專題3金屬的氧化還原實驗（學生版）

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?？疾斓闹R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________?！炯磳W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________________________________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?？疾霩2、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?！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)________。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??；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。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”）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。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________。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________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________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。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________。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。回答下列問題：（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）。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