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专题 还原氧化铜与混合气体检验
掌握常见气体的检验方法
掌握混合气体检验的顺序
知识点一 常见气体的检验和吸收
检验是根据物质的特性和特有的实验现象来确定是某种物质。
依据物质特殊性质进行检验 （ 颜色、溶解性、气味）
物质的检验
依据物质间反应时，所产生的特殊现象 （变色、生成沉淀、放出气体）
检 验 吸 收
试 剂 现 象 试 剂 装 置
CO2 澄清石灰水 变浑浊 NaOH 溶液 洗气瓶
H2O 无水CuSO4 变蓝色 NaOH 固体、CaO U形管、干燥管
浓硫酸 洗气瓶
H2 CuO +CuSO4 变红色、变蓝色 CuO 硬质玻璃管
CO CuO +石灰水 变红色、变浑浊 CuO 硬质玻璃管
知识点二 混合气体的检验
1、检验的顺序：H2O→CO2→H2→CO
具体步骤：用CuSO4检验水蒸气的存在→用澄清石灰水检验二氧化碳的存在→吸收二氧化碳→吸收水蒸气→通过灼热的氧化铜发生反应→再用CuSO4检验水蒸气（验证氢气的存在）→再用澄清石灰水检验二氧化碳（验证一氧化碳的存在）
【典型例题】
例1（2021·上海市民办新北郊初级中学二模）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不正确的是
A．一定含有H2 B．一定含有CO
C．可能含有HCl D．可能含有CO2
【答案】B
【解析】
将某气体依此通过各种试剂之后，观察到前面一瓶澄清石灰水无明显变化，说明该气体中不含有二氧化碳或者氢氧化钙与氯化氢气体反应，没有与二氧化碳反应；再将气体通过饱和碳酸氢钠溶液，可以吸收氯化氢气体，因为碳酸氢钠能和氯化氢反应生成氯化钠、水和二氧化碳；再通过浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，可以吸收气体中的水蒸气；通过灼热的氧化铜，观察到氧化铜变红色，说明有还原性的气体与之发生了反应，还原性的气体可能是氢气、一氧化碳，氢气能和氧化铜反应生成水和铜，一氧化碳能和氧化铜反应生成二氧化碳和铜；无水硫酸铜变蓝，说明有水，则可以说明气体中含有氢气；后面的一瓶澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳，但是无法确定二氧化碳是氯化氢和碳酸氢钠反应生成的还是一氧化碳和氧化铜反应生成的。故选B。
例2（2020闵行区二模）气体X可能含有氢气、一氧化碳和二氧化碳中的一种或几种。某同学将气体X依次通过灼热氧化铜、澄清石灰水和无水硫酸铜，观察到黑色固体变红、澄清石灰水变浑浊、无水硫酸铜变蓝色。你认为气体X组成的可能性有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】D
【解析】X通过灼热氧化铜观察到黑色固体变红证明氢气和一氧化碳至少有一种存在，澄清石灰水变浑浊说明一氧化碳和二氧化碳至少有一种存在，无水硫酸铜变蓝色不能证明氢气的存在，因为有可能是二氧化碳和澄清石灰水反应携带出来的水蒸气使其变蓝。所以气体X的组成可能是：CO；CO和CO2；CO和H2；H2和CO2；CO和H2以及CO2，这5种可能。
故选D。
例3（2021·上海青浦·二模）以下化学实验，不能达到目的的是
A B C D
探究燃烧的条件 除去CO中混有的CO2 检查装置的气密性 检验氢氧化钠固体溶于水时放热
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】
A、铜片上的白磷燃烧，红磷不能燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点，热水中的白磷不能燃烧，说明燃烧需要氧气，此选项能够达到实验目的；
B、加热条件下，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，此选项不能达到实验目的；
C、检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，装置不漏气，此选项能够达到实验目的；
D、U形管中的液面出现左低右高，说明氢氧化钠溶于水放热，导致瓶内气压增大，此选项能够达到实验目的。
故选B。
例4（不定向）（2022·上海闵行·统考二模）某气体中可能含有CO2、O2、N2中的一种或几种，将该气体依次通过：①足量炽热的焦炭；②足量灼热的氧化铜；③足量的碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物)。每一步均充分反应，最终得到的气体为纯净物。气体的分子数目随时间的变化如下图所示。说法正确的是
A．a点气体中一定含有N2，可能含有O2或CO2
B．b点气体中CO和N2的分子数目比为2∶1
C．b点气体可能由三种分子构成
D．c→d点过程中发生了复分解反应
【答案】AB
【解析】①通过足量炽热的焦炭，可能发生反应：碳和氧气完全燃烧生成二氧化碳，二氧化碳和碳高温下生成一氧化碳，，反应后，分子数增加 ；
②通过足量灼热的氧化铜：一氧化碳和氧化铜在加热下生成铜和二氧化碳，，反应后气体分子数不变；
③通过足量的碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物)：氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水： ；如果气体中不含氮气，则最后气体的分子数为0，由图可知，最后分子数为n，且得到的气体为纯净物，则剩余气体为氮气，分子数为n；ab段分子数增加n，说明ab反应后气体中存在一氧化碳气体，则混合气中含有氧气或二氧化碳或两者都有；bc段分子数不变，cd段分子数减小，是因为一氧化碳和氧化铜反应生成了二氧化碳，二氧化碳被碱石灰吸收；
A、由分析可知，a点气体中一定含有N2，同时含CO2和O2中的至少一种，符合题意；
B、由分析可知，ab段二氧化碳和氧气都完全转化为了一氧化碳，故b点气体为一氧化碳和氮气的混合物，氮气的分子数为n，则一氧化碳的分子数为2n，故b点气体中CO和N2的分子数目比为2∶1，符合题意；
C、由分析可知，b点气体为一氧化碳和氮气的混合物，不符合题意；
D、c→d点过程中二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，不属于基本反应类型，不符合题意。
故选AB。
知识点三 还原氧化铜实验
【典型例题】
例1．（不定向）（2021·上海浦东新·二模）H2、C、CO都能还原CuO，关于以下实验说法正确的是
A．甲乙丙中都有置换反应发生
B．乙和丙实验中澄清石灰水的作用是完全相同的
C．都观察到黑色固体变成红色
D．丙实验不能在甲中进行的主要原因是CO有毒
【答案】CD
【解析】
A、置换反应是一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物。丙实验中，氧化铜与一氧化碳在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，由于反应物中没有单质，不属于置换反应，此选项错误；
B、乙中澄清的石灰水是为了证明该反应的生成物中有二氧化碳；丙实验中的足量澄清石灰水的作用一是为了证明反应后的生成物有二氧化碳，二是将二氧化碳完全吸收，此选项错误；
C、氢气、碳和一氧化碳均具有还原性，均能将氧化铜还原为金属铜，所以都观察到黑色固体变成红色，此选项正确；
D、丙实验的尾气中含有有毒的一氧化碳气体，为防止一氧化碳逸散到空气中造成污染，所以该实验不能用甲图所示装置，此选项正确。
故选：CD。
例2（不定向）2021·上海市控江初级中学九年级月考）一氧化碳还原氧化铜的实验如图所示，相关思路点拨正确的是
A．应先点燃 I 处酒精灯，再通入一氧化碳
B．应先点燃 III 处酒精灯，再通入一氧化碳
C．实验中，可观察到黑色固体变为红色
D．实验后，玻璃管内固体减少的质量等于 II 处增加的质量
【答案】BC
【解析】
A、由于一氧化碳是可燃性气体，应先通一氧化碳，再点燃I 处酒精灯，排尽装置内空气，防止一氧化碳和空气混合加热发生爆炸，故错误；
B、一氧化碳是有毒气体，尾气中含有一氧化碳会污染空气，所以应先点燃III 处酒精灯，再通入一氧化碳，故正确；
C、在加热条件下，一氧化碳和氧化铜反应能生成铜和二氧化碳，因此实验中，可观察到黑色固体变为红色，故正确；
D、实验后，玻璃管内固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量， II 处增加的质量是生成二氧化碳的质量，二者不相等，故错误；
故选：BC
例3．（2021·上海浦东新·九年级月考）已知某混合气体由H2、CO和CO2三种气体组成，为验证该混合气体成分，设计了如图所示的实验方案：
根据方案回答下列问题：
①装置C在实验中的作用是______；仅根据D装置中黑色粉末变红这一现象，不能证明混合气体中一定存在CO，理由是______（用化学方程式表示）；
②E中出现白色硫酸铜粉末变成蓝色，发生反应的化学方程式是______。
③上图方案B装置可用来吸收CO2，但没有现象，为证明CO2和NaOH能发生反应，设计如图装置进行实验，向充满CO2的试剂瓶中注入过量20%的NaOH溶液，振荡后打开止水夹，观察到的现象是______，反应后将AB试剂瓶中混合物过滤，所得溶液中除CaCl2外，还有的溶质是______。
【答案】检验二氧化碳是否被除尽 B瓶中的液体被倒流入A瓶，且A中产生白色沉淀 NaCl、NaOH
【解析】
①A中澄清石灰水作用是检验二氧化碳，B中氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，装置C中澄清石灰水作用是：检验二氧化碳是否被除尽；
D装置中黑色粉末变红这一现象，不能证明混合气体中一定存在CO，因为氢气在加热的条件下也可以与氧化铜反应生成铜和水，黑色固体也会变红，化学方程式为：。
②E中，白色硫酸铜粉末变成蓝色是因为和水反应生成了五水硫酸铜，化学方程式为：CuSO4+5H2O=CuSO4 5H2O。
③氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，二氧化碳气体被吸收导致装置内压强减小，氯化钙溶液倒吸进入A瓶，与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，所以振荡后打开止水夹，观察到的现象是：B瓶中的液体被倒流入A瓶，且A中产生白色沉淀；
反应后将A、B试剂瓶中混合物过滤，所得溶液中除CaCl2外，还有的溶质是氯化钙和碳酸钠反应生成的氯化钠，以及A瓶过量的氢氧化钠，化学式为：NaCl、NaOH。
1（不定向）．（2022·上海青浦·统考二模）某混合气体由CO2、CO、H2和水蒸气中的一种或多种组成。某同学利用下图装置验证该混合气体的组成，以下说法错误的是
A．①中固体由白色变蓝色，可验证原混合气体中含有水蒸气
B．②中固体由黑色变红色，可验证原混合气体中含有CO和H2
C．③中石灰水变浑浊，可验证原混合气体中含有CO2
D．③中尾气进行点燃，可防止尾气造成污染
【答案】BC
【详解】A、无水硫酸铜遇水变蓝，故①中固体由白色变蓝色，可验证原混合气体中含有水蒸气，不符合题意；
B、氢气能与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和水，一氧化碳能与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，故②中固体由黑色变红色，说明混合气体中含有氢气、一氧化碳中至少一种，不一定含有一氧化碳和氢气两种气体，符合题意；
C、二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，③中石灰水变浑浊，可能是原混合气体中含有二氧化碳，也可能是原混合气体中含有一氧化碳，一氧化碳和氧化铜反应生成了二氧化碳，符合题意；
D、气体中可能含有一氧化碳，一氧化碳有毒，散逸到空气中，会污染空气，故③中尾气进行点燃，可防止尾气造成污染，不符合题意。
故选BC。
2（2021·上海黄浦·二模）导管位置正确的实验装置是（ ）
氢气还原氧化铜 实验室制氧气 实验室制二氧化碳 收集氧气
A B C D
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】
A、氢气还原氧化铜时，为排净试管内的空气，通入氢气的导管需要伸到试管的底部，氧化铜的上方，故A不正确；
B、加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气时，为便于氧气导出，导管刚露出橡皮塞即可，故B不正确；
C、导气管伸入了液面以下，产生的气体无法导出，故C不正确；
D、氧气不易溶于水，且密度比水小，用装置来收集氧气时，氧气从短管进入，故D正确。故选D。
3.（2021·上海市延安初级中学九年级月考）有关实验室制取二氧化碳的过程正确的是
A．原料 B．发生装置
C．干燥 D．验满
【答案】B
【解析】
A、实验室制取二氧化碳的原料是石灰石或大理石与稀盐酸；而稀硫酸和大理石反应生成的微溶于水的硫酸钙，会阻碍反应的进一步进行，故选项不正确；
B、实验室中常用稀盐酸与大理石或石灰石反应来制取二氧化碳，属于固液常温型，可选择该装置来制取，并能控制反应的发生与停止，故选项正确；
C、生石灰能与二氧化碳反应，所以不能用生石灰来干燥二氧化碳气体，故选项不正确；
D、二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，所以验满时将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已满，故选项不正确。
故选B。
4．（2021·上海静安·一模）某气体中含有水蒸气、一氧化碳、二氧化碳等三种气体，兴趣小组的同学设计了如图所示装置进行验证，请你回答下列相关问题（NaOH溶液足量，用于吸收二氧化碳）。
①无水硫酸铜的作用是___________，证明混合气体中有水蒸气的现象是___________，发生反应的化学方程是___________。
②B中氢氧化钙溶液的作用是___________。
③D处玻璃管中的现象是___________，发生反应的化学方程式是___________，在F处尚缺少的实验仪器是___________，目的是___________。
【答案】检验混合气体中有水蒸气 A中白色粉末变蓝色晶体 检验混合气体中有CO2 黑色粉末变红色
酒精灯 处理尾气CO，防止污染环境
【解析】
①无水硫酸铜遇水变蓝，根据颜色的变化可用来检验气体中水蒸气的存在；证明混合气体中有水蒸气的现象是A中白色粉末变蓝色晶体；硫酸铜和水反应生成胆矾，所以化学方程式为。
②二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以B中氢氧化钙溶液的作用是检验混合气体中有CO2。
③一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，D处玻璃管中的现象是黑色粉末变红色，发生反应的化学方程式是。从E装置中排出的气体中有一氧化碳，排放到空气中会污染空气，因此在F处应加一个酒精灯，作为尾气处理装置，点燃一氧化碳防止一氧化碳污染空气。
5（2022·上海崇明·统考二模）化学是一门以实验为基础的科学。根据如图回答问题。
(1)仪器a的名称是______。
(2)实验室可选择装置A用于制备氧气，该反应的化学方程式为______；若用D装置且采用排水法收集氧气，是先将集气瓶装满水，再将氧气从______（填“m”或“n”）端通入，水从另一端排出。
(3)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，发生装置可选用B和C，装置C的优点是______。
(4)草酸溶液可除铁锈和污渍。草酸晶体加热发生的反应为H2C2O4·2H2OCO2↑ + CO↑ + 3H2O。为检验分解后的产物，设计了下图所示实验。
Ⅰ、实验中证明有水生成的现象是______。
Ⅱ、乙中澄清石灰水的作用是检验二氧化碳，该反应的化学方程式为______。
Ⅲ、要证明有CO生成，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是______。
【答案】(1)分液漏斗
(2) 2KClO32KCl+3O2↑ n
(3)可以控制反应的发生和停止
(4) 甲中白色固体变蓝色 CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 点燃尾气
【解析】（1）因为漏斗上有活塞，所以仪器a的名称是分液漏斗。
（2）实验室可选择装置A固固加热型仪器用于制备氧气，因为试管口没有棉花，所以实验室选用氯酸钾和二氧化锰在加热的条件下反应产生氯化钾和氧气的方法制取氧气，该反应的化学方程式为：2KClO32KCl+3O2↑；若用D装置且采用排水法收集氧气，是先将集气瓶装满水，再将氧气从n端通入，因为水只能从m端排出。
（3）装置C的优点是：可以控制反应的发生和停止，通过开关止水夹来控制试管内气压从而使固体与液体分离进而控制反应的发生与停止。
（4）实验中证明有水生成的现象是：甲中白色固体变蓝色，无水硫酸铜固体为白色，遇水会变成蓝色。
澄清石灰水的作用是检验二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，该反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O
要证明有CO生成，一氧化碳具有可燃性，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是：点燃尾气，会看到有蓝色火焰产生。专题 还原氧化铜与混合气体检验
掌握常见气体的检验方法
掌握混合气体检验的顺序
知识点一 常见气体的检验和吸收
检验是根据物质的特性和特有的实验现象来确定是某种物质。
依据物质特殊性质进行检验 （ 颜色、溶解性、气味）
物质的检验
依据物质间反应时，所产生的特殊现象 （变色、生成沉淀、放出气体）
检 验 吸 收
试 剂 现 象 试 剂 装 置
CO2 NaOH 溶液 洗气瓶
H2O NaOH 固体、CaO U形管、干燥管
浓硫酸 洗气瓶
H2 CuO 硬质玻璃管
CO CuO 硬质玻璃管
知识点二 混合气体的检验
检验的顺序：______
具体步骤：用CuSO4检验水蒸气的存在→用澄清石灰水检验二氧化碳的存在→吸收二氧化碳→吸收水蒸气→通过灼热的氧化铜发生反应→再用CuSO4检验水蒸气（验证氢气的存在）→再用澄清石灰水检验二氧化碳（验证一氧化碳的存在）
【典型例题】
例1（2021·上海市民办新北郊初级中学二模）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不正确的是
A．一定含有H2 B．一定含有CO
C．可能含有HCl D．可能含有CO2
例2（2020闵行区二模）气体X可能含有氢气、一氧化碳和二氧化碳中的一种或几种。某同学将气体X依次通过灼热氧化铜、澄清石灰水和无水硫酸铜，观察到黑色固体变红、澄清石灰水变浑浊、无水硫酸铜变蓝色。你认为气体X组成的可能性有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
例3（2021·上海青浦·二模）以下化学实验，不能达到目的的是
A B C D
探究燃烧的条件 除去CO中混有的CO2 检查装置的气密性 检验氢氧化钠固体溶于水时放热
A．A B．B C．C D．D
例4（不定向）（2022·上海闵行·统考二模）某气体中可能含有CO2、O2、N2中的一种或几种，将该气体依次通过：①足量炽热的焦炭；②足量灼热的氧化铜；③足量的碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物)。每一步均充分反应，最终得到的气体为纯净物。气体的分子数目随时间的变化如下图所示。说法正确的是
A．a点气体中一定含有N2，可能含有O2或CO2
B．b点气体中CO和N2的分子数目比为2∶1
C．b点气体可能由三种分子构成
D．c→d点过程中发生了复分解反应
知识点三 还原氧化铜实验
【典型例题】
例1．（不定向）（2021·上海浦东新·二模）H2、C、CO都能还原CuO，关于以下实验说法正确的是
A．甲乙丙中都有置换反应发生
B．乙和丙实验中澄清石灰水的作用是完全相同的
C．都观察到黑色固体变成红色
D．丙实验不能在甲中进行的主要原因是CO有毒
例2（不定向）2021·上海市控江初级中学九年级月考）一氧化碳还原氧化铜的实验如图所示，相关思路点拨正确的是
A．应先点燃 I 处酒精灯，再通入一氧化碳
B．应先点燃 III 处酒精灯，再通入一氧化碳
C．实验中，可观察到黑色固体变为红色
D．实验后，玻璃管内固体减少的质量等于 II 处增加的质量
例3．（2021·上海浦东新·九年级月考）已知某混合气体由H2、CO和CO2三种气体组成，为验证该混合气体成分，设计了如图所示的实验方案：
根据方案回答下列问题：
①装置C在实验中的作用是______；仅根据D装置中黑色粉末变红这一现象，不能证明混合气体中一定存在CO，理由是______（用化学方程式表示）；
②E中出现白色硫酸铜粉末变成蓝色，发生反应的化学方程式是______。
③上图方案B装置可用来吸收CO2，但没有现象，为证明CO2和NaOH能发生反应，设计如图装置进行实验，向充满CO2的试剂瓶中注入过量20%的NaOH溶液，振荡后打开止水夹，观察到的现象是______，反应后将AB试剂瓶中混合物过滤，所得溶液中除CaCl2外，还有的溶质是______。
1（不定向）．（2022·上海青浦·统考二模）某混合气体由CO2、CO、H2和水蒸气中的一种或多种组成。某同学利用下图装置验证该混合气体的组成，以下说法错误的是
A．①中固体由白色变蓝色，可验证原混合气体中含有水蒸气
B．②中固体由黑色变红色，可验证原混合气体中含有CO和H2
C．③中石灰水变浑浊，可验证原混合气体中含有CO2
D．③中尾气进行点燃，可防止尾气造成污染
2（2021·上海黄浦·二模）导管位置正确的实验装置是（ ）
氢气还原氧化铜 实验室制氧气 实验室制二氧化碳 收集氧气
A B C D
A．A B．B C．C D．D
3.（2021·上海市延安初级中学九年级月考）有关实验室制取二氧化碳的过程正确的是
A．原料 B．发生装置
C．干燥 D．验满
4．（2021·上海静安·一模）某气体中含有水蒸气、一氧化碳、二氧化碳等三种气体，兴趣小组的同学设计了如图所示装置进行验证，请你回答下列相关问题（NaOH溶液足量，用于吸收二氧化碳）。
①无水硫酸铜的作用是___________，证明混合气体中有水蒸气的现象是___________，发生反应的化学方程是___________。
②B中氢氧化钙溶液的作用是___________。
③D处玻璃管中的现象是___________，发生反应的化学方程式是___________，在F处尚缺少的实验仪器是___________，目的是___________。
5（2022·上海崇明·统考二模）化学是一门以实验为基础的科学。根据如图回答问题。
(1)仪器a的名称是______。
(2)实验室可选择装置A用于制备氧气，该反应的化学方程式为______；若用D装置且采用排水法收集氧气，是先将集气瓶装满水，再将氧气从______（填“m”或“n”）端通入，水从另一端排出。
(3)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，发生装置可选用B和C，装置C的优点是______。
(4)草酸溶液可除铁锈和污渍。草酸晶体加热发生的反应为H2C2O4·2H2OCO2↑ + CO↑ + 3H2O。为检验分解后的产物，设计了下图所示实验。
Ⅰ、实验中证明有水生成的现象是______。
Ⅱ、乙中澄清石灰水的作用是检验二氧化碳，该反应的化学方程式为______。
Ⅲ、要证明有CO生成，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是______。

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