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专项训练9 金属的还原实验
1．（2024秋 永康市期中）如图为氢气还原氧化铜的实验装置图，下列有关分析正确的是（　　）
A．待药品完全反应后，需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
B．在给试管内药品加热前，需先通氢气排尽试管内的空气
C．装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
D．该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
2．（2024秋 鄞州区校级期中）某小组以图1装置用CO还原CuO制取Cu，不同温度下反应4小时后固体物质的XRD图如图2所示（XRD图谱可用于判断某固体物质是否存在，不同固体出现的衍射峰的衍射角不同）。下列说法正确的是（　　）
A．400℃时固体产物只有Cu
B．实验中，随着温度的升高，CuO先全部转化为Cu2O，再转化为Cu
C．取32gCuO放在图1管中，在一定温度下全部转化为Cu时，消耗CO的质量大于11.2g
D．取32gCuO放在图1管中，在一定温度下实验，最终得到固体产物Cu和Cu2O的质量的为27.2g，则生成的CO2质量为14.2g
3．（2024秋 杭州校级期中）如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再用酒精灯加热试管、玻璃管，以防止发生爆炸
D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都发生了置换反应
4．（2024秋 长兴县期中）如图为CO还原CuO的“微型”实验装置（夹持仪器省略），下列说法错误的是（　　）
已知：HCOOH（甲酸）H2O+CO↑
A．反应过程中会看到澄清石灰水变浑浊
B．该反应中氧化铜被还原了，还原剂是CO
C．实验时点燃酒精灯后再将甲酸滴入热浓硫酸中
D．采用“微型”实验装置可以节约药品
5．（2023秋 玉环市校级期中）如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再用酒精灯加热试管、玻璃管，以防止发生爆炸
D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都需尾气回收
6．（2024秋 路桥区期末）如图所示为“氢气还原氧化铜”的实验装置，下列有关说法不正确的是（　　）
A．实验前先通氢气，再点燃酒精灯
B．该装置同样适用于CO还原氧化铜实验
C．玻璃管伸入试管底部有利于氢气与氧化铜充分接触
D．实验过程中看到黑色粉末变红，且试管口有水珠产生
7．（2024秋 鹿城区校级期中）氢气可以将金属从化合态变成游离态。以下是利用氢气还原氧化铜的装置。
（1）甲、乙两装置应选择的是 。
（2）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 。
A.加热
B.通入氢气
C.停止通入氢气
D.停止加热
（3）支持两种物质发生反应的证据是 。
8．（2024秋 乐清市校级期中）如图所示为铜片A的系列变化，据图回答下列问题：
（1）若方法1中的X物质为常见气体H2，则实验过程中观察到的现象是 。
（2）铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为mA、mB、mC。其中方法1和方法2均完全反应。则mA、mB、mC三者的大小关系为 。
9．（2024秋 鹿城区校级期中）古代中国炼铜工艺处于世界领先地位。
商代坩埚炉技术：将磨碎的铜矿石和木炭放入图甲所示坩埚炉中，炉内木炭燃烧温度高于1000℃产出的铜混有较多的Cu2O杂质。
铁矿石中含Cu2（OH）2CO3，炼铜过程中发生的反应：C+O22CO；Cu2（OH）2CO3 2CuO+CO2↑+H2O；CO+CuOCu+CO2；4CuO2Cu2O+O2↑。
春秋的竖炉炼铜技术：将磨碎的铜矿石和木炭从图乙所示竖炉装置的投入口投入炉内。在风口处鼓风，炉内燃烧产生1200℃以上的高温，使产生的铜液从金门流出，炭粉和铜矿石浮于铜液之上，大大提高了铜产量。
（1）两种技术均将铜矿石磨碎的目的是 。
（2）若要保证商代坩埚炉中铜产量且减少杂质含量，应控制的温度范围是 。
（3）请结合材料说明春秋竖炉炼铜比坩埚炉炼铜产量更高的原因 。（列举两点）
10．（2024秋 东阳市期中）某校微型实验项目组以“C还原CuO”为主题开展项目式学习。
【任务一】探究C与CuO反应后的气体产物
步骤Ⅰ：按如图1所示连接装置，检查装置气密性后，先通了一段时间的N2，再点燃丙处酒精灯，发现丙处固体未变色。
（1）实验前先通N2的目的是 ；
步骤Ⅱ：完成上述操作后，再点燃甲处酒精灯，反应开始后甲中固体变红。
（2）若观察到 现象，说明反应产生了CO和CO2；
【任务二】探究不同温度下C与CuO反应后的固体产物
查阅资料：
①碳与氧化铜在不同温度下反应，可能会生成铜、氧化铜、氧化亚铜（Cu2O）中的一种或几种；②XRD图谱用于判断某种固体是否存在。
（3）小组成员取了5份等质量的CuO，在不同温度下与C反应，利用分析软件得到固体物质的XRD图谱图像（如图2）。为确保反应后的固体产物中不含Cu2O，据图分析温度应如何控制？
【任务三】评价与改进
（4）项目组成员从环保性维度对【任务一】的实验装置图进行评价，认为该实验装置应当改进，请写出一条改进措施 。
11．（2024秋 衢州期中）气体X可能是CO、H2中的一种，小柯尝试用如图装置确定气体的成分，请回答问题：
（1）实验前发现装置中存在一定不足，请指出 。
（2）改进装置后，对A装置加热前，先通一段时间气体X，其目的是（填选项） 。
A．排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸
B．防止生成的铜重新被氧化
（3）若实验中，观察到A中黑色粉末变红色，B中无明显现象，C中澄清石灰水变浑浊，则气体X为 ，此时A装置中发生的化学反应是（用化学方程式表示） 。
12．（2024秋 乐清市校级期中）某项目学习小组设计如图甲所示的实验装置来模拟探究炼铁过程，其主要反应原理为：。
（1）实验过程中，需要在点燃酒精喷灯之前，往装置中先通入适量一氧化碳气体，目的是 。
（2）图乙是A瓶中导管a和b的三种安装方式，为更好的达成实验目的，应该选择图乙中的 （①或②或③）集气瓶，原因是 。
（3）小明认为不能用氢氧化钙溶液代替装置A中的氢氧化钠溶液，原因是 。
13．（2024秋 海曙区校级期中）某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略）。
信息1：难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和二氧化碳。
信息2：二氧化碳能与锌反应生成一氧化碳气体。
信息3：酒精灯的加热温度为400～500℃，酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右。
（1）装置B里发生的反应属于氧化还原反应，其中锌的化合价 。（选填升高、降低或不变）
（2）装置E的作用是 ，从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置可采取的改进措施是 。
（3）若D装置硬质玻璃管中氧化铁全部还原成铁，冷却后称量铁的质量比反应前氧化铁的质量减少了2.4克，则加入a管中氧化铁的质量是 克。
14．（2024秋 杭州校级期中）铁是人类社会使用最广泛的金属。图1是实验室模拟工业炼铁的装置。
（1）利用装置A制备CO，反应原理是HCOOHCO↑+H2O。该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是 。（写1点）
（2）装置E 的作用是 。
（3）加热时C玻璃管中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析：若反应温度600℃＜t＜700℃，得到的固体有 （填化学式）。
（4）为提高铁的产率，可采取的措施是 。
15．（2023秋 椒江区校级期中）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。
（1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。
[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]实验装置如图乙。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：猜想①成立的实验现象是 。
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+固体） m1 m2
B+C（广口瓶+混合液） m3 m4
（2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3 ） （填“＜”“＝”或“＞”）（ m1﹣m2）。
（3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是 。
16．（2024秋 三门县期末）小科为验证一氧化碳和氧化铜能发生反应，其操作步骤及观察到的现象如下：
步骤1：连接装置并检查装置气密性。
步骤2：按图甲所示，向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜，用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3：按图乙所示，将双具支试管固定在铁架台上，并使木炭粉平铺于试管底部，用酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象。
步骤4：将酒精喷灯移至木炭粉处，加热一段时间，观察到气球明显胀大；再次将酒精喷灯移至氧化铜处，加热一段时间，观察到黑色粉末变为紫红色固体。
（1）瘪气球的作用是 。
（2）写出步骤4中其中一个反应的化学方程式 。
（3）实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是 。
（4）若要对CO气体进行回收再利用，小科将反应后的混合气体通入以下装置，其中最为合理的是 。
17．（2024秋 上城区校级期末）某同学用含有CO2的CO来模拟炼铁实验，他设计如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，一氧化碳为有毒气体，为防止刚生成的铁被空气氧化，反应结束后需继续通一会儿气，直至装置冷却。
（1）反应前要先通一段时间的气体，目的是 。
（2）写出B处玻璃管中发生反应的现象： 。
（3）装置D的作用 。
（4）实验结束后，D中有部分溶液进入E处量筒中，请设计实验方案，确定该溶液中含有氢氧化钠 。
18．（2024秋 平湖市期末）某课外活动小组用赤铁矿粉末（主要成分Fe2O3，杂质SiO2）模拟工业炼铁的主要反应原理，通过观察到的现象判断反应可能的产物。设计实验装置如图甲所示。回答下列问题：
（1）写出用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式： 。
（2）下列有关实验的说法正确的是 。
A.CO是还原剂
B.可用NaOH溶液代替澄清石灰水
C.实验开始时先点燃酒精灯②，结束时先熄灭酒精灯①
D.碳也可以与Fe2O3反应生成单质Fe，但这种方法获得的铁中含有杂质更多
（3）如图乙，实验室通常将H2C2O4和浓硫酸混合反应获得CO和CO2的混合气体，依次经过三个洗气装置可获得纯净的CO，装置的连接顺序为 → → 。
（4）称取5.0g赤铁矿粉末进行实验，充分反应后硬质玻璃管中剩余固体质量3.8g，则此铁矿石的含铁量为 %。
19．（2024秋 金华期中）九年级同学进行了《从自然界的铜到纪念币中的铜》的项目化学习课程。在课堂上，同学们设计了湿法炼铜和火法炼铜两种方案，如下：
【方案一】湿法炼铜。孔雀石硫酸铜溶液单质铜
（1）上述步骤2中，实际操作时，将粗铁棒锻打成薄铁片，目的是 ；
【方案二】火法冶炼。如下图为氢气还原氧化铜的装置，据此图回答下列问题：
（2）开始反应时，应先进行的操作是 （填字母编号）；
A．先打开甲处分液漏斗活塞
B．先点燃丙处的酒精灯
（3）实验结束后甲、乙两装置中质量共减少4克，丙中氧化铜固体粉末减少1.6克，则实验中生成铜的质量为 克；
（4）项目小组同学将实验装置改成如图丁的简易装置，其中铜制燃烧匙可以在试管M中上下移动，虚线框中的装置需从图戊中选取。图戊中的细铜丝一端绕成螺旋状，先在酒精灯上加热，变黑后再迅速地伸到制得的氢气中。在图丁的虚线框中，应选用图戊中的 （填“A”或“B”）装置。专项训练9 金属的还原实验
1．（2024秋 永康市期中）如图为氢气还原氧化铜的实验装置图，下列有关分析正确的是（　　）
A．待药品完全反应后，需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
B．在给试管内药品加热前，需先通氢气排尽试管内的空气
C．装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
D．该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
【解答】解：A、待药品完全反应后，需先撤去酒精灯，冷却至室温，再通氢气的导管，以防止生成的铜再次被氧化，故选项说法错误。
B、在给试管内药品加热前，需先通氢气排尽试管内的空气，以防止加热时发生爆炸，故选项说法正确。
C、装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂，故选项说法错误。
D、一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，该实验装置不能直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验，故选项说法错误。
故选：B。
2．（2024秋 鄞州区校级期中）某小组以图1装置用CO还原CuO制取Cu，不同温度下反应4小时后固体物质的XRD图如图2所示（XRD图谱可用于判断某固体物质是否存在，不同固体出现的衍射峰的衍射角不同）。下列说法正确的是（　　）
A．400℃时固体产物只有Cu
B．实验中，随着温度的升高，CuO先全部转化为Cu2O，再转化为Cu
C．取32gCuO放在图1管中，在一定温度下全部转化为Cu时，消耗CO的质量大于11.2g
D．取32gCuO放在图1管中，在一定温度下实验，最终得到固体产物Cu和Cu2O的质量的为27.2g，则生成的CO2质量为14.2g
【解答】解：A.根据图示可知，400℃时，固体中含有CuO、Cu2O和Cu，A错误；
B.根据图示可知，实验中，随着温度的升高，CuO先转化为Cu2O和Cu，Cu2O再转化为Cu，B错误；
C.设：与32gCuO完全反应需CO的质量为x。
CO+CuOCu+CO2
28 80
x 32g
，x＝11.2g；
该实验为防止爆炸，反应前先入CO排尽空气，反应结束后为防止氧化，通CO直至冷却，取32gCuO放在图1管中，在一定温度下全部转化为Cu时，消耗CO的质量大于11.2g，C正确；
D.设反应生成二氧化碳质量为y。
CO+CuOCu+CO2 减少的氧元素质量
44 16
y 32g﹣27.2g
，y＝13.2g，D错误；
故选：C。
3．（2024秋 杭州校级期中）如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再用酒精灯加热试管、玻璃管，以防止发生爆炸
D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都发生了置换反应
【解答】解：A．氢气还原氧化铜生成水，为了防止冷水倒流回试管底部将试管炸裂，所以试管口应略向下倾斜，故错误；
B．乙实验中还会观察到黑色的粉末慢慢变成红色，来判断反应的发生，故错误；
C．两实验都先通入一段时间的气体，以排净装置内的空气，再进行加热，以免发生爆炸，故正确；
D．一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应物是两种化合物，不属于置换反应，故错误。
故选：C。
4．（2024秋 长兴县期中）如图为CO还原CuO的“微型”实验装置（夹持仪器省略），下列说法错误的是（　　）
已知：HCOOH（甲酸）H2O+CO↑
A．反应过程中会看到澄清石灰水变浑浊
B．该反应中氧化铜被还原了，还原剂是CO
C．实验时点燃酒精灯后再将甲酸滴入热浓硫酸中
D．采用“微型”实验装置可以节约药品
【解答】解：A.一氧化碳具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，反应过程中会看到澄清石灰水变浑浊，故A正确；
B.该反应中氧化铜失去了氧，被还原了，还原剂是CO，故B正确；
C.实验时将甲酸滴入热浓硫酸中，再点燃酒精灯，以排尽装置中的空气，防止发生爆炸，故C错误；
D.微型装置需要的反应物更少，可以节约药品，故D正确。
故选：C。
5．（2023秋 玉环市校级期中）如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再用酒精灯加热试管、玻璃管，以防止发生爆炸
D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都需尾气回收
【解答】解：A．氢气还原氧化铜生成铜和水，试管口应略向下倾斜，是为了防止冷水倒流回试管底部将试管炸裂，故选项说法错误。
B．乙实验中还会观察到黑色的粉末逐渐变成红色，来判断反应的发生，故选项说法错误。
C．两实验都先通入一段时间的气体，以排净装置内的空气，再进行加热，以免发生爆炸，故故选项说法正确。
D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，一氧化碳有毒，需尾气回收，氢气不需要尾气回收，故选项说法错误。
故选：C。
6．（2024秋 路桥区期末）如图所示为“氢气还原氧化铜”的实验装置，下列有关说法不正确的是（　　）
A．实验前先通氢气，再点燃酒精灯
B．该装置同样适用于CO还原氧化铜实验
C．玻璃管伸入试管底部有利于氢气与氧化铜充分接触
D．实验过程中看到黑色粉末变红，且试管口有水珠产生
【解答】解：A.氢气是可燃性气体，与空气混合加热可能会发生爆炸，所以实验前先通氢气排尽装置内的空气，再点燃酒精灯，故正确；
B.一氧化碳是可燃性气体且有毒，该装置没有尾气处理装置，一氧化碳直接排放会污染空气，所以该装置不适用于CO还原氧化铜实验，故错误；
C.玻璃管伸入试管底部，能使氢气与氧化铜的接触面积增大，有利于氢气与氧化铜充分接触，故正确；
D.氢气还原氧化铜生成铜和水，氧化铜是黑色粉末，铜是红色固体，所以实验过程中会看到黑色粉末变红，且生成的水会在试管口冷凝成水珠，故正确。
故选：B。
7．（2024秋 鹿城区校级期中）氢气可以将金属从化合态变成游离态。以下是利用氢气还原氧化铜的装置。
（1）甲、乙两装置应选择的是 。
（2）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 。
A.加热
B.通入氢气
C.停止通入氢气
D.停止加热
（3）支持两种物质发生反应的证据是 。
【解答】解：（1）加热固体时，为防止冷凝水倒流，炸裂试管，试管口要略向下倾斜；故答案为：A；
（2）氢气还原氧化铜时，先通入氢气（排净试管中的空气，以防加热时发生爆炸），然后再点燃酒精灯加热，当试管的黑色固体变成红色时，停止加热继续通入氢气直到试管冷却至室温（防止在高温的条件下铜被空气中的氧气重新氧化），故正确的顺序为BADC；故答案为：BADC；
（3）在加热的条件下，氢气与氧化铜反应生成铜和水，支持两种物质发生反应的证据是试管中的黑色粉末变成红色，试管壁上有水珠出现；故答案为：试管中的黑色粉末变成红色，试管壁上有水珠出现。
8．（2024秋 乐清市校级期中）如图所示为铜片A的系列变化，据图回答下列问题：
（1）若方法1中的X物质为常见气体H2，则实验过程中观察到的现象是 。
（2）铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为mA、mB、mC。其中方法1和方法2均完全反应。则mA、mB、mC三者的大小关系为 。
【解答】解：（1）氢气和氧化铜在加热条件下反应生成铜和水，所以反映的现象为：黑色固体逐渐变红，有水珠生成；
（2）加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和氢气反应生成铜和二氧化碳，反应前后元素的质量不变，因此铜片A和铜片B的质量相等，所以mA＝mB，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，有一部分铜元素进入硫酸铜溶液中，剩余的铜单质为mC，因此铜片C的质量小于铜片A和铜片B的质量，所以mA、mB、mC的大小关系为mA＝mB＞mC；
故答案为：（1）黑色固体逐渐变红，有水珠生成；
（2）mA＝mB＞mC。
9．（2024秋 鹿城区校级期中）古代中国炼铜工艺处于世界领先地位。
商代坩埚炉技术：将磨碎的铜矿石和木炭放入图甲所示坩埚炉中，炉内木炭燃烧温度高于1000℃产出的铜混有较多的Cu2O杂质。
铁矿石中含Cu2（OH）2CO3，炼铜过程中发生的反应：C+O22CO；Cu2（OH）2CO3 2CuO+CO2↑+H2O；CO+CuOCu+CO2；4CuO2Cu2O+O2↑。
春秋的竖炉炼铜技术：将磨碎的铜矿石和木炭从图乙所示竖炉装置的投入口投入炉内。在风口处鼓风，炉内燃烧产生1200℃以上的高温，使产生的铜液从金门流出，炭粉和铜矿石浮于铜液之上，大大提高了铜产量。
（1）两种技术均将铜矿石磨碎的目的是 。
（2）若要保证商代坩埚炉中铜产量且减少杂质含量，应控制的温度范围是 。
（3）请结合材料说明春秋竖炉炼铜比坩埚炉炼铜产量更高的原因 。（列举两点）
【解答】解：（1）磨碎能增大反应物的接触面积，利于充分反应。
（2）炉内木炭燃烧温度高于1000℃产出的铜混有较多的Cu2O杂质，若要保证商代坩埚炉中铜产量且减少杂质含量，应控制的温度范围是
（3）春秋竖炉炼铜比坩埚炉炼铜产量更高，是因为炭粉燃烧生成的一氧化碳和铜矿石的主要成分反应，反应更充分；在风口处鼓风，炉内燃烧产生1200℃以上的高温，使产生的铜液从金门流出，炭粉和铜矿石浮于铜液之上，更易于分离（合理即可）。
故答案为：
（1）能增大反应物的接触面积，利于充分反应；
（2）温度低于1000℃；
（3）炭粉燃烧生成的一氧化碳和铜矿石的主要成分反应，反应更充分；炉内燃烧产生1200℃以上的高温，使产生的铜液从金门流出，炭粉和铜矿石浮于铜液之上，更易于分离（合理即可）。
10．（2024秋 东阳市期中）某校微型实验项目组以“C还原CuO”为主题开展项目式学习。
【任务一】探究C与CuO反应后的气体产物
步骤Ⅰ：按如图1所示连接装置，检查装置气密性后，先通了一段时间的N2，再点燃丙处酒精灯，发现丙处固体未变色。
（1）实验前先通N2的目的是 ；
步骤Ⅱ：完成上述操作后，再点燃甲处酒精灯，反应开始后甲中固体变红。
（2）若观察到 现象，说明反应产生了CO和CO2；
【任务二】探究不同温度下C与CuO反应后的固体产物
查阅资料：
①碳与氧化铜在不同温度下反应，可能会生成铜、氧化铜、氧化亚铜（Cu2O）中的一种或几种；②XRD图谱用于判断某种固体是否存在。
（3）小组成员取了5份等质量的CuO，在不同温度下与C反应，利用分析软件得到固体物质的XRD图谱图像（如图2）。为确保反应后的固体产物中不含Cu2O，据图分析温度应如何控制？
【任务三】评价与改进
（4）项目组成员从环保性维度对【任务一】的实验装置图进行评价，认为该实验装置应当改进，请写出一条改进措施 。
【解答】解：（1）实验前先通N2的目的是排尽装置内的空气，防止空气中的成分对实验产生干扰；
（2）二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水检验二氧化碳，一氧化碳与氧化铜在加热时生成铜和二氧化碳，若观察到乙处澄清石灰水变浑浊，丙处黑色固体变红现象，说明反应产生了CO和CO2；
（3）根据固体物质的XRD图谱图像可知，温度为500℃时，反应后的固体产物中只有Cu，则为确保反应后的固体产物不含Cu2O，可以采取的措施是将反应的温度控制在500℃；
（4）一氧化碳具有毒性，不能直接排放到空气中，改进措施是在装置的末端添加尾气处理装置，如点燃尾气或用气球收集尾气，以防止一氧化碳污染空气。
故答案为：（1）排尽装置内的空气，防止空气中的成分对实验产生干扰；
（2）乙处澄清石灰水变浑浊，丙处黑色固体变红；
（3）将反应的温度控制在500℃及以上；
（4）增加尾气处理装置，如点燃尾气或用气球收集尾气（合理即可）。
11．（2024秋 衢州期中）气体X可能是CO、H2中的一种，小柯尝试用如图装置确定气体的成分，请回答问题：
（1）实验前发现装置中存在一定不足，请指出 。
（2）改进装置后，对A装置加热前，先通一段时间气体X，其目的是（填选项） 。
A．排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸
B．防止生成的铜重新被氧化
（3）若实验中，观察到A中黑色粉末变红色，B中无明显现象，C中澄清石灰水变浑浊，则气体X为 ，此时A装置中发生的化学反应是（用化学方程式表示） 。
【解答】解：（1）由图可知，该装置没有尾气处理装置，如气体为一氧化碳，会导致一氧化碳污染空气；
（2）由于一氧化碳和氢气具有可燃性，与空气混合后点燃可能发生爆炸，因此先通一段时间气体，是为了排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸，故选A。
（3）若B无明显现象，说明没有水生成，因此混合气体中没有氢气，而澄清的石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，则X为CO；A装置中的反应是一氧化碳与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式写为：CO+CuOCu+CO2。
故答案为：
（1）没有尾气处理装置；
（2）A；
（3）CO；CO+CuOCu+CO2。
12．（2024秋 乐清市校级期中）某项目学习小组设计如图甲所示的实验装置来模拟探究炼铁过程，其主要反应原理为：。
（1）实验过程中，需要在点燃酒精喷灯之前，往装置中先通入适量一氧化碳气体，目的是 。
（2）图乙是A瓶中导管a和b的三种安装方式，为更好的达成实验目的，应该选择图乙中的 （①或②或③）集气瓶，原因是 。
（3）小明认为不能用氢氧化钙溶液代替装置A中的氢氧化钠溶液，原因是 。
【解答】解：（1）一氧化碳具有可燃性，实验开始时要先通入一氧化碳，其目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，一氧化碳难溶于水，有毒性，直接排放到空气中会污染空气，则图乙A瓶中导管的安装方式应该选择图乙中的③集气瓶，原因是既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳，进行尾气处理。
（3）氢氧化钠易溶于水，氢氧化钙微溶于水，则不能用氢氧化钙溶液代替装置A中的氢氧化钠溶液的原因是氢氧化钙微溶于水，饱和氢氧化钙溶液吸收的二氧化碳较少。
故答案为：
（1）排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）③；既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳，进行尾气处理；
（3）氢氧化钙微溶于水，饱和氢氧化钙溶液吸收的二氧化碳较少。
13．（2024秋 海曙区校级期中）某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略）。
信息1：难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和二氧化碳。
信息2：二氧化碳能与锌反应生成一氧化碳气体。
信息3：酒精灯的加热温度为400～500℃，酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右。
（1）装置B里发生的反应属于氧化还原反应，其中锌的化合价 。（选填升高、降低或不变）
（2）装置E的作用是 ，从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置可采取的改进措施是 。
（3）若D装置硬质玻璃管中氧化铁全部还原成铁，冷却后称量铁的质量比反应前氧化铁的质量减少了2.4克，则加入a管中氧化铁的质量是 克。
【解答】解：（1）难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和二氧化碳，碳酸镁受热分解生成氧化镁和二氧化碳，二氧化碳能与锌反应生成一氧化碳气体，同时生成氧化锌，锌属于单质，化合价为零，氧化锌中，氧元素显﹣2价，根据化合物中元素的化合价代数和为零，锌的化合价为+2价，装置B里发生的反应属于氧化还原反应，其中锌的化合价升高；
（2）若D处停止加热后，装置内的气压降低，F中液体易倒吸入D中引起玻璃管炸裂，所以E装置的作用是防倒吸；一氧化碳有毒，不能直接排放出空气中，一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳，所以需要在装置后面接尾气处理装置，进行尾气处理，如F装置后接一燃着的酒精灯；
（3）装置D中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和氧气，该反应后固体质量减少的质量即为氧化铁中氧元素的质量，氧化铁中氧元素质量为2.4g时，氧化铁的质量＝24g÷（）＝8g。
故答案为：（1）升高；
（2）防倒吸；F装置后接一燃着的酒精灯（合理即可）；
（3）8。
14．（2024秋 杭州校级期中）铁是人类社会使用最广泛的金属。图1是实验室模拟工业炼铁的装置。
（1）利用装置A制备CO，反应原理是HCOOHCO↑+H2O。该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是 。（写1点）
（2）装置E 的作用是 。
（3）加热时C玻璃管中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析：若反应温度600℃＜t＜700℃，得到的固体有 （填化学式）。
（4）为提高铁的产率，可采取的措施是 。
【解答】解：（1）A装置采用水浴加热，该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是受热更均匀；
（2）一氧化碳有毒，会污染空气，且一氧化碳具有可燃性，则E装置可用于处理尾气，防止污染空气；
（3）由图可知，当反应温度控制于600℃～700℃之间，得到的固体有 Fe3O4和FeO；
（4）由图可知，若想提高产率，应将温度高于850℃，此时剩余铁的质量较少。
故答案为：
（1）受热更均匀；
（2）处理尾气，防止污染空气；
（3）Fe3O4和FeO；
（4）温度高于850℃。
15．（2023秋 椒江区校级期中）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。
（1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。
[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]实验装置如图乙。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：猜想①成立的实验现象是 。
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+固体） m1 m2
B+C（广口瓶+混合液） m3 m4
（2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3 ） （填“＜”“＝”或“＞”）（ m1﹣m2）。
（3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是 。
【解答】解：（1）若猜想①成立，说明反应生成了一氧化碳，一氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳具有可燃性，故猜想①成立的实验现象是B中无明显实验现象，D处气体能被点燃；
（2）若猜想②成立，即反应生成的气体只是二氧化碳，m4﹣m3是吸收的二氧化碳质量，m1﹣m2是反应生成的二氧化碳质量，则理论上（m4﹣m3）＝（m1﹣m2）；
（4）设反应只生成一氧化碳时消耗碳质量为x，只生成二氧化碳时消耗碳质量为y，
CuO+CCu+CO↑，
80 12
4g x
x＝0.6g，
2CuO+C2Cu+CO2↑，
160 12
4g y
y＝0.3g，
由以上计算可知，若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是0.3g＜m＜0.6g。
故答案为：（1）B中无明显实验现象，D处气体能被点燃；
（2）＝；
（3）0.3g＜m＜0.6g。
16．（2024秋 三门县期末）小科为验证一氧化碳和氧化铜能发生反应，其操作步骤及观察到的现象如下：
步骤1：连接装置并检查装置气密性。
步骤2：按图甲所示，向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜，用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3：按图乙所示，将双具支试管固定在铁架台上，并使木炭粉平铺于试管底部，用酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象。
步骤4：将酒精喷灯移至木炭粉处，加热一段时间，观察到气球明显胀大；再次将酒精喷灯移至氧化铜处，加热一段时间，观察到黑色粉末变为紫红色固体。
（1）瘪气球的作用是 。
（2）写出步骤4中其中一个反应的化学方程式 。
（3）实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是 。
（4）若要对CO气体进行回收再利用，小科将反应后的混合气体通入以下装置，其中最为合理的是 。
【解答】解：（1）瘪气球的作用是调节装置内的压强，以防一氧化碳逸散到空气造成污染；故答案为：调节装置内的压强，以防一氧化碳逸散到空气造成污染；
（2）在高温的条件下，碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，化学方程式为CO2+C2CO，在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为CO+CuOCu+CO2；故答案为：CO2+C2CO或CO+CuOCu+CO2；
（3）在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，因此实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是黑色物质慢慢变成红色；故答案为：黑色物质慢慢变成红色；
（4）该小组同学若要对CO气体进行再回收利用，连接下列装置中最为合理的是c，c装置既能吸收二氧化碳，又能收集一氧化碳，故答案为：c。
17．（2024秋 上城区校级期末）某同学用含有CO2的CO来模拟炼铁实验，他设计如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，一氧化碳为有毒气体，为防止刚生成的铁被空气氧化，反应结束后需继续通一会儿气，直至装置冷却。
（1）反应前要先通一段时间的气体，目的是 。
（2）写出B处玻璃管中发生反应的现象： 。
（3）装置D的作用 。
（4）实验结束后，D中有部分溶液进入E处量筒中，请设计实验方案，确定该溶液中含有氢氧化钠 。
【解答】解：（1）反应前先通一段时间的气体，主要是因为一氧化碳具有可燃性，若装置内混有空气，一氧化碳与空气混合在加热条件下可能会发生爆炸，所以先通一氧化碳排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）B处玻璃管中发生的反应是一氧化碳还原氧化铁，化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，其现象为：红色粉末逐渐变黑。因为氧化铁是红棕色固体，被还原成铁粉后变为黑色；
（3）一氧化碳与氢氧化钠不反应，装置D中装有氢氧化钠溶液，由于反应生成的二氧化碳会进入D中，氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，所以装置D的作用是吸收反应生成的二氧化碳并收集一氧化碳。
（4）实验结束后，D中有部分溶液进入E处量筒中，要确定该溶液中含有氢氧化钠，可以取少量E处溶液于试管中，先加入足量的氯化钙溶液（或氯化钡溶液等），若有白色沉淀生成，说明溶液中含有碳酸钠，然后过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若溶液变红，则说明溶液中含有氢氧化钠。因为碳酸钠能与氯化钙（或氯化钡等）反应生成碳酸钙（或碳酸钡等）白色沉淀，除去碳酸钠后，再用酚酞检验氢氧化钠的存在。
故答案为：
（1）排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）红色粉末逐渐变黑；
（3）吸收反应生成的二氧化碳并收集一氧化碳；
（4）取少量E处溶液于试管中，先加入足量的氯化钙溶液（或氯化钡溶液等），若有白色沉淀生成，过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若溶液变红，则说明溶液中含有氢氧化钠。
18．（2024秋 平湖市期末）某课外活动小组用赤铁矿粉末（主要成分Fe2O3，杂质SiO2）模拟工业炼铁的主要反应原理，通过观察到的现象判断反应可能的产物。设计实验装置如图甲所示。回答下列问题：
（1）写出用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式： 。
（2）下列有关实验的说法正确的是 。
A.CO是还原剂
B.可用NaOH溶液代替澄清石灰水
C.实验开始时先点燃酒精灯②，结束时先熄灭酒精灯①
D.碳也可以与Fe2O3反应生成单质Fe，但这种方法获得的铁中含有杂质更多
（3）如图乙，实验室通常将H2C2O4和浓硫酸混合反应获得CO和CO2的混合气体，依次经过三个洗气装置可获得纯净的CO，装置的连接顺序为 → → 。
（4）称取5.0g赤铁矿粉末进行实验，充分反应后硬质玻璃管中剩余固体质量3.8g，则此铁矿石的含铁量为 %。
【解答】解：（1）高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式是Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
（2）A.CO是还原剂，该选项正确。
B.氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，过程中无明显现象，因此不能用NaOH溶液代替澄清石灰水，该选项不正确。
C.实验开始时先点燃酒精灯②，结束时先熄灭酒精灯①，该选项正确。
D.碳也可以与Fe2O3反应生成单质Fe，这种方法获得的铁中含有杂质不一定更多，该选项不正确。
（3）如图乙，实验室通常将H2C2O4和浓硫酸混合反应获得CO和CO2的混合气体，依次经过三个洗气装置可获得纯净的CO，装置的连接顺序为②（吸收二氧化碳）→①（检验二氧化碳是否被完全吸收）→③（吸收水蒸气）。
（4）称取5.0g赤铁矿粉末进行实验，充分反应后硬质玻璃管中剩余固体质量3.8g，说明氧化铁中氧元素质量是5.0g﹣3.8g＝1.2g，氧化铁质量是1.2g100%＝4g，铁元素质量是4g﹣1.2g＝2.8g，则此铁矿石的含铁量为100%＝56%。
故答案为：（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
（2）AC。
（3）②；①；③。
（4）56。
19．（2024秋 金华期中）九年级同学进行了《从自然界的铜到纪念币中的铜》的项目化学习课程。在课堂上，同学们设计了湿法炼铜和火法炼铜两种方案，如下：
【方案一】湿法炼铜。孔雀石硫酸铜溶液单质铜
（1）上述步骤2中，实际操作时，将粗铁棒锻打成薄铁片，目的是 ；
【方案二】火法冶炼。如下图为氢气还原氧化铜的装置，据此图回答下列问题：
（2）开始反应时，应先进行的操作是 （填字母编号）；
A．先打开甲处分液漏斗活塞
B．先点燃丙处的酒精灯
（3）实验结束后甲、乙两装置中质量共减少4克，丙中氧化铜固体粉末减少1.6克，则实验中生成铜的质量为 克；
（4）项目小组同学将实验装置改成如图丁的简易装置，其中铜制燃烧匙可以在试管M中上下移动，虚线框中的装置需从图戊中选取。图戊中的细铜丝一端绕成螺旋状，先在酒精灯上加热，变黑后再迅速地伸到制得的氢气中。在图丁的虚线框中，应选用图戊中的 （填“A”或“B”）装置。
【解答】解：（1）上述步骤2中，实际操作时，将粗铁棒锻打成薄铁片，目的是增大接触面积，加快反应速率；
（2）开始反应时，应先进行的操作是先打开甲处分液漏斗活塞，使反应发生一会，产生的氢气排净装置内的空气，防止加热时氢气与氧气的混合气体受热发生爆炸；故答案为：A；
（3）设生成铜的质量为x，则：
H2+CuOCu+H2O 固体质量减少
80 64 80﹣64＝16
x 1.6g
x＝6.4g；
（4）氢气密度小于空气密度，B装置接触面积更大，使反应更充分，因此应选用图戊中的B。

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