專題3金屬的氧化還原實驗（教師版）

專題3金屬的氧化還原實驗目標導航目標導航課程標準課標解讀氧化還原是初中常見的知識。涉及金屬氧化物與還原劑的反應，該類題目考察知識面廣、綜合性強，是考查學生邏輯思維的一類題目。考察的知識較多，結合物質特性與質量變化等，以探究和簡答為主，難度較大。辨別多種氣體混合時，利用酸堿鹽特點鑒別成分。知識精講知識精講知識點01金屬氧化還原實驗實驗操作：在一支試管中加入少量的氧化銅，觀察顏色，通入氫氣，過一會兒，再給氧化銅加熱，注意觀察試管中變化，反應結束后繼續(xù)通入氫氣直至試管冷卻。實驗現(xiàn)象：加熱前氧化銅為黑色粉末狀固體，加熱反應一段時間后可觀察到黑色的固體逐漸變成紅色。實驗結論：氫氣也可以使氧化銅變成銅。注意：點燃酒精燈前需要通入一段時間的氫氣，是為了排盡裝置內的空氣，反應結束后仍然需要通入一段時間的氫氣，目的是為了避免銅又重新被氧化為氧化銅。C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋CO2↑C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2COCO＋CuO△Cu＋CO2H2＋CuO△Cu＋H2O【即學即練1】在學習“金屬的冶煉”時，某學習小組用如圖所示的裝置測量氧化銅樣品中氧化銅的質量分數(shù)，實驗所取氧化銅樣品質量為10克。（所含雜質不參加反應）（1）玻璃管內觀察到的現(xiàn)象是________。（2）甲同學的方法：先測出氫氧化鈉濃溶液的質量為50克，待反應完全后再次稱量，質量為54.4克。請你計算樣品中氧化銅的質量分數(shù)。（一氧化碳不與氫氧化鈉溶液反應）（3）乙同學的方法：先稱量出玻璃管及樣品的總質量為m1，待反應完全后再次稱量，質量為m2，利用m1m2的值，求出樣品中氧化銅的質量分數(shù)。其中m1m2的值是指________的質量。（4）同學們查閱到CO除了具有可燃性、難溶于水等性質外，還具有毒性。因此，本實驗中還需對尾氣進行處理。請你提出一種處理方法________。【答案】（1）黑色固體變?yōu)榧t色

（2）生產(chǎn)CO2的質量是54.4g50g=4.4g設：樣品中氧化銅的質量是xCO+CuO高溫Cu+CO28044X4.4g

x=80×4.4g/44=8g樣品中氧化銅的質量分數(shù)是

8g/10g×100%=80%

（3）CuO中氧元素的質量

（4）用集氣瓶收集尾氣或用酒精燈點燃尾氣【解析】氧化銅與一氧化碳反應生成銅和二氧化碳，氧化銅固體的顏色為黑色固體，金屬單質銅的顏色為紅色，因此玻璃管內觀察到的現(xiàn)象為：黑色固體變?yōu)榧t色；生成二氧化碳的質量為:54.4g50g=4.4g，再根據(jù)氧化銅與一氧化碳在加熱的條件下發(fā)生化學反應生成銅和二氧化碳的化學方程式，計算出樣品中氧化銅的質量為8g，從而計算出樣品中氧化銅的質量分數(shù)是80%；m1為玻璃管及氧化銅的總質量，m2為玻璃管及銅的總質量，m1m2的值是指CuO中氧元素的質量的質量；CO具有可燃性，因此，對尾氣CO進行處理的方法為：用集氣瓶收集尾氣或用酒精燈點燃尾氣；【即學即練2】（2019·紹興模擬）某科學興趣小組的同學用如圖裝置，進行木炭還原CuO的探究實驗，生成物是紅色固體和無色氣體。他們查閱資料后得知氧化亞銅（Cu2O）為紅色固體，猜測反應物比例不同，產(chǎn)物也會不同。生成物中有CO2、CO和Cu，固體還可能有Cu2O，Cu2O能和常見的酸（HNO3除外）反應生成Cu2+和Cu，微量的CO氣體能使?jié)駶櫟狞S色氯化鈀試紙變藍色。為此，請你和他們一起進行如下探究。（1）該興趣小組同學設計的木炭還原CuO實驗裝置有何不足之處？（2）為驗證產(chǎn)生的氣體是CO2和CO的混合物，將混合氣體進行如下操作：實驗中觀察到________現(xiàn)象，則證明是CO2和CO的混合氣體。（3）探究紅色固體中是否有Cu2O。設計一個簡便的實驗方案，如下表所示。實驗步驟向剩余固體中加入稀鹽酸反應后，靜置實驗現(xiàn)象與結論現(xiàn)象：________________；結論：紅色固體中有Cu2O化學反應方程式________________________________【答案】（1）缺少尾氣處理裝置

（2）澄清石灰水變渾濁，濕潤的氯化鈀試紙變藍色

（3）溶液由無色變?yōu)樗{色；Cu2O+2HCl=CuCl2+Cu+H2O【解析】（1）由題所給信息可知，該反應生成物中含有一氧化碳，而該裝置沒有尾氣處理裝置，會造成空氣污染；

（2）氣體是CO2和CO的混合物，二氧化碳可使澄清石灰水變渾濁，一氧化碳可使?jié)駶櫟穆然Z試紙變藍色；

（3）Cu2O能與鹽酸反應生成氯化銅和銅，所以固體中有Cu2O加入鹽酸后溶液會由無色變?yōu)樗{色，反應方程式為Cu2O+2HCl=CuCl2+Cu+H2O；知識點02混合氣體成分探究（還原性氣體與其他）混合氣體通常考察H2、H2O、CO、CO2等探究含有的成分，先檢驗是否存在H2O、CO2再檢驗H2、CO①檢驗是否存在H2O、CO2時，應先通過無水硫酸銅，若變藍色，則說明混合氣體中有水蒸氣，再通過澄清石灰水，觀察是否變渾濁。檢驗后去除H2O、CO2，應先通過通過氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳，再通過濃硫酸，吸收水蒸氣。②檢驗是否存在H2、CO時，應先通過灼熱的氧化鐵，變黑色，將生成物通過無水硫酸銅，若變藍色，則說明有水蒸氣，從而說明有氫氣。再通過澄清石灰水，觀察是否變渾濁，從而說明有一氧化碳。一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會污染空氣，利用一氧化碳的可燃性采用點燃的方法處理一氧化碳或在導管后扎氣球收集一氧化碳，可以防止污染空氣【即學即練3】某氣體可能由CO、H2、水蒸氣中的一種或幾種組成。小科利用下圖的裝置探究其成分，已知無水硫酸銅遇水會變藍色。（1）甲裝置中盛放的液體是________。（2）實驗過程中觀察到無水硫酸銅不變色，澄清石灰水變渾濁，則原氣體中一定含有________（填化學式），同時乙裝置中黑色固體變________色。【答案】（1）濃硫酸（或濃H2SO4）（2）CO；紅【解析】（1）甲裝置為吸收水蒸氣裝置，則盛放液體為濃硫酸。

（2）實驗過程中觀察到無水硫酸銅不變色，則說明沒有水生成，即原氣體中沒有氫氣，澄清石灰水變渾濁，則說明有二氧化碳生成，即原氣體含有CO，一氧化碳有還原性，能使氧化銅還原成銅，乙裝置現(xiàn)象為黑色固體變成紅色?！炯磳W即練4】（2018九上·溫嶺期中）水煤氣是一種工業(yè)上常用的氣體燃料，一般用焦炭和水蒸氣在高溫下反應制得，含有少量的CO2和水蒸氣雜質。某化學興趣小組對水煤氣的主要成分進行研究?！静殚嗁Y料】⑴白色的無水硫酸銅粉末遇水變成藍色。⑵Na2CO3與少量鹽酸反應生成NaHCO3和NaCl，與過量鹽酸反應時生成NaCl、H2O、CO2。【實驗假設】①可燃氣體只是CO

②可燃氣體只是H2

③可燃氣體是CO、H2的混合氣?！緦嶒炦^程】實驗小組按以下流程進行實驗實驗中，發(fā)現(xiàn)黑色氧化銅變紅，且無水硫酸銅變藍色，還觀察到澄清石灰水變渾濁，證明水煤氣為________(填實驗假設的序號)，根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出無水硫酸銅的一種用途________?！緦嶒灧此肌扛鶕?jù)實驗結論，甲同學認為實驗應保證安全，防止中毒，對尾氣的處理方法是________。【實驗拓展】實驗后，乙同學認為欲檢驗所用NaOH是否完全消耗，可向溶液中滴入幾滴稀鹽酸，若沒有氣體產(chǎn)生，則溶液中還有NaOH剩余，但丙同學認為乙同學的設計是錯誤的，理由是(結合化學方程式解釋)________?！敬鸢浮竣?；檢驗水的存在；用容器（或氣球）收集起來；Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl【解析】無水硫酸銅變藍色，則說明混合氣體中有水，故原氣體中有氫氣，澄清石灰水變渾濁說明產(chǎn)生的氣體中有二氧化碳，故原氣體中有一氧化碳，則原氣體是一氧化碳和氫氣的混合氣體；故猜想③正確；在該實驗中無水硫酸銅主要用來檢驗水的存在；因為一氧化碳氣體無法被溶液吸收，所以通常使用氣球或者容器收集起來后專門處理；乙同學滴加少量鹽酸時，即使NaOH消耗完，碳酸鈉與HCl反應也不會立即產(chǎn)生氣泡，而是先轉化為碳酸氫鈉，只有當鹽酸過量才會產(chǎn)生氣泡；分層提分分層提分題組A基礎過關練1.（2019九上·吳興期中）銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的金屬之一，早在三千多年前人類就開始使用銅。在實驗室里我們常用氫氣和一氧化碳還原氧化銅來的到金屬銅，下圖甲和乙分別是氫氣和一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置，有關甲、乙兩實驗說法錯誤的是（

）A.甲實驗試管口略向下傾斜是為了防止冷凝水倒流使試管炸裂

B.乙實驗可以通過澄清石灰水是否變渾濁判斷反應是否發(fā)生

C.甲、乙兩實驗中，都應先通入氣體，再加熱，以防止發(fā)生爆炸

D.甲、乙兩實驗中，氫氣和一氧化碳都將氧化銅變成游離態(tài)銅，都發(fā)生了置換反應【答案】D【解析】（1）氫氣還原氧化銅生成銅和水；

（2）在一氧化碳還原氧化銅的實驗中，黑色的氧化銅會變成紅色的銅單質，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；

（3）如果氫氣和一氧化碳中混有空氣，很可能會發(fā)生爆炸；

（4）單質與化合物反應生成單質和化合物的反應叫置換反應。A.甲實驗試管口略向下傾斜是為了防止冷凝水倒流使試管炸裂，故A正確不合題意；

B.乙實驗可以通過澄清石灰水是否變渾濁判斷反應是否發(fā)生，故B正確不合題意；

C.甲、乙兩實驗中，都應先通入氣體，再加熱，以防止發(fā)生爆炸，故C正確不合題意；

D.甲、乙兩實驗中，氫氣還原氧化銅的實驗是置換反應，而一氧化碳還原氧化銅的反應不是置換反應，故D錯誤符合題意。2．實驗室用鐵、氧化銅、硫酸為原料制取銅，某同學設計了兩個實驗方案：①Feeq\o(→,\s\up10(H2SO4))H2eq\o(→,\s\up7(CuO))Cu②CuOeq\o(→,\s\up10(H2SO4))CuSO4eq\o(→,\s\up7(Fe))Cu若用這兩種方法制得質量相同的銅，下列說法中與實驗事實相符的是()A．消耗相同質量的氧化銅B．消耗相同質量的鐵C．消耗相同質量的硫酸D．生成相同質量的硫酸亞鐵【答案】A【解析】方案①：鐵與稀硫酸反應先制得氫氣，再用氫氣還原氧化銅，此法在第二步須加熱，且氫氣還原氧化銅的效率低，只有部分氫氣參加還原反應，因此需要消耗更多的鐵和稀硫酸反應產(chǎn)生較多的氫氣，這樣才能制得和方案②相同質量的銅。3．[2018·杭州上城區(qū)二模]小陳在進行CO與Fe2O3反應的實驗時，觀察到如下現(xiàn)象：紅色粉末變黑，澄清石灰水變渾濁，待反應結束，裝置冷卻后稱量，發(fā)現(xiàn)硬質玻璃管內固體質量減小，裝有澄清石灰水的裝置質量增加。對于上述實驗現(xiàn)象的分析錯誤的是()A．一氧化碳具有還原性B．生成的黑色物質能被磁鐵吸引C．本實驗如果要制得5.6gFe，則通入CO的質量要遠大于4.2gD．硬質玻璃管內減小的質量等于裝有澄清石灰水裝置增加的質量【答案】D【解析】CO能將Fe2O3還原成Fe單質，F(xiàn)e單質能被磁鐵吸引。由于反應前要通一段時間CO以排盡管內空氣，所以本實驗如果要制得5.6gFe，則通入CO的質量要遠大于4.2g；硬質玻璃管內減小的質量是氧化鐵中減少的氧元素的質量，裝有澄清石灰水裝置增加的質量是參加反應的一氧化碳和氧化鐵中減少的氧元素的質量之和，兩者不相等。4.某同學實驗時，用氫氣還原16g氧化銅，反應一段時間后，停止加熱，冷卻后稱量剩余固體質量為14.4g，則下列結論正確的是(

)A.有1.6g水生成

B.有1.4g銅生成

C.實際用去氫氣的質量大于0.2g

D.有80%的氧化銅參加反應【答案】C【解析】根據(jù)氫氣還原氧化銅實驗操作步驟及質量守恒定律分析，反應前后固體減少質量為參加反應氧化銅中氧元素質量，生成銅的質量為反應的氧化銅中銅元素質量，再由元素質量為物質質量×元素質量分數(shù)計算?！窘獯稹緼、固體減少質量為參加反應氧化銅中氧元素質量，即生成水中氧元素質量，所以生成水的質量為，不符合題意；

B、生成銅的質量為參加反應的氧化銅中銅元素質量，，不符合題意；

C、氫氣還原氧化銅實驗中，開始為排除裝置內空氣要先通入氫氣，反應結束后為防止銅再被氧化，要繼續(xù)通氫氣作保護氣，所以實驗消耗氫氣質量大于反應的氫氣質量，符合題意；

D、參加反應的氧化銅質量為，則反應的氧化銅質量分數(shù)為8g/16g=50%，不符合題意；5.（2020九上·椒江期中）某混合氣體可能含有CO、CO2、CH4和HCl中的一種或幾種，為了確定其成分，將混合氣體按如圖所示裝置進行實驗（假設各步均充分反應或吸收），結果裝置A中的石灰水不變渾濁，但混合氣體的體積明顯減小；裝置D增重1.8g；裝置E增重2.4g，下列分析正確的是（）A.裝置A中石灰水不變混濁，所以氣體中一定不含二氧化碳

B.裝置C對實驗結果不產(chǎn)生影響，所以可以去掉裝置C以簡化實驗方案

C.后續(xù)裝置的目的是阻止空氣中的二氧化碳進入裝置E中，干擾CO的檢驗

D.該混合氣體成分可能是CH4和CO【答案】C【解析】A.如果混合氣體中含有HCl，那么其中的二氧化碳就能使裝置A中澄清的石灰水不變渾濁，故A錯誤；

B.C裝置中的濃硫酸對從B裝置中出來氣體進行干燥，防止干擾其他氣體的檢測，故B錯誤；

C.后續(xù)裝置的目的是阻止空氣中的二氧化碳進入裝置E中，干擾CO的檢驗，故C正確；

D.裝置D增重1.8g，是生成水的質量；裝置E增2.4g，生成二氧化碳的質量為2.4g。

設生成1.8g水，同時生成二氧化碳質量為x

CH4+2O2CO2+2H2O

44

36

x

1.8g

解得：x=2.2g＜2.4g；

因此多余的二氧化碳肯定是一氧化碳燃燒生成的，

則該混合氣體一定含有CO和CH4，故D錯誤。題組B能力提升練1.（2021九下·杭州開學考）按如圖進行實驗，已知A為H2、CO中的一種或兩者的混合物，甲裝置中的黑色粉末為CuO、炭粉中的一種或兩者的混合物。根據(jù)下列要求，回答問題：（1）若黑色粉末是純凈物，甲、乙、丙裝置中的固體或溶液依次出現(xiàn)紅色、藍色、渾濁，則氣體A是________，黑色粉末為________。（2）若第（1）問中：乙裝置的物質增重3.6g，丙裝置中的物質增重4.4g，則至少需通入________g氣體。【答案】（1）H2、CO；CuO（2）3.2【解析】（1）根據(jù)一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，氫氣與氧化銅反應生成銅和水分析；

（2）根據(jù)乙增重質量為水，丙增重質量為二氧化碳，由水中氫元素質量計算氫氣質量，二氧化碳中碳元素質量計算一氧化碳質量分析?！窘獯稹浚?）若黑色粉末是純凈物，甲、乙、丙裝置中的固體或溶液依次出現(xiàn)紅色、藍色、渾濁，說明生成了銅、水和二氧化碳，則氣體A是氫氣和一氧化碳，黑色粉末為氧化銅；

（2）若第（1）問中：乙裝置的物質增重3.6g，說明生成水質量為3.6g，則氫氣質量至少為，丙裝置中的物質增重4.4g，則至少需一氧化碳質量為，則至少需通入3.2g氣體；

2.（2019·杭州模擬）用含有二氧化碳和水蒸氣雜質的某種還原性氣體測定一種鐵的氧化物（FexOy）的組成，實驗裝置如圖所示：（1）過程中丁裝置中沒有明顯的變化，而戊裝置中出現(xiàn)了白色沉淀，則該還原性氣體是________.（2）乙裝置的作用是________

。（3）上述實驗中，如果沒有甲裝置，將使測定結果中鐵元素與氧元素的質量比________。（填“偏大”“偏小”或“無影響”）【答案】（1）CO（2）吸水，排除對氫氣檢驗造成干擾（3）偏小【解析】根據(jù)還原性氣體與鐵的氧化物反應生成物的驗證來判斷還原性氣體的種類，再利用生成物的質量計算元素的質量，依據(jù)元素守恒計算出鐵的氧化物中鐵和氧元素質量，在解答時要注意還原性氣體中雜質是否對結果產(chǎn)生干擾。

（1）丁裝置中沒有明顯變化，則說明沒有水生成，戊裝置中出現(xiàn)了白色沉淀，說有有二氧化碳生成，則還原性氣體為一氧化碳；

（2）因要檢驗還原后的產(chǎn)物是否有水，所以要用乙裝置除去原氣體中的水，排除對氫氣檢驗造成干擾；

（3）如果沒有甲裝置，由含有的二氧化碳會進入戊中，將使測定結果中氧元素質量偏多，則鐵元素與氧元素的質量比偏小。3.（2019·金華）某興趣小組在實驗室相對封閉的裝置內燃燒某種含碳、氫、氧元素的垃圾，對產(chǎn)生的廢氣成分（不考慮氣態(tài)有機物）按如圖所示的裝置進行檢驗?！緦嶒炑芯俊坷瓌幼⑸淦?，讓廢氣依次通過裝置。

【實驗分析】（1）能證明廢氣中有水蒸氣存在的現(xiàn)象是________；（2）F處的大號注射器，可以引導氣體流向，其另一個主要作用是________；（3）【反思評價】小金認為，僅根據(jù)E中澄清石灰水變渾濁，無法確定一氧化碳的存在，其理由是________；（4）小金根據(jù)D中的粉末由黑色變?yōu)榧t色，得出廢氣中存在一氧化碳。小麗認為該結論不夠嚴密，若廢氣中存在氫氣也會出現(xiàn)該現(xiàn)象。要使上述結論更加嚴密，還應添加的一個實驗裝置及位置是________?！緦嶒灲Y果】經(jīng)檢驗，廢氣中存在CO2、CO、H2O?！敬鸢浮浚?）A中的固體由白色變藍色

（2）收集尾氣（或儲氣）

（3）CO2不一定來自CO和CuO的反應，可能是原來的CO2在B裝置沒有除盡

（4）在DE之間連接盛有無水硫酸銅的U型管（或在DE之間連接A裝置）【解析】元素分析是研究有機化合物中元素組成的化學分析方法。分為定性、定量兩種。前者用于鑒定有機化合物中含有哪些元素；后者用于測定有機化合物中這些元素的百分含量。例如，被測物質在特殊儀器中燃燒后，可定量地測定成二氧化碳形態(tài)的碳、成水形態(tài)的氫、成單體形態(tài)或氮氧化物形態(tài)的氮和成二氧化硫形態(tài)的硫等。

【解答】（1）混合氣體水蒸氣的檢測是通過無水硫酸銅來檢測的，如果有水存在時，無水硫酸銅則會由白色變成藍色；

（2）垃圾種含有C、H、O元素，則燃燒后的產(chǎn)物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；而一氧化碳是有毒氣體，所以實驗在種一定要有尾氣處理裝置，而F處的大注射器處在實驗裝置的末尾，則其除了引導氣體流向外，就是暫時儲存尾氣；

（3）垃圾種含有C、H、O元素，則燃燒后的產(chǎn)物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；如果廢氣中含有二氧化碳和一氧化碳，則B會變渾濁，但沒有吸收二氧化碳的裝置，所以即使廢氣中沒有一氧化碳，E中澄清石灰水也會變渾濁；

（4）氫氣與氧化銅反應，除了生成的紅色的銅外，還會生成水，因此在D裝置后加一個檢驗水的無水硫酸銅即可，如果無水硫酸銅變藍色，則說明原混合氣體中有氫氣；

4.（2020·金華·麗水）除H2、CO能還原氧化銅外，CH4及其它一些具有還原性的氣體也能與氧化銅發(fā)生反應。如：加熱時，CH4能與CuO反應生成Cu、CO2和H2O。某拓展小組同學設計了如圖所示實驗裝置(夾持裝置省略)，分別對有關氣體問題進行探究。請按要求回答相關問題。（1）【探究Ⅰ】對已知氣體性質的探究。將CH4氣體按如圖所示裝置進行規(guī)范實驗，可觀察到的實驗現(xiàn)象有________(填序號)；①A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質②B裝置中的固體由白色變藍色③C裝置中溶液變渾濁（2）【探究Ⅱ】對氣體組成的探究。氣體X可能由H2、CH4中的一種或兩種組成，同學們按如圖所示實驗裝置對其組成進行探究。①C裝置中溶液變渾濁，可證明氣體X中含有________；②根據(jù)B裝置中的固體由白色變藍色的現(xiàn)象，得出氣體X中含有H2的結論，請對此結論作出評價，并說明理由________。（3）【探究Ⅲ】對未知氣體的探究。將某火箭燃料X通過如圖所示裝置，觀察到A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質；B裝置中的固體由白色變藍色，C裝置中溶液不變渾濁。C中導出的氣體是空氣中含量最多的物質。已知燃料X是由2種元素組成的純凈物，其相對分子質量為32。根據(jù)現(xiàn)象及信息推斷并寫出：A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為________?！敬鸢浮浚?）①②③

（2）CH4；不合理，因為CH4與氧化銅反應后也生成了水

（3）N2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O【解析】（1）氧化銅為黑色固體，銅單質為紅色固體；無水硫酸銅粉末為白色，而一旦吸水會變成藍色的五水硫酸銅晶體；二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀，根據(jù)甲烷和氧化銅的反應產(chǎn)物分析即可；

（2）①氫氧化鈣溶液變渾濁，說明有二氧化碳氣體產(chǎn)生。氫氣中不含碳元素，而甲烷中含有碳元素，因此肯定有甲烷存在；

②固體由白色變成藍色，說明硫酸銅粉末吸收了水，即反應中有水生成。由于氧化銅中只含有氧元素，所以水中的氫元素肯定來自于氣體X，由于氫氣和甲烷中都含有氫元素，所以無法判斷是否有氫氣的存在。

（3）根據(jù)反應現(xiàn)象分析火箭燃料X與氧化銅反應的產(chǎn)物，然后根據(jù)質量守恒定律確定X的元素組成，并對它的化學式進行推斷，最后寫出反應的化學方程式。【解答】（1）加熱時，CH4能與CuO反應生成Cu、CO2和H2O，

那么將CH4氣體按如圖所示裝置進行規(guī)范實驗，可觀察到的實驗現(xiàn)象有：A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質；B裝置中的固體由白色變藍色；C裝置中溶液變渾濁，故選①②③。

（2）①C裝置中溶液變渾濁，可證明氣體X中含有CH4；

②根據(jù)B裝置中的固體由白色變藍色的現(xiàn)象，得出氣體X中含有H2的結論，我認為這個結論不合理，理由是：CH4與氧化銅反應后也生成了水。

（3）A裝置中的黑色粉末變成光亮的紅色物質，肯定有銅單質生成；B裝置中的固體由白色變藍色，肯定有水生成；C裝置中溶液不變渾濁，肯定沒有二氧化碳產(chǎn)生。C中導出的氣體是空氣中含量最多的物質，肯定有氮氣生成。據(jù)此可知，反應產(chǎn)物是Cu、H2O和N2。由于氧化銅中只含有Cu和O元素，而X只由兩種元素組成，根據(jù)質量守恒定律可知，那么X肯定有N和H元素組成。設它的化學式為NxHy，根據(jù)它的相對分子質量為32得到：14x+1y=32，解得：x=2，y=4，因此X的化學式為N2H4，那么反應的化學方程式為：N2H4+2CuO2Cu+N2+2H2O.5.（2020·杭州）小金利用圖示裝置進行“一氧化碳還原氧化鐵”及產(chǎn)物檢驗的實驗。實驗步驟如下步驟1：連接裝置并檢查裝置的氣密性，在確保裝置氣密性良好的基礎上，按圖示在各裝置中添加藥品；步驟2：緩慢推注射器活塞，利用甲酸(一種無色溶液，溶質為HCOOH)與濃硫酸在80℃水浴的條件下制備一氧化碳(反應原理：HCOOHCO↑+H2O)；步驟3：待萬用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下后再點燃酒精燈，當W型管右側彎管處的氧化鐵全部變?yōu)楹谏珪r，繼續(xù)加熱2分鐘后熄滅酒精燈；步驟4：撤去酒精燈和盛熱水的燒杯，用磁鐵吸引黑色物質至W型管左側彎管處進行固體產(chǎn)物的檢驗。（1）進行氣密性檢査時，可在萬用瓶中盛適量水，然后推注射器活塞，當觀察到________(填寫現(xiàn)象)，說明裝置氣密性良好。（2）點燃酒精燈前，需要“待萬用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下”的原因是________（3）步驟3后，W型管左側彎管處為反應后得到的稀硫酸，若固體產(chǎn)物全部是鐵，步驟4中能觀察到的現(xiàn)象是________【答案】（1）萬用瓶中的水會進入導管并形成一段穩(wěn)定的水柱

（2）排盡W型管內的空氣，防止點燃酒精燈進行加熱時發(fā)生爆炸

（3）有氣泡產(chǎn)生，固體有溶解，且溶液呈淺綠色(寫出有氣泡產(chǎn)生即可)【解析】（1）在注射器活塞的推力作用下，萬用瓶中的水會進入導管。如果裝置的氣密性良好，那么裝置內的壓強不會改變，因此在外界大氣壓強作用下托住的水柱長度會保持不變；

（2）一氧化碳中如果混入空氣，一旦點燃很容易發(fā)生爆炸。利用一氧化碳的壓力，將裝置內的空氣完全排放出去，可以保證加熱時的安全性。

（3）鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，且含有2價鐵離子的溶液呈淺綠色?！窘獯稹浚?）進行氣密性檢査時，可在萬用瓶中盛適量水，然后推注射器活塞，當觀察到萬用瓶中的水會進入導管并形成一段穩(wěn)定的水柱，說明裝置氣密性良好。

（2）點燃酒精燈前，需要“待萬用瓶中澄清石灰水下降至安全線以下”的原因是：排盡W型管內的空氣，防止點燃酒精燈進行加熱時發(fā)生爆炸；

（3）步驟3后，W型管左側彎管處為反應后得到的稀硫酸，若固體產(chǎn)物全部是鐵，步驟4中能觀察到的現(xiàn)象是：有氣泡產(chǎn)生，固體有溶解，且溶液呈淺綠色。6.（2021·鄞州模擬）如圖所示為純凈的CO氣體與氧化銅反應制取銅的實驗裝置。請分析并回答以下問題：（1）在對A中氧化銅進行加熱前，需要先通一段時間的CO氣體，其目的是________。（2）查閱資料得知：①CO氣體與氧化銅反應除生成銅外還可能生成氧化亞銅（Cu2O）；②銅和氧化亞銅均為不溶于水的紅色固體；③Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。小科為了探究反應所得紅色固體的成分，進行了如下實驗：

實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論步驟取20g紅色固體于燒杯中，加入足量稀硫酸________紅色固體可能是氧化亞銅，也可能是銅和氧化亞銅步驟將步驟一反應所得的混合物經(jīng)濾、洗滌、干燥并稱量剩余紅色固體質量剩余紅色固體質量為16g20g紅色固體中，銅和氧化亞銅的質量比為________【答案】（1）排盡管中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸

（2）溶液變?yōu)樗{色，紅色固體部分溶解；9：16【解析】（1）根據(jù)一氧化碳具有可燃性，與空氣混合點燃易發(fā)生爆炸分析；（2）根據(jù)氧化亞銅與硫酸反應會生成硫酸銅和銅，結合方程式中固體減少質量是氧化亞銅與銅的質量差，利用方程式計算固體中物質質量比分析。【解答】（1）一氧化碳具有可燃性，與空氣混合點燃易發(fā)生爆炸，所以對A中氧化銅進行加熱前，需要先通一段時間的CO氣體，以排盡管中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；

（2）紅色固體中含有氧化亞銅，因氧化亞銅與硫酸反應會生成硫酸銅和銅，所以加入硫酸后溶液變?yōu)樗{色，紅色固體部分溶解，20克紅色固體反應后剩余16克，

設氧化亞銅質量為x

Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O

固體減少質量

144

64

80

x

4g

144:80=x:4g

x=7.2g，而反應前固體質量為20克，則銅和氧化亞銅的質量比為7.2：（20－7.2）＝9：16.

題組C培優(yōu)拔尖練1.（2020九上·江北期末）某CuO粉末中混有少量Cu2O，現(xiàn)有一課外活動小組利用下圖所示裝置測定其中Cu2O的質量。已知在加熱條件下，氫氣還原氧化亞銅生成銅和水，一氧化碳還原氧化亞銅生成銅和二氧化碳。請根據(jù)圖示內容回答下列問題：

（1）X是常見還原性氣體CO、H2

中的一種，請根據(jù)該組合裝置判斷X的化學式為________。（2）若缺少B裝置，將直接導致反應后D裝置內的物質的質量________（填“偏大”、“偏小”或“不影響”）。（3）E裝置的作用是________。（4）已知反應前CuO和Cu2O的總質量為m1g，完全反應后D中U型管內物質的質量增加了m2g(損失忽略不計)，則原混合物中Cu2O的質量為________g?！敬鸢浮浚?）H2

（2）偏大

（3）吸收空氣中的水蒸氣（或防止空氣中的水蒸氣進入D裝置）

（4）（2.25m110m2）g【解析】（1）根據(jù)各裝置的作用分析；

（2）根據(jù)氫氣中含有水蒸氣會使測得生成水的質量偏大分析；

（3）根據(jù)空氣中水蒸氣對實驗的干擾分析；

（4）根據(jù)方程式中各物質質量關系分析?！窘獯稹浚?）由裝置組合可知，該反應是驗證還原后產(chǎn)生水，則X為氫氣；

（2）氣體通過氫氧化鈉溶液會有水蒸氣，若缺少B裝置，則會使氫氣中含有水蒸氣，D中增重質量偏大，；

（3）空氣中含有水蒸氣會干擾實驗，E裝置作用是吸收空氣中的水蒸氣（或防止空氣中的水蒸氣進入D裝置）；

（4）設氧化亞銅質量為x，氫氣與氧化亞銅反應生成水的質量為y

則H2＋CuO＝Cu＋H2O

H2＋Cu2O＝2Cu＋H2O

80

18

144

18

m1－x

m2y

x

y

解得x=（2.25m110m2）g

2.某興趣小組的同學到實驗室進行氣體性質實驗。（1）第一小組同學為檢驗某CO2氣體中是否混有CO和H2，設計了如下的實驗裝置：請回答：①A裝置中發(fā)生反應的化學方程式是________。②實驗過程中觀察到C裝置變藍色，小馮同學由此判斷氣體中一定混有H2，小汪同學認為不對，理由是________。（2）第二小組的同學探究某混合氣體的成分。已知該混合氣體中可能含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的一種或幾種。小組成員沒裝A裝置，直接把混合氣體通入灼熱的盛有足量氧化銅的試管（已排盡空氣），充分反應后，發(fā)現(xiàn)管內物質質量減少1.8g，將反應完全后的氣體全部通入過量的澄清石灰水，充分反應后，得到10g白色沉淀，則混合氣體的成分至少有________種，肯定有的氣體是________?！敬鸢浮浚?）CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；混合氣體中含有水蒸氣（2）2；一氧化碳和氫氣【解析】（1）①氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水；②還要考慮到原氣體中經(jīng)過氫氧化鈉溶液，也會帶出水蒸氣。（2）先通過白色沉淀推測出一氧化碳氣體的存在，在結合氧元素減少的質量判斷出是否應該含有氫氣?！窘獯稹浚?）①氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，故方程式為：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O。②氫氣還原氧化銅產(chǎn)生銅和水，但原氣體中經(jīng)過氫氧化鈉溶液，也會帶出水蒸氣，而這部分水蒸氣并沒有先被除去，會對產(chǎn)生的水產(chǎn)生干擾，所以即使C裝置變藍色也不能說明氣體中一定混有H2。（2）由質量守恒定律可知，將反應后的氣體全部通入過量的澄清石灰水中，充分反應后得到10g白色沉淀，說明通過過量灼熱的CuO的試管后二氧化碳的質量為4.4g，所以氣體X一定有一氧化碳，可通過二氧化碳的質量計算出此試管內物質減少的氧元素質量應該是1.6g，而試管內實際減少的質量是1.8g，說明還有氫氣還原氧化銅使得氧元素的質量減少，因此氣體一定含有一氧化碳和氫氣兩種氣體。3.（2021·金華模擬）半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和水蒸氣。某科學興趣小組為檢驗半水煤氣的某些成分，設計的實驗方案如圖所示。查閱資料可知堿石灰是CaO和NaOH的混合物?；卮鹣铝袉栴}：（1）A瓶中產(chǎn)生白色沉淀，其反應的化學方程式是________。（2）D裝置中“冰水”的作用是________。（3）實驗結果證明有H2、CO、CO2存在，根據(jù)實驗裝置回答，證明CO存在，只需觀察到的現(xiàn)象是________。（4）為了測定半水煤氣中H2、CO質量的實驗方案如下：若步驟Ⅳ中濃硫酸質量增加a克，步驟Ⅴ的KOH溶液質量增加b克，則半水煤氣中H2與CO的質量比為________（用含字母a、b的代數(shù)式表示）?！敬鸢浮浚?）CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

（2）驗證氣體通過灼熱的氧化銅后是否有水生成

（3）E中的澄清石灰水變渾濁

（4）【解析】（1）根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈣的反應生成碳酸鈣和水分析；（2）根據(jù)冰水可降溫的作用分析；

（3）根據(jù)氫氣與氧化銅反應生成銅和水，一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳分析；

（4）根據(jù)質量守恒定律通過生成水和二氧化碳的質量計算氫氣和一氧化碳質量分析?！窘獯稹浚?）A中為二氧化碳與氫氧化鈣的反應，方程式為CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

（2）D裝置中“冰水”是降溫，驗證氣體通過灼熱的氧化銅后是否有水生成；

（3）因氫氣和一氧化碳都能使氧化銅還原成銅，但氫氣與氧化銅反應生成銅和水，一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，所以要驗證CO只需觀察E中的澄清石灰水變渾濁即可；

（4）濃硫酸質量增加a克，即生成水a(chǎn)克，水中氫元素即為氫氣質量，KOH溶液質量增加b克，即生成二氧化碳質量為b克，二氧化碳中碳元素即為一氧化碳中碳元素質量，故氫氣和一氧化碳質量比為）:()=.

4.（2020九上·杭州期中）某混合氣體可能有CO2、CO、H2中的一種或幾種，某學習小組的同學為了研究氣體的組成，設計了如圖裝置進行實驗（夾持裝置已省略）．實驗后發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液變渾濁，C中的固體由黑色變紅色，D中的固體由白色變藍色，F(xiàn)裝置中有水流入燒杯。在反應前后對C、D裝置進行了質量的測量（各步反應均完全），測量結果如下表：

反應前后反應前反應后C裝置中試管與固體的總質量(克)acD裝置中U形管與固體的總質量(克)bd請分析回答下列問題：（1）請寫出A裝置中反應的化學方程式________。（2）一定能證明混合氣體中有氫氣存在的實驗現(xiàn)象是_