第2章 物质转化与材料利用（金属的冶炼、氧化还原反应专题学案）（含解析）

九年级上册科学第二章 金属的冶炼、氧化还原反应专题
知识点提纲
1.金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态（单质）。
（1）湿法炼铜：先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来
方程式：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
（2）火法炼铜：
一、让碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属（图1）。
C + 2CuO 2Cu + CO2 ↑
实验步骤：①检查气密性； ②装药品固定试管； ③点燃； ④移导管，熄灭酒精灯
实验现象：黑色固体变红色，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。
（1） （2）
二、炽热的炭在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳（一氧化碳会使窒息中毒）。
一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧，产生游离态的金属单质（图2）。
C + CO2 2 CO CO + CuO Cu + CO2
实验步骤：反应前需检验气体纯度。还原过程分四步：一通，二点，三撤，四停。
实验现象：①黑色粉末逐渐变成红色；②生成的气体使澄清石灰水变浑浊。
因CO有毒,增加对尾气处理装置（点燃法或收集法），防止CO污染空气。
实验说明：①先通入一定量的CO，目的是排尽装置内原有的空气，防止加热爆炸；
②实验结束：先移开酒精灯，继续通入CO，直到装置冷却；目的是防止还原的铜又重新氧化。
拓展：炼铁，如下实验装置：一氧化碳还原氧化铁（图3）3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
实验步骤说明和现象：①实验前检查气密性；
②先点燃尾部酒精灯：防止CO逃逸，污染空气（尾气处理）；
③先通入一定量的CO气体，目的是排尽装置内原有的空气，防止加热爆炸；
④点燃酒精喷灯，观察实验现象：红色固体变黑色，石灰水变浑浊；
⑤实验结束：先移开酒精喷灯，继续通入CO，直到装置冷却；目的是防止还原的铁粉又重新氧化。
再熄灭尾部酒精灯（尾气处理）
（3） （4）
三、氢气也能将金属氧化物变成游离态金属(图4)。H2 + CuO Cu + H2O
注意事项：①试管口略向下倾斜； ②通H2 的导管伸至试管底部于CuO上方。
实验步骤：反应前需检验气体纯度。还原过程分四步：一通，二点，三撤，四停。
实验步骤说明和现象：①先通入一定量的H2，目的是排尽装置内原有的空气，防止加热爆炸；
②点燃酒精灯，观察实验现象：黑色固体变红色，试管口出现小水珠；
③实验结束：先移开酒精灯，继续通入H2，直到装置冷却；目的是防止还原的铜又重新氧化。
能力提升训练
（一）实验操作步骤和装置的作用
1、（2023春 慈溪市校级月考）三国时的“红脸”关云长与北宋时的“黑脸”包公本是互不相干的著名历史人物，但一首描述某一化学实验过程的诗却将两人联系在了一起。诗的内容如下：“包公静坐水晶房，轻风迎面喜洋洋，忽然一阵烈火起，烧得包公变云长，云长急令退烈火，只留轻风吹暖房。”这首诗中的“包公”“关云长”及“轻风”分别指的是（　　）
A．C、Cu、CO2 B．C、Cu、CO
C．CuO、Cu、H2 D．H2、CuO、Cu
2、如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。
（1） 在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为 。
（2） 反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是 。
3、某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究（固定装置略）。
【查阅资料】CO能溶于铜液。铜液：醋酸二氨合铜和氨水的混合液
（1）按如图连接装置A﹣E，在装入试剂前，先　 　。
（2）装置C中玻璃管的作用：　 　。
（3）反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3反应的实验现象：　 　。
（4）某同学认为该装置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，装置E、F的接口连接顺序：a连接　 　（填“b”或“c”）。
4、（2022秋武义期末）某兴趣小组设计如图装置，对“一氧化碳还原氧化铁”的实验进行拓展研究：
【查阅资料】①加热MgCO3和Zn的混合物，产生三种氧化物；
②氯化亚铜溶液吸收CO会产生红色固体Cu2Cl2（CO）2 2H2O，氨水能加速这一反应；反应方程式为2CuCl+2H2O+2COCu2Cl2（CO）2 2H2O
【提出问题】根据上述资料设计如图实验装置（固定装置省略）：
【实验步骤】
①如图所示，连接好仪器，检查装置气密性。
②打开弹簧夹，通入适量氮气，目的是 。
③关闭弹簧夹，点燃A、B两处酒精灯。
④观察实验现象，B处发现红色固体变黑；D处出现红色固体。
⑤熄灭两处酒精灯，立即 至玻璃管冷却（填实验操作）。
【实验分析】
步骤③时，下列关于实验的说法正确的是 。
A．B处固体质量逐渐减小 B．D处现象证明A、B处都发生了反应
C．必须在E处加一只点燃的酒精灯
5.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是 。
【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．1：5 B．1：8 C．1：10 D．1：15
（二）金属矿样品的测量与计算
1.（2023·金华模拟）某同学用一定量的铁与足量稀硫酸及足量氧化铜制单质铜，他设计了以下两种方案：他若按实际实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为（ ）
A .①多 B .②多 C .一样多 D .无法判断
2.（2023上城模拟）小金进行了模拟炼铁实验。选用CO和氧化铁粉末进行反应，实验步骤如下：
I.连接好装置，并检查装置的气密性；
II装好药品，先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯；
III.实验结束， 。
（1）步骤Ⅲ中缺少的操作应为 。（填序号)
A．先撤酒精喷灯，再继续通CO B．先停止通CO，再撤酒精喷灯
（2）装置B的作用除吸收、检验CO2外，还起到的作用是　 　。
（3）实验开始时加入a克纯氧化铁粉末，实验结束后取出玻璃管内的固体称量为b克，当b为　 　(用含有a式子表示)时，可判断氧化铁已完全转化为铁。
3.还原性铁粉在潮湿的空气中容易生锈。现有m1g生锈的铁粉样品，某兴趣小组同学按下图所示装置进行实验，测定该样品中氧化铁的质量分数(铁锈按氧化铁处理)。

（1） 某同学欲通过B装置反应前后的质量变化，测定该样品中氧化铁的质量分数B中的最佳试剂是________(填序号)
①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
（2） 上述实验过程。CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：①实验开始时，排尽装置中的空气．防止加热时发生爆炸；②停止热后，防止A中生成物被氧化，防止B中的溶液倒吸入A中；③ 。
（3） 完全反应后，甲同学称得铁粉的质量为m2g。同时测得装置B增重m3g，则铁粉样品中氧化铁的质量分数为 。
4、（2023·杭州模拟）如图所示是木炭还原氧化铜的实验，小科对碳与氧化铜反应生成的气体成分进行探究。[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的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]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
（1）若观察到B中澄清石灰水变浑浊，则可排除猜想　 　。
（2）实验结束后，需要先熄灭（选填“A”或“D”）　 　酒精灯。
（3）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） m1 m2
B+C+（广口瓶+混合液） m3 m4
若猜想②成立，则理论上(m4-m3)　 　(m1-m2)(填“>”“=”或“<”)。
（4）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应碳的质量m的取值范围是　 　。
5.用氢气还原氧化铜的方法测定某氧化铜样品的纯度（杂质不与氢气反应），同学们设计了以下实验装置，准确称取15克干燥样品进行实验。
【查阅资料】①无水硫酸铜为白色固体，遇水变成蓝色。
②浓硫酸具有吸水性，可做干燥剂。请根据资料回答：
（1）在实验中，乙装置的作用是　 　。
（1）在实验中，甲和丁装置的作用是一致的，因此有同学认为反应前后均需要进行质量的测量，对此提出你的看法________；
（2）准确称取完全反应前后装置丙和丁的质量如表：
装置丙 装置丁
反应前 48.8克 161.2克
反应后 46.5克 163.9克
小丽想根据装置丁的质量变化进行计算，请帮小丽求出氧化铜样品的纯度 （写出计算过程）。
（3）小明根据装置丙的质量变化计算，发现小丽结果偏大。请分析导致这一结果的原因可能是　 　。
A．装置的气密性不好 B．空气中的水分被丁处浓硫酸吸收
C．通入的氢气量不足 D．氧化铜没有完全被还原
（三）气体成分的验证
1、（2023春 义乌市校级月考）现有甲烷和氧气的混合气体14.4g在密闭的容器中充分燃烧，生成CO、CO2和H2O三种物质，冷却到室温后，气体的质量变为原来的二分之一，欲使甲烷完全燃烧，原容器中应增加氧气的质量至少为（　　）
A．0.8g B．1.6g
C．3.2g D．0.8g﹣1.6g之间
2．（2023八下·义乌期中）某物质充分燃烧的产物是CO2和H2O，为了确定该物质的组成，某小组设计了如图所示实验（其中浓硫酸、无水CaCl2均为常用干燥剂，部分固定装置省略）。称取0.84g待测物完全燃烧后，称得D装置增重1.08g，E装置增重2.64g。则下列推断正确的是（　　）
A．该物质一定含有C，H元素，没有氧元素
B．该物质一定含有C，H，O元素
C．用空气球代替装置A，B更有利于实验的进行
D．B装置的有无对实验结果没有影响
3．（2023·浦江模拟）俄乌冲突导致欧洲天然气断供，欧洲居民争相囤积煤炭。但在使用煤炭的过程中，却发生了中毒事件，这是灼热的煤炭与水反应所生成的气体导致的。那么生成的气体中有哪些成分呢 同学们进行了以下探究。
【查阅资料】煤炭主要成分是碳，遇水或氧气不足时会生成有毒气体一氧化碳。
【建立猜想】同学们对生成的气体成分做了以下猜想：
猜想1：有CO、CO2
猜想2：有CO、H2
猜想3：有CO、CO2和 H2
猜想4：有CO、H2、CO2和 H2O
【初步分析】
（1）小组讨论后，很快否定了猜想1，理由是　 　。
（2）【实验操作】他们利用下列实验装置进行探究。
如何连接组装实验装置，同学们意见不一。某同学按照C→A→C→B→B→D→B→C的顺序连接装置，将生成的气体通过该装置，请评价该方案是否可行，理由是　 　
（3）同学们最终选择了下图的实验装置进行实验，假设C、D装置内的反应都完全。
①该实验中判断氢气存在的关键现象是　 　。
②在该实验探究过程中，G装置的作用是　 　。
4、（2023 杭州模拟）某燃料X在7.2g氧气中燃烧，得到9.2g混合气体（可能含有一氧化碳、二氧化碳、水蒸气）。化学兴趣小组的同学利用如图所示装置验证混合气体的成分。
资料：①浓硫酸具有吸水性。②浓氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳。
（1）通过混合气体后，A装置增重4.5g，说明混合气体中含有 。
（2）D装置的作用是 。
（3）当观察到 ，证明混合气体中有CO。
（4）实验结束后，同学们称量B、C装置共增重3.3g，根据以上数据可确定燃料X中所含元素及元素质量比为 。
5、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：A为储气罐，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内的实验方案(选用下列装置，按连接顺序填写)　 　。
（3）原气体中若含有CH4，则D中的现象是　 　。
（4）老师认为以上设计仍有缺陷，不能确定CO气体是否存在。小王同学和小李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：　 　。
课后作业
1.某气体可能含有H2、CO2、CO、HCl中的一种或几种，把该气体依次通过澄清石灰水、饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、灼热的氧化铜、无水硫酸铜、澄清石灰水，观察到的现象是：前面的一瓶澄清石灰水无明显变化，灼热的氧化铜变红色，无水硫酸铜变蓝（无水硫酸铜遇水变蓝），后面的一瓶澄清石灰水变浑浊，下列关于该气体说法错误的是（ ）
A .一定含有H2 B .一定含有CO C .可能含有HCl D .可能含有CO2
2.某混合气体可能是CO、CO2、H2、H2O、CH4之中的一种或几种组成，为了验证混合气体的成分，设计了如图所示的装置进行实验（白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色，碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物），观察到的现象为：A中无明显现象，B中澄清石灰水变浑浊，烧杯中有水雾，迅速取下烧杯，向其中倒入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊．则原混合气体的组成情况可能有（　　）
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
（2） （3）
3.某混合气体由 CO、CO2、SO2 三种气体组成，小金同学查阅资料，①SO2 能使品红溶液褪色；②SO2 易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，并能使其褪色；③SO2 能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊；④CO 和 CO2 均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。为验证这三种气体，同学们设计并进行如下实验：下列说法错误的是( )
A .装置A 的作用是检验并吸收二氧化硫
B .能证明气体中含有 CO2 的现象是B 中品红不褪色，C 中溶液变浑浊
C .若装置按C→D→A→B→E 的顺序连接，则无法验证的气体是 CO2
D .原装置中省略D 装置也能达到实验目的
4.某无色气体可能含有H2、CO、CH4中的一种或几种，依次进行下列实验（假设每一步反应或吸收均完全）（ ）
①无色气体在氧气中充分燃烧；②燃烧后生成的气体通过盛浓硫酸装置，装置的质量增加10.8g；③再将剩余气体通过盛NaOH溶液的装置；④装置的质量增加13.2g。
A .该气体一定含有H2、CO、CH4 B .该气体可能只含H2和CH4
C .该气体可能只含CO和CH4 D .该气体可能只含CH4
5.某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾，对产生的废气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】拉动注射器，让废气依次通过装置。
【实验分析】（1） 能证明废气中有水蒸气存在的现象是 ；
（2）【反思评价】小金认为仅根据E中澄清石灰水变浑浊，无法确定一氧化碳的存在，其理由是 ；
小金根据D中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是 。
F装置的作用是 和 。
【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。
6.某混合气体可能是 CO、CO2、H2O、H2 中的一种或几种，为确定成分，将 8 克混合气体通入如图装置中（假设每步吸收和反应均完全）。
实验测定的部分实验装置数据如下表：
装置 A B C F
实验前装置和药品总质量/g 100.0 100.0 100.0 100.0
实验后装置和药品总质量/g 100.8 104.2 100.2 104.4
则： 混合气体中含有的气体成分为 ；（计算说明）
7．（2023九下·金华月考）某气体X可能是由H2、CO、CO2中的一种或几种组成，为了解其组成情况，小金设计了如下装置进行实验。
请回答下列问题：
（1）写出CO还原CuO的化学方程式：　 　；
（2）如果省略B装置，对实验结果的影响是：　 　；
（3）气体X通过整套装置时，A中液体不浑浊，C中黑色粉末变成光亮的红色，D中液体变浑浊，则气体X的组成情况是　 　；
（4）若要检验H2的存在，则应对该装置作何改进　 　。
8．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___________。
九年级上册科学第二章 金属的冶炼、氧化还原反应专题答案
能力提升
（一）实验操作步骤和装置的作用
1、【答案】C
【解答】解：由题意可知，包公意指黑色粉末，轻风指氢气，关云长意指红色粉末，退烈火指移去酒精灯，题中的意思指的是黑色的粉末在通入氢气后变成了红色，所以实验指的是氢气还原氧化铜的实验，氢气还原氧化铜，氧化铜是黑色粉末，铜是红色粉末，且有水生成，由以上分析可知：“包公”“关云长”及“轻风”分别指的是CuO、Cu、H2，故选：C。
2.【答案】（1）防止CO与空气混合加热后爆炸 （2） 收集多余的CO，尾气处理
3、【答案】（1）检查装置的气密性
（2）调节压强
（3）D中玻璃管内红色固体变成黑色，E中澄清的石灰水变浑浊
（4）c
【解析】（1）根据密闭装置中进行的实验加药品前要先检查装置气密性分析；
（2）根据有气体参与的装置要注意压强的变化分析；
（3）根据一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳分析；
（4）根据吸收气体装置要使气体与药品充分接触分析。
【解答】（1）该反应需在密闭装置中进行， 按如图连接装置A﹣E，在装入试剂前，要先检查装置的气密性 ；
（2） 装置C中玻璃管连接外界，其作用是调节压强。
（3）一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应一段时间，观察到D中玻璃管内红色固体变成黑色，E中澄清的石灰水变浑浊 ，可证明一氧化碳与氧化铁发生了反应。
（4） CO能溶于铜液 ， 在装置E后再连接装置F，是为了吸收尾气中的CO，防止污染空气，为使药品充分接触，则a连接c。
4、【答案】排出装置中的空气，防止影响实验结果； 打开弹簧夹通入氮气。 A
【解答】解：【实验步骤】
①如图所示，连接好仪器，检查装置气密性。
②打开弹簧夹，通入适量氮气，目的是排出装置中的空气，防止影响实验结果。
③关闭弹簧夹，点燃A、B两处酒精灯。
④观察实验现象，B处发现红色固体变黑；D处出现红色固体。
⑤熄灭两处酒精灯，立即打开弹簧夹通入氮气至玻璃管冷却。
故答案为：排出装置中的空气，防止影响实验结果；打开弹簧夹通入氮气。
【实验分析】
A．B处固体质量逐渐减小，是因为氧化铁不断和一氧化碳反应，该选项正确。
B．D处现象证明A处都发生了反应，该选项不正确。
C．不需要在E处加一只点燃的酒精灯，是因为D中的药品足量，能够完全吸收一氧化碳，该选项不正确。
故选：A。
5.【答案】
(二)金属矿样品的测量与计算
1.【答案】A
2、【答案】（1）A
（2）收集CO， 防止污染空气
（3）0.7a
【解析】金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。用碳、一氧化碳、氢气等还原剂与金属氧化物在高温下发生还原反应，获得金属单质。
【解答】（1）实验结束后，应该先撤酒精喷灯，再继续通CO，防止生成的铁在高温的环境下和氧气反应重新变成氧化铁；选A；
（2）CO是有毒气体，装置B的作用除吸收、检验CO2外，还起到的作用是收集CO， 防止污染空气；
（3）氧化铁全部转化为铁，氧化铁中铁的质量分数=112/160；所以铁的质量b=a×=0.7a；
3. 【答案】 ② 将装置中生成的CO2挤入B中充分吸收 44m3/33m1
4、【答案】（1）① （2）A （3）= （4）0.3g＜m＜0.6g
【解析】（1）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊分析；
（2）根据两处酒精灯的作用分析；
（3）根据质量守恒定律分析；
（4）根据方程式中物质质量关系计算分别生成一氧化碳、二氧化碳时m的值，由此确定生成混合气体m范围分析。
【解答】（1） 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，若观察到B中澄清石灰水变浑浊，说明气体中一定有二氧化碳，则可排除猜想 ① 。
（2） D处酒精灯是为了处理尾气，防止空气污染，实验结束后，需要先熄灭A处酒精灯。
（3）A玻璃管减少质量即为生成气体质量，BC增重质量为生成二氧化碳质量，若 理论上(m4-m3) ＝ (m1-m2) ，则可证明猜想②成立 。
（4）设生成气体全部为CO，则
CuO + C＝Cu+CO
80 12
4g m
m＝0.6g
设生成气体全部为CO2，则
2CuO + C＝2Cu+CO2
160 12
4g m
m=0.3g
若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应碳的质量m的取值范围是 0.3g＜m＜0.6g 。
5.【答案】（1）检验氢气中的水分是否全部吸收（2）甲瓶只是除去H2中的水,丁瓶吸收的水的质量要用来计算氧元素的质量（3）80% （4）B
（三）气体成分的验证
1、【答案】B
【解答】解：现有甲烷和氧气的混合气体14.4g在密闭的容器中充分燃烧，生成CO、CO2和H2O三种物质，冷却到室温后，气体的质量变为原来的二分之一，说明冷却的水蒸气有7.2g，水中氢元素的质量为：7.2g0.8g，水中的氢元素全部来自于甲烷，则甲烷的质量为：0.8g3.2g，甲烷和氧气的混合气体中氧气的质量为：14.4g﹣3.2g＝11.2g，
设3.2g甲烷完全燃烧需要氧气的质量为x。
CH4+2O2CO2+2H2O
16 64
3.2g x
x＝12.8g
则3.2g甲烷完全燃烧需要氧气的质量为12.8g，欲使甲烷完全燃烧，原容器中应增加氧气的质量至少为：12.8g﹣11.2g＝1.6g。
故选：B。
2、【答案】A
【解析】质量守恒：反应物的质量和生成物的总质量相等；反应前后元素的种类和质量不变。
【解答】A. D装置的吸收反应产生的水，因此反应产生了1.08g的水，E装置是吸收反应产生的二氧化碳，因此产生了2.64g的二氧化碳，根据质量守恒可以得出消耗的氧气质量为：1.08g+2.64g-0.84g=2.88g，根据反应前后元素的种类不变可以确定待测物中一定含有C，H两种元素；反应后2.64gCO2中氧元素的质量为：2.64g×=1.92g，1.08gH2O中氧元素的质量为：1.08g×=0.96g，因此反应后氧元素的总质量为：1.92g+0.96g=2.88g，与消耗的氧气质量相等，说明待测物中没有氧元素，A正确
B. 通过A可以得出，B错误
C. 空气中含有水蒸气和二氧化碳，对测量反应产生的水和二氧化碳会产生干扰，因此不能用空气球代替，C错误
D. B装置是用来干燥反应产生的氧气的，通过过氧化氢溶液分解产生的氧气中会带有水蒸气，如果没有B装置，产生的氧气中的水会对测量反应产生的水产生干扰，D错误。
3、【答案】（1）违背质量守恒定律(合理即可)
（2）不可行，无法检验原气体中是否含有水蒸气
（3）F中的无水硫酸铜变蓝；检验CO2，收集尾气
【解析】质量守恒： 1.反应前后物质总质量不变 2.元素的种类不变 3.各元素的总质量不变
【解答】（1）根据质量守恒：反应前后元素种类不变，反应前有C、H、O三种元素，反应后也应有这三种，猜想1中没有H元素，故填：违背了质量守恒定律。
（2）装置A的作用：吸收CO2 装置B的作用：检验水蒸气，装置C的作用：检验CO2，当气体通过溶液后会带出一部分的水蒸气，对检验原气体中是否含有水蒸气会产生干扰，因此需要先检验是否含有水蒸气。故填： 不可行，无法检验原气体中是否含有水蒸气
（3）①H2能与E装置的CuO发生反应：H2+CuOH2O+Cu 现象为黑色固体变红色，且产生的H2O能使F装置中的无水CuSO4变蓝，故填：F中的无水硫酸铜变蓝。
②G装置中澄清石灰水可以用来检验CO2，且该实验中尾气含有CO，CO难溶于水，可以利用该装置收集CO尾气，故填：检验CO2，收集尾气。
4、【答案】（1）H2O或水蒸气；
（2）检验二氧化碳是否完全被吸收了；
（3）玻璃管内红色固体逐渐变为黑色，F装置逐渐变浑浊；
（4）C、H；m（C）：m（H）＝3：1。
【解答】解：（1）浓硫酸有吸水性，因此浓硫酸增重就说明吸收了水，因此混合气体中含有水蒸气；
（2）氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，所以D装置的澄清石灰水可以检验氢氧化钠溶液是否吸收尽二氧化碳，便于对一氧化碳产生二氧化碳的检验；
（3）一氧化碳具有还原性，可以和氧化铁反应产生铁和二氧化碳，因此观察到的现象是红色固体变成黑色，F中石灰水变浑浊；
（4）B、C装置可以吸收二氧化碳，增重的质量即为二氧化碳的质量，说明二氧化碳的质量为3.3g，因为混合气体质量为9.2g，其中水蒸气为4.5g、3.3g二氧化碳，则生成一氧化碳的质量为1.4g，4.5g水中氢元素的质量为4.5g100%＝0.5g，3.3g二氧化碳中碳元素的质量为3.3g100%＝0.9g，1.4g一氧化碳中碳元素的质量为1.4g100%＝0.6g，根据质量守恒定律燃料X的质量为9.2g﹣7.2g＝2g，碳元素和氧元素的质量和为0.9g+0.6g+0.5g＝2g，因此X中不含有氧元素，只含有碳、氢元素，所以两种元素的质量比为：（0.9g+0.6g）：0.5g＝3：1。
故答案为：（1）H2O或水蒸气；
（2）检验二氧化碳是否完全被吸收了；
（3）玻璃管内红色固体逐渐变为黑色，F装置逐渐变浑浊；
（4）C、H；m（C）：m（H）＝3：1。
5、【答案】（1）点燃处理或用气球收集处理等
（2）2、1、3
（3）白色固体变成蓝色
（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。
课后作业
1.【答案】D 2.【答案】C 3.【答案】C 4.【答案】D
5.【答案】A中变蓝色 废气中原有的CO2没有被除尽，导致E中变浑浊
在DE之间装个A 抽气 和收集尾气
6.【答案】水蒸气 二氧化碳 一氧化碳 氢气
7、【答案】（1）CO+CuO Cu+CO2
（2）无法验证原混合气体中是否含有CO气体
（3）CO或CO、H2
（4）BC之间增加浓硫酸装置，CD之间增加无水硫酸铜装置
【解析】（1）根据反应物、反应条件和生成物，写出反应的化学方程式。
（2）氢氧化钠溶液用于吸收气体中的二氧化碳气体，只有B将其中的二氧化碳气体全部吸收，才能不对后面的验证产生影响。即如果后面D中石灰水变浑浊，则说明反应有二氧化碳产生，即一氧化碳和氧化铜发生了反应，即原来气体含有一氧化碳气体。
（3）A中澄清的石灰水不浑浊，则说明气体中肯定没有二氧化碳。而C中黑色粉末变成光亮的红色，说明氧化铜被还原，则原来气体可能存在一氧化碳或氢气。而D中变浑浊，则说明肯定存在一氧化碳，据此分析解答。
（4）氢气还原氧化铜生成铜和水，因此检验是否有水生成是检验存在氢气的关键。则在反应前要利用浓硫酸的吸水性去掉水分，在反应装置后加入无水硫酸铜检验水的生成，据此分析解答。
【解答】（1）一氧化碳和氧化铜反应，生成铜单质和二氧化碳，则反应的方程式为： CO+CuO Cu+CO2 。
（2）如果省略B装置，对实验结果的影响是：无法验证原混合气体中是否含有CO气体；
（3）气体X通过整套装置时，A中液体不浑浊，C中黑色粉末变成光亮的红色，D中液体变浑浊，则气体X的组成情况是：CO或CO、H2。
（4）若要检验H2的存在，则应对该装置的改进如下：BC之间增加浓硫酸装置，CD之间增加无水硫酸铜装置。
8．【答案】 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。