检验水蒸气的存在,因为在验证二氧化碳、一氧化碳的存在时都需通过溶液,可带出水蒸气;再检验二氧化碳,最后除去二氧化碳后,再根据固体颜色变化和产物检验一氧化碳,所以顺序为④②③①。
(2)C中瓶的石灰水是检验二氧化碳是否被完全吸收。
(3)若实验中观察到A装置内澄清石灰水变浑浊,③内黑色固体变红色,则说明乙醇燃烧生成了二氧化碳和一氧化碳,①装置吸收一氧化碳还原氧化铜生成的二氧化碳,所以,①②装置增重量为二氧化碳的质量,即4.4g,根据质量守恒定律,则乙醇中碳元素的质量为。
(4)一氧化碳有毒,需要进行尾气处理,所以代替①装置的仪器既能吸收二氧化碳,又能收集一氧化碳,则A符合题意。
2.(1)还原;黑色固体变红色
(2)m二氧化碳=54.4g-50g=4.4g
设样品中氧化铜的质量为x
CuO+CO=Cu+ CO2
80 44
m 4.4g
x=8g
P%=8g÷10g=80%
(3)氧化铜中氧元素
【解析】(1)在实验过程中,一氧化碳夺取氧化铜中的氧元素,生成了二氧化碳,因此被氧化,具有还原性。氧化铜为黑色固体,而铜单质为红色固体;
(2)氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体,因此反应前后氢氧化钠溶液的质量之差为生成的二氧化碳的质量。写出氧化铁和一氧化碳反应的方程式,利用二氧化碳的质量计算出参加反应的氧化铁的质量,最后根据计算即可;
(3)反应前玻璃管中的固体都是氧化铜,反应后的固体都是生成的铜单质,而二者差的就是氧化铜中氧元素的质量,据此解答即可。
【备考2023】浙教版科学中考第三轮冲刺讲义(十六)
一氧化碳还原金属氧化物