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第 11 讲金属综合（二）
课堂精讲
题型一：还原氧化铜实验题
1122680301625【例 1】如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，相同之处在（ ）
都能说明氢气和一氧化碳具有还原性和可燃性
都能通过观察试管、玻璃管内物质颜色的变化判断反应是否发生C．都应先使试管、玻璃管均匀受热，再通入气体，以防止发生爆炸D．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
【答案】B
【解析】A、一氧化碳、氢气都能与氧化铜反应说明具有还原性，甲中不能说明氢气具有可燃性，乙中最后一氧化碳燃烧可以说明一氧化碳具有可燃性，故 A 错。
B、甲中氢气与氧化铜反应生成铜和水，试管内现象是黑色固体变为红色，乙中一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，玻璃管内现象是黑色固体变为红色，所以都能通过观察试管、玻璃管内物质颜色的变化判断反应是否发生，故 B 正确。
C、甲、乙两实验中，都应先通入气体，再使试管、玻璃管均匀受热，以防止发生爆炸，故 C 错。
D、氢气与氧化铜反应生成铜和水，属于置换反应；一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳， 反应物均为化合物，不属于置换反应，故 D 错。
故选：B。
【变式训练】
1503680310515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（ ）
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
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
甲、乙两实验中，都应先使试管、玻璃管均匀受热，再通入气体，以防止发生爆炸 D．甲实验试管口向下倾斜可防止反应生成的水倒流
【答案】D
【解析】A．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。
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；
两实验都影响显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， 故错误；
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，故正确；
故选：D。
氢气还原氧化铜的实验装置可以选择图中的 （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳还原氧化铜， 还能用上述你所选的装置吗？请说出理由 。
2646680247650请写出 CO 还原 CuO 的化学方程式 。
【答案】A；不能，反应物是有气体，生成物也有气体；CO+CuO Cu+CO2
【解析】为了防止氢气、氧气混合发生爆炸，装有氧化铜的试管不能用橡皮塞，导气管要一直伸到集气瓶底部，既有利于空气的排出，有利于氢气和氧化铜接触；一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，由于一氧化碳是可燃性气体，且有毒，因此不能在试管中反应，应该在玻璃管中进行，一边通一氧化碳，在另一便需要尾气处理。
如图所示是氢气和氧化铜反应的实验装置图．请分析回答：
整个实验过程合理的操作顺序是 （填字母序号）
A．加热 B．通氢气 C．停止加热 D．停止通氢气
2961005558800在实验过程中但看到的现象是 ，氢气和氧化铜反应能产生土红色的中间产物 Cu2O，写出生成 Cu2O 的反应方程式 ，这个反应体现了氢气的 。
【答案】（1）氢气具有可燃性，如果不纯就有爆炸的危险，所以在加热前要先通入氢气，排出试管中的空 气，然后再加热；为防止生成的铜重新被氧化，实验结束时要先熄灭酒精灯，继续通入氢 气．故答案为：BACD；
（2）黑色氧化铜变成红色的物质，说明氢气还原了氧化铜，生成铜单质；氢气和氧化亚铜反应 生成铜和水；氢气得到氧是还原剂，具有还原性．
故答案为：黑色粉末变红，2CuO+H2 Cu2O+H2O，还原性．
2084705620395金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态，使金属氧化物还原成金属单质，如图为有关实验室用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，装置乙中的溶液为澄清石灰水，请回答与该实验有关的问题：
实验时，从甲装置的玻璃管中观察到的现象是
装置乙中发生反应的化学方程式是

反应前
氧化铜完全反应后
Ⅰ组
洗气瓶和石灰水的质量为 185g
洗气瓶和瓶内物质的总质量为 187g
Ⅱ组
玻璃管和氧化铜样品的质量为 57.9g
玻璃管和玻璃管内物质的质量为 56.1g
现有含杂质的氧化铜样品 10g（假设杂质不参加反应），为测定该样品中氧化铜的质量分数，某同学用如图所示的装置进行实验，得到下列两组数据：
关于这两组数据，下列说法不正确的是 （选填相关的字母）
A．玻璃管中固体减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量B．利用这两个数据都可以计算出样品中氧化铜的质量分数
装置乙中石灰水增重的质量与反应产生二氧化碳的质量不相等
如果实验称量很准确，则玻璃管中固体减少的质量应等于装置乙中石灰水增重的质量
通过计算该样品中氧化铜的质量分数为 ．
【答案】①一氧化碳还原氧化铜，把黑色氧化铜还原成红色的铜，故应填：黑色固体变成红色；
②装置乙中发生反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀；一氧化碳燃烧生成二氧化碳； 化学方程式是：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O，2CO+O2 2CO2；
③A、玻璃管中氧化铜还原成铜，固体减少的质量是氧元素的质量，故 A 正确；
B、第一组数据装置乙中石灰水增重的质量和反应产生二氧化碳的质量不相等，且装置中本身 含有二氧化碳，因此不能计算氧化铜的质量分数，但第二组数据可以通过氧元素的质量计算出氧化铜的质量，进而计算氧化铜的质量分数，故 B 错误；
C、澄清石灰水一般用于检验二氧化碳，但不能保证将二氧化碳完全吸收，故 C 正确；
D、玻璃管中固体减少的质量是氧元素的质量（也就是二氧化碳和一氧化碳的质量差），如果 实验称量很准确装置乙中石灰水增重的质量是反应生成的二氧化碳的质量，故 D 错误． 故选：BD；
④因为反应前玻璃管和固体样品的质量是 57.9g，反应结束后玻璃管和固体样品的质量是 56.1g，质量减少 1.8g，设该反应中参加反应的 CuO 为 x，则
CO+CuO Cu+CO2 固体质量变化
80 64 80﹣64＝16
x 1.8g
解答 x＝9g 所以 CuO 质量分数＝×100%＝90%； 故答案为：90%．
如图为某同学设计的氢气还原氧化铜的微型实验装置，微型滴管内装稀硫酸．
实验时应先挤压微型滴管，还是先点燃微型酒精灯？ 。
写出 CuO 发生变化的化学方程式 。
3113405118745
【答案】（1）可燃性气体在加热或点燃前都不能混有氧气，所以实验时都应该先先挤压微型滴管让稀硫酸与锌反应产生氢气排净容器内的空气而后再加热，这主要是防止发生爆炸，故答案为： 先挤压微型滴管；
（2）氧化铜与氢气反应生成铜和水，反应的化学方程式为：CuO+H2 Cu+H2O；故答
案为：CuO+H2 Cu+H2O；
实验室有 CuO 和铜粉的混合物．要测定该样品中氧化铜的质量分数，小亮用“盐酸与锌反应生成的氢气还原氧化铜，再称取所得铜的总质量”的实验方法进行测定。部分实验装置如图所示，请你帮助小亮在进行实验时遇到的困惑：
对硬质玻璃管加热前如何检验空气是否已经排尽 。
在制氢气装置与硬质玻璃管之间是否需要连接除杂装置，请说明理由 。
3009900118745
【答案】（1）检验通过硬玻璃管的氢气纯度，装置出来的氢气纯则说明空气已排净；
需要，因盐酸易挥发，与氧化铜反应影响实验；
【解析】（1）检验空气已经排尽的方法为检验通过硬玻璃管的氢气纯度，装置出来的氢气纯则说明空气已排净，
（2）金属锌和盐酸反应生成的氢气中混有氯化氢杂质，氯化氢可以与氧化铜反应，会影响实验， 所以需要除杂；
Cu 可以形成化合价为+2 和+1 的化合物．其中+1 价化合物称为亚铜化合物．
写出下列物质的化学式：氢氧化铜 ，氧化亚铜 。
高温时，氧化铜可被木炭还原为铜，反应的化学方程式是 。
3027680497840氧化亚铜是一种红色粉末．加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应，反应的化学方程式是 ； 利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气（装置如图所示），判断氮中含有氧气的现象是 。
【答案】（1）已知铜为+2 价，亚铜为+1 价，OH 为﹣1 价，根据正价前，负价后，先将 Cu 和 OH 按顺序排好 Cu OH，然后把化合价标在各自的正上方，交叉可得化学式 Cu（OH）2．同样的方法得到 Cu2O，由化合物中化合价代数和为零的原则，可检验该化学式是否正确．
故答案为：Cu（OH）2；Cu2O；
根据反应物是木炭和氧化铜、反应条件是高温、生成物是铜和二氧化碳写出木炭还原氧化 铜的化学反应式．
故答案为：C+2CuO 2Cu+CO2↑；
根据题干信息加热时，氧化亚铜能与氧气发生化合反应，写出化学反应式并配平即可．所以化学反应式是：2Cu2O+O2 4CuO；因红色氧化亚铜与氧气反应生成黑色氧化铜， 而氮气一般不与其他物质反应，所以要检验氮气中是否含有氧气，可以用如图装置检验， 当我们看到红色粉末变成黑色，说明有氧气．
故答案为：2Cu2O+O2 4CuO；红色粉末变成黑色．
2247900532130某学校课外活动小组用 3g 少量 CO2 的 CO 的混合气体做 CO 还原 CuO 实验，实验装置如图，实验数据记录如下表，假定每个反应都完全进行：试计算该实验参加反应的 CO 的质量分数。
实验记录表
实验装置代号
A
B
D
实验前总质量（g）
100
100
100
实验后总质量（g）
100.5
100.5
102.2
【答案】该实验参加反应的 CO 的质量分数为 70%。
【解析】A 装置增加的质量为 100.5g﹣100g＝0.5g，B 中增重的质量来自 A 中的氢氧化钠溶液，故若是水分不出来，则 A 中应该增重 0.5+0.5g＝1.0g，故混合气体中二氧化碳的质量为 1.0g，生成二氧化碳的质量为 102.2g﹣100g＝2.2g，设参加反应的一氧化碳的质量为 x
CuO+CO Cu+CO2
28 44
x 2.2g
x＝1.4g
故混合气体中一氧化碳的质量为：3g﹣1.0g＝2.0g
该实验参加反应的 CO 的质量分数为：×100%＝70%
右图所示为氢气还原氧化铜的实验装置：
实验过程要注意：通氢气前气体必须验纯，且在加热前必须先 ，防止发生爆炸。这是因为氢气具有 性。
某同学按照要求规范地进行实验，在实验后发现所得的固体中除有一种红色光亮物质外，还有一种砖红色物质，后在查阅有关资料时，找到这样的叙述，氢气还原氧化铜的反应分两步进行：
第一步：氢气+氧化铜 氧化亚铜+水；第二步：氢气+氧化亚铜（砖红色） 铜+水
根据上述知识，该同学在这次实验中得到砖红色物质最可能的一项原因是 。（填序号）
3141980257175①部分氧化铜没有被还原 ②反应中加热时间不够 ③停止加热后，又被氧化为氧化亚铜。
【答案】（1）由于氢气具有可燃性，不纯时加热或点燃可能产生爆炸，故在加热前必须通一段时间的氢气， 以排尽装置内的空气，故填：通一会儿氢气；可燃。
（2）根据提供的信息可以看出，若通入的氢气量不足加热的程度不够，则会产生氧化亚铜，故 填：②。
如图所示为氢气和氧化铜反应的实验装置：
在此实验中，氢气表现出的化学性质是 性．
在实验操作过程中强调一些注意事项：比如通氢气前气体必须验纯；导气管需要通到试管底部；这 两个步骤是由于氢气具有 的化学性质， 为此还有一实验步骤需要注意， 实验开始先 ，再 ，防止发生爆炸．

某同学按照要求规范的进行实验，在实验后发现所得的固体中除有一种红色光亮物质外，还有一种砖红色物质，后在查阅有关资料时，找到这样的叙述，氢气还原氧化铜的反应分两步进行：
第一步：氢气+氧化铜 氧化亚铜（砖红色）+水 第二步：氢气+氧化亚铜 铜+水
2884805612775根据这个知识，请分析该学生在这次实验中所得该砖红色物质的原因可能是（填序号） ．① 部分氧化铜没有被还原 ②反应中加热时间不够 ③停止加热后，又被氧化为氧化亚铜．
【答案】（1）氢气得到氧是还原剂，具有还原性．故答案为：还原；
氢气具有可燃性，可燃性气体与空气混合遇明火有爆炸的危险，所以通氢气前气体必须验 纯；导气管需要通到试管底部；实验开始先通入氢气，再点燃酒精灯，防止发生爆炸．
故答案为：可燃性；通入氢气；点燃酒精灯．
氧化铜是黑色，氧化亚铜是砖红色，所以①部分氧化铜没有被还原，应该得到黑色粉末；
②反应中加热时间不够，生成砖红色的氧化亚铜；③停止加热后，又被氧化为氧化铜而不是氧化亚铜．所以该学生在这次实验中所得该砖红色物质的原因可能是②．故答案为：②．
下面是三套还原氧化铜的实验装置图：
1475105115570
通过分析比较回答下列问题：
判断丙图实验是否完成的最佳实验现象是： ；
甲装置中通氢气的导管插入到试管底部氧化铜粉末的上方，其目的是： ；
乙图实验装置中，有一个明显的不足是： ；
若要将乙装置改装成 H2 还原灼热氧化铜的实验装置来测定水的组成，你的改装方法是： ．
【答案】（1）导管口不再有新的气泡生成；
便于排尽空气，防止发生爆炸；同时使氢气与氧化铜粉末充分接触；
一氧化碳有毒，装置中没有尾气处理装置，应在 a 处连接点燃装置或收集装置；
将装有澄清石灰水的大试管改成装有无水氯化钙的 U 型管．
【解析】（1）碳和氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，所以判断丙图实验是否完成的最佳实验 现象是：导管口不再有新的气泡生成；氢气可燃烧，点燃不纯的氢气可能会发生爆炸，装置中的气体导管已插入到试管底部药品的上方，是为了便于在加热前，通入的 H2 将试管中的空气排尽，防止爆炸；
一氧化碳有毒但能燃烧生成二氧化碳，所以不能直接排放要收集再利用或点燃；
测定水的组成就需要知道生成水的质量，无水氯化钙有吸水性，所以改装方法是：将装有澄 清石灰水的大试管改成装有无水氯化钙的 U 型管．
题型二：还原氧化铁实验题
【例 2】小陈在进行 CO 与 Fe2O3 反应的实验时，观到如下现象：红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊，硬质玻璃管内固体质量减小，装有澄清石灰水的装置质量增加。对于上述实验现象的分析错误的是（ ）
一氧化碳具有还原性
生成的黑色物质能被磁铁吸引
本实验如果要制得 5.6gFe，则通入 CO 的质量要远大于 4.2g D．硬质玻璃管内减小的质量等于装有澄清石灰水装置增加的质量
【答案】D
【解析】一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，一氧化碳具有毒性，需要尾气处理，所以
A、一氧化碳与金属氧化物反应生成二氧化碳和金属单质，所以一氧化碳具有还原性，故 A 正确；
B、铁和可以被磁铁吸引，一氧化碳和氧化铁高温生成铁，所以生成的黑色物质能被磁铁吸引， 故 B 正确；
C、一氧化碳在实验开始，实验结束都需要通入一氧化碳，所以本实验如果要制得 5.6gFe，则通入 CO 的质量要远大于 4.2g，故 C 正确；
D、二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，硬质玻璃管内减小的质量和参加反应的一氧化碳的质量等于装有澄清石灰水装置增加的质量，故 D 错误。
故选：D。
【变式训练】
实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关 于该实验下列说法错误的是（ ）
实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
实验结束，玻璃管中红色粉末变成黑色，该产物不一定是铁C．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
D．反应结束，玻璃管中固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
【答案】D
【解析】A．二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，实验过程中，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有 二氧化碳生成，故选项说法正确。
一氧化碳具有还原性，与氧化铁中的氧结合生成二氧化碳，反应后玻璃管中的固体物质的质 量比反应前减少了，不一定能证明一定有铁生成，也可能生成了四氧化三铁、氧化亚铁等， 故选项说法正确。
一氧化碳有毒，会污染空气，为了减少空气污染，需要增加尾气处理装置，故选项说法正确。 D．一氧化碳具有还原性，与氧化铁中的氧结合生成二氧化碳，反应后玻璃管中的固体物质的质
量比反应前减少了，不一定能证明一定有铁生成，也可能生成了四氧化三铁、氧化亚铁等， 故选项说法错误。
故选：D。
某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如图所示。
2189480126365
（1）实验装置中用到的玻璃仪器有（写出两种） ， 。
（2）B 处化学方程式是 。
（3）实验时要先通入一氧化碳再加热，这样做的目的是 。
【答案】（1）该装置中的玻璃仪器有酒精灯、试管、硬质玻璃管等；故填：酒精灯；试管；
（2）B 处的氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓
+H2O；
（3）一氧化碳具有可燃性，若不纯时加热或点燃易发生爆炸，所以实验时要先通入一氧化碳排 净装置内的空气后再加热；故填：排尽原有空气，防止一氧化碳与氧气混合爆炸。
在实验室里可以利用如图装置制得铁．
实验过程中，玻璃管内可以观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 ．
实验结束时，要继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，这是为了 ．
此实验装置的不足之处是 ．
【答案】（1）氧化铁与一氧化碳在高温条件下生成铁和二氧化碳，观察到玻璃管内的红色粉末慢慢变成黑 色；故答案为：红色粉末慢慢变成黑色；Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
若先停止通一氧化碳，再停止加热，会使石灰水倒吸到玻璃管内，使试管炸裂，刚还原出 来的铁也会再次被氧化，所以实验结束后要继续通入一氧化碳直到装置冷却，故填：防止铁被重新氧化，石灰水倒吸炸裂玻璃管；
尾气中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以一定要进行尾气处理，该装置缺少尾气处理 装置；故填：缺少尾气处理装置．
1828800222250钢铁是生活之中使用最多的金属材料．如图为实验室炼铁的装置图．
（1）实验过程中，先要进行的是 （填Ⅰ或Ⅱ） Ⅰ．加热 Ⅱ．通一氧化碳
（2）A 中 可观察到的现象是 变为银白色，此反应的化学方程式为 ；将反应后的气体通过装置 B 和 C，收集较纯净的 CO 并循环使用，B 中应盛放的试剂是 浓溶液。
有同学提出，灼烧可使钢中的碳转化为二氧化碳，钢样品的质量会减轻。但是他们将一定量的钢样 品灼烧后，发现质量反而增加了，其原因是 。
【答案】（1）Ⅱ；
红色；3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；氢氧化钠；
钢中含碳量少，所以碳减少的质量远小于铁转化为氧化物时增加的质量．
【解析】（1）一氧化碳和空气的混合气点燃，可能发生爆炸，所以实验过程中，先要进行的是Ⅱ；
（ 2 ） 一 氧 化 碳 和 氧 化 铁 在 高 温 的 条 件 下 生 成 铁 和 二 氧 化 碳 ， 化 学 方 程 式 为 ： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，所以 A 中 可观察到的现象是红色变为银白色，二氧化碳会与氢氧化钠反应，所以收集较纯净的 CO 并循环使用，B 中应盛放的试剂是氢氧化钠浓溶液；
钢在灼烧时，由于含碳量较小，其质量会远小于铁转化为氧化物增加的质量，因此灼烧后质量反而增加．
2075180278765在实验室里，可以利用如图装置制得铁。
（1）A 处玻璃管内所发生反应的化学方程式为 ；
（2）B 处试管内所发生反应的化学方程式为 ；
（3）C 处酒精灯的作用是 。
【 答案】（ 1 ） 在高温的条件下， 一氧化碳与四氧化三铁反应生成铁和二氧化碳； 故填：
4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2；
二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；
因为尾气中的一氧化碳有毒，直接排放会造成空气污染，所以加一盏点燃的酒精灯将有 毒的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳；故填：点燃尾气，将有毒的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳。
科学兴趣小组成员就一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁如图
关闭 K1、开启 K2，可以验证 CO 还原 Fe2O3 的产物．
①在装置连接完成后，实验的第一个步骤是 。
②老师指出装置存在安全隐患，应如何改进？ 。
关闭 K2 开启 K1，将 d 连接 a，①已知 c 瓶装浓硫酸，b 瓶中应装 （填序号）。
A．澄清石灰水 B．氢氧化钠溶液 C．石蕊溶液 D．碳酸钠溶液
②d 连接 a 的目的 ．
233299092710
【答案】（1）①关于气体的实验，实验前必须对装置进行气密性检验，气密性良好是实验成功的基础． 故填：气密性检验．
②一氧化碳是有毒的气体，故需要在 d 后加一个燃着的酒精灯，防止一氧化碳污染空气． 故填：d 后加一个燃着的酒精灯．
（2）①b 瓶中应装的是氢氧化钠溶液，以吸收二氧化碳．故填：B．
②d 连接 a 能防止一氧化碳排放到空气中，防止污染空气，故填：防止一氧化碳排放到空气中．
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某 化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究．请按要求填空：
写出 CO 还原 Fe2O3 的化学方程式 ；
实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ；
右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ；
2113280287020实验开始时要先通入 CO，原因是 ．
【答案】（1）一氧化碳能与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故填：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故可以观察到石灰水变浑浊的现象，故填：石灰水变浑 浊；
一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，利用一氧化碳的可燃性采用点燃的方法 处理一氧化碳，可以防止污染空气，故填：进行尾气处理，防止污染空气；
一氧化碳是可燃性气体，不纯时点燃或加热会产生爆炸，加热前通入一氧化碳能将装置内的 空气排出，防止加热时产生爆炸，故填：排出装置内的空气，防止加热产生爆炸．
1990090213995钢铁是生活之中使用最多的金属材料．如图为实验室炼铁的装置图．
实验过程中，先要进行的是 （填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加热Ⅱ．通一氧化碳．
赤铁矿粉的主要成分是氧化铁，此反应的化学方程式为 ；将反应后的气体通过装置 B 和 C， 收集较纯净的 CO 并循环使用，B 中应盛放的试剂是 浓溶液．
有同学提出，灼烧可使钢中的碳转化为二氧化碳，钢样品的质量会减轻。但是他们将一定量的钢样 品灼烧后，发现质量反而增加了，其原因是 。
【答案】（1）Ⅱ；（2）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，氢氧化钠；
（3）钢中含碳量少，所以碳减少的质量远小于铁转化为氧化物时增加的质量．
【解析】（1）一氧化碳和空气的混合气点燃，可能发生爆炸，所以实验过程中，先要进行的是Ⅱ；
（ 2 ） 根据一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳， 化学方程式为： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，二氧化碳会与氢氧化钠反应，所以收集较纯净的 CO 并循环使用，B 中应盛放的试剂是氢氧化钠浓溶液；
（3）钢在灼烧时，由于含碳量较小，其质量会远小于铁转化为氧化物增加的质量，因此灼烧后 质量反而增加．
题型三：图像题
【例 3】某溶液含有 Cu（NO3）2 和 AgNO3，现向其中加入一定量的锌粉进行处理，并绘制参加反应的锌与溶液中溶质种类的关系图（如图所示），下列说法中不正确的是（ ）
54673508510270
Cu 的活动性比 Ag 强，只用盐酸无法探究两者活动性强弱
当溶质种类为 1 种时，金属单质种类可能为 1 种
c～d 间（不含两点）的溶液中金属离子为 Zn2+、Cu2+
从 m1 变化到 m2 时，溶液中硝酸铜的质量分数变大
【答案】B
【解析】锌粉加入 Cu（NO3）2 和 AgNO3 的混合液中，锌粉会先和 AgNO3 发生反应，后跟 Cu（NO3）2 发生反应。
A、由金属活动顺序表可知：铜和银都排在氢的后面，所以滴加盐酸后两者均不能与盐酸反应， 所以无法无法探究两者活动性强弱，故说法正确；当溶质种类为两种时，硝酸银全部被置换为银，硝酸铜可能有部分被置换为铜，金属单质的种类可能是 2 种，故正确；
B、当溶质种类为 1 种时，表明溶液中的硝酸银和硝酸铜全部参加反应，这种溶质应该是硝酸锌，
从而可知金属单质至少两种，不可能为 1 种，故说法错误；
C、c～d 间（不含两点）的溶液中金属离子是两种，则这两种一定是 Zn2+、Cu2+，此时Ag+已经被完全置换了出来，故说法正确
D、当参加反应的锌的质量为 m1﹣m2 时，溶液中溶质的种类为三种，表明硝酸银没有全部被置换出来，硝酸铜没有参加反应，溶液中硝酸铜的质量相等，但是溶液的质量会随着锌置换出硝酸银中的银而不断小，故硝酸铜的质量分数会逐渐升高，故说法正确；
故选：B。
【变式训练】
室温下，Mg、Fe、Zn 三种大小相同的金属片分别与相同浓度的稀硫酸反应，其发生反应的质量关系如图所示，下列推理合理的是（ ）
反应速率：Mg＞Fe＞Zn
消耗的金属质量：Mg＜Zn＜Fe
反应生成氢气质量：Mg＞Fe＞Zn D．反应后溶液质量：Mg＜Fe＜Zn
【答案】D
【解析】镁、锌、铁和硫酸反应的化学方程式和质量比为：
Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑ 24 98 2
Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 65 98 2
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ 56 98 2
A、由金属活动性顺序表可知，反应速率：Mg＞Zn＞Fe，故错误； B、由方程式可知，消耗的金属质量：Mg＜Fe＜Zn，故错误；
C、由于酸的质量相同，反应生成氢气质量相等，故错误；
D、由方程式可知，消耗的金属质量：Mg＜Fe＜Zn，又生成的氢气质量相等，因此反应后溶液的 质量为 Mg＜Fe＜Zn，故正确。
故选：D。
4791075266700向一定质量 AgNO3 和 Cu（NO3）2 的混合溶液中加入 Zn，溶液质量与加入 Zn 的质量关系如图所示， 下列说法错误的是（ ）
A．a 点溶液中的溶质有 3 种
B．c 点溶液中溶质为 Zn（NO3）2
若取 b～c 段溶液，滴加稀盐酸，不会产生白色沉淀
取 d 点时的固体，加入稀盐酸，无气泡产生
【答案】D
【解析】在金属活动性顺序中，Zn＞Cu＞Ag，向一定质量 AgNO3 和 Cu（NO3）2 的混合溶液中加入 Zn， 与两种溶质依次发生反应
Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag 65 216
所以析出银的过程是溶液质量减少的过程；
Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu 65 64
所以析出铜的过程是溶液质量增加的过程
A、在 a 点时，硝酸银没有全部参加反应，溶液中含有硝酸银、硝酸铜和生成的硝酸锌，溶质是三种，故 A 正确；
B、c 点时硝酸铜恰好完全反应，溶液中只有硝酸锌，故 B 正确；
C、b～c 段是硝酸银全部参加反应完后锌和硝酸铜反应的过程，因此滴加稀盐酸，不会产生沉淀， 故 C 正确；
D、d 点时锌过量，因此加入稀盐酸会产生氢气，故 D 错误； 故选：D。
向含有和 Cu（NO3）2 和 AgNO3 的混合溶液中加入一定量的铁粉，并绘制参加反应的铁与溶液中溶质2989580274955种类的关系图（如图）。下列说法正确的是（ ）
当参加反应的铁的质量为 m1 时，溶质的种类、析出的金属单质种类均为 3 种
当参加反应的铁的质量为 m2 时，加入盐酸，有白色沉淀生成
当参加反应的铁的质量为 m3 时，溶质为 Fe（NO3）2
当参加反应的铁的质量为 m2 时，加入稀盐酸，有气泡产生
【答案】C
【解析】A、当参加反应的铁的质量为 m1 时，溶液中溶质的种类为三种，表明铁的量少，没有将硝酸铜和硝酸银全部置换出来，金属单质不可能是三种，只能是银，故 A 错误；
B、当参加反应的铁的质量为 m2 时，溶液中溶质的种类为两种，表明硝酸银全部被置换出来，硝酸铜部分参加反应，因此加入盐酸不会产生沉淀，故 B 错误；
C、当参加反应的铁的质量为 m3 时，溶液中溶质的种类为一种，表明溶液中的硝酸银和硝酸铜全部参加反应，因此溶质只有硝酸亚铁，故 C 正确；
D、当参加反应的铁的质量为 m2 时，溶液中溶质的种类为两种，表明硝酸银全部被置换出来，硝酸铜部分参加反应，因此金属单质是银和部分铜，加入盐酸不能产生气泡，故 D 错误；
故选：C。
将等质量的甲、乙两金属分别与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量与反应时间的关系如图。关于甲、 乙两金属判断合理的是（ ）
A．铁、镁 B．铁、锌 C．锌、铁 D．锌、镁
【答案】B
【解析】A、镁比铁活泼，反应需要的时间比铁短，但是等质量的镁、铁与足量的稀硫酸反应时，镁生成的 氢气比铁多。不正确。
B、锌比铁活泼，等质量的铁、锌与足量的稀硫酸反应时，铁生成的氢气比锌多。正确。 C、由 B 分析可知，甲、乙分别是锌、铁时与图中信息不符。不正确。
D、镁比锌活泼，反应需要的时间比铁短，但是等质量的镁、锌与足量的稀硫酸反应时，镁生成的氢气比锌多。不正确。故选：B。
下列四个图象分别对应化学实验中四个变化过程，其中正确的是（ ）
A．向 pH＝3 的溶液中加水
B．向一定量的锌粒
中不断加入稀硫酸直至过量
C．向相同质量和相同质
量分数的稀硫酸中，分别加入过量的镁粉和铝粉
D．向一定量的氯化铁和氯
化钾的混合液中，逐滴加入过
【答案】C
【解析】A、向 pH＝3 的溶液中加水，pH 不会大于 7，错误；
B、向一定量的锌粒中不断加入稀硫酸直至过量，当锌反应完氢气质量不再增加，故氢气质量不会无限增大，错误；
C、向相同质量和相同质量分数的稀硫酸中，分别加入过量的镁粉和铝粉，镁反应的快，最终生成的氢气的质量相等，错误；
D、向一定量的氯化铁和氯化钾的混合液中，逐滴加入过量的氢氧化钾溶液，氯化铁与氢氧化钾反应生成氢氧化铁沉淀，正确；
故选：C。
课后练习
1532890297815木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．两个实验结束后，固体减少的质量均为生成的二氧化碳气体的质量B．两个实验中都可观察到红色固体变黑
C．两个实验都要排尽装置中的空气，再加热D．两个实验的操作中都要防止液体倒吸
【答案】D
2351405563880实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关 于该实验，下列说法错误的是（ ）
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成 B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成 D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
【答案】C
1208405303530如图为铁的冶炼和铁制品循环利用的示意图，下列说法错误的是（ ）
铁矿石冶炼成铁的主要原理是：在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出来
生铁是由铁和碳等元素组成的合金，在物质分类中属于化合物C．铁制品废弃后易与周围环境中的水、空气等物质作用而锈蚀D．废旧金属铁循环利用可节约资源，减少对环境的污染
【答案】B
5019675282575锌与稀硫酸发生反应时，容器中溶液质量随时间的变化曲线如图所示，不考虑水分的损失。下列说法正确的是（ ）
A．该实验是将锌逐渐加入稀硫酸中
点和 c 点对应溶液中硫酸根离子个数相同
C．b 点和 c 点对应溶液中锌离子个数不相同
D．溶液的溶质质量随时间的变化也符合该曲线的变化趋势
【答案】D
1220470525145270002052514542411655632455757545545465等质量的镁和铁分别放置在两只烧杯中，分别加入过量的质量分数相同的稀硫酸。如图中与实验事实不符的是（ ）
B． C． D．
【答案】A
4574540330200将物质的量相等的铝粉和铁粉分别与同体积、同浓度的稀硫酸反应。反应情况如图所示。有关叙述中正确的是（ ）
铝粉、铁粉和硫酸均有剩余
铝粉、铁粉均反应完，硫酸有剩余C．硫酸、铝粉均反应完，铁粉有剩余D．硫酸、铁粉均反应完，铝粉有剩余
【答案】D
3018790530225某溶液中含有 Cu（NO3）2 和 AgNO3，现向其中逐渐加入一定质量的铁粉进行处理，并绘制参加反应的铁的质量与溶液中溶质种类的关系图。下列说法不正确的是（ ）
点溶液中溶质为 3 种时，金属单质的种类也为 1 种
当溶质种类为 2 种时，金属单质种类可能为 2 种
a、b 两点，溶液的质量相等
当溶质种类为 1 种时，金属单质种类可能为 3 种
【答案】C
2104390258445化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理
加热 Fe2O3 之前要先通一会 CO，目的是 。
玻璃管 A 中发生反应的化学方程式为 ，用这种方法炼得的铁与工业上炼出的生铁在组成上的最大的区别是 。
（3）B 处的现象为 ，化学反应方程式是： 。
点燃 C 处的目的是 ，化学反应方程式是： 。
【答案】（1）将玻璃管中的空气排净，以防加热时发生爆炸；
Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2；该方法炼出的铁为纯净物，不含碳；
澄清石灰水变浑浊；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
一氧化碳有毒，防止污染空气；2CO+O2 2CO2．
2256790342265如图为实验室研究炼铁的化学原理的装置，请回答和该实验有关的问题
（1）A 处玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
（2）B 处的实验现象 。
（3）C 处酒精灯的作用 。

反应前
氧化铁完全反应后
甲组
洗气瓶和石灰水的质量为 190g
洗气瓶和石灰水的质量为 196g
乙组
玻璃管和氧化铁样品的质量为 57.9g
玻璃管和氧化铁样品的质量为 55.2g
现有含杂质的氧化铁样品 10 克（杂质不参加反应），为测定该样品中氧化铁的质量分数，某同学用上图所示的装置进行实验，得到如下两组数据：
你认为应选择 组的数据来计算样品中氧化铁的质量分数，其结果为 。
2229485252730
【答案】（1）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；
变浑浊；
点燃 CO，消除其污染；
（4）乙、90%
还原性铁粉在潮湿的空气中容易生锈．现有 m1 g 生锈的铁粉样品，某兴趣小组同学按如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）．
请写出发生在玻璃管内的化学方程式 ．
上述实验过程中，在加热前后都要通一会儿 CO 气体的作用是：① ；② ．
1990090566420完全反应后，甲同学称得铁粉的质量为 m2 g，同时测得装置 B 增重 m3 g，则铁粉样品中氧化铁的质量分数为多少？（请选择合适数据进行计算，并写出计算过程）
【 答 案 】 （ 1 ） 一 氧 化 碳 高 温 条 件 下 和 氧 化 铁 反 应 生 成 铁 和 二 氧 化 碳 ， 故 答 案 ：
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2．
因为 CO 具有可燃性，遇到空气易发生爆炸，故先通 CO 的目的是：排出玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
被还原出来的铁在温度较高的情况下遇到空气中的氧气容易重新被氧化，所以等停止加热后还有继续通 CO 至试管冷却的目的是：防止铁重新被氧化；
答案：排出玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；防止铁重新被氧化；
装置 B 增重 m3g，说明有 m3g 二氧化碳生成，所以我们可以设生成 m3g 二氧化碳需要氧化铁 X
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160 132
X m3g
，X＝
40671751752604582160213360所以样品中含氧化铁的质量分数是： ＝ ．
2494280271780右图甲是某同学设计的检验某未知气体的实验装置
将未知气体通入 CuO 中加热，发现 现象，（填颜色变化）证明该气体是氢气。
该同学在将未知气体通入 CuO 前先经过盛有浓 H2SO4 的图乙装置，其目的是 。
假设通入的 H2 使 8 克氧化铜还原为铜，在此实验过程中通入的氢气和生成的水的质量 。
A
B
C
D
反应需要的 H2 质量
等于 0.2 克
等于 0.2 克
大于 0.2 克
大于 0.2 克
反应生成水的质量
等于 1.8 克
大于 1.8 克
等于 1.8 克
大于 1.8 克
【答案】（1）黑变红；（2）除去气体中的水蒸气；（3）C
【解析】（1）若该气体是氢气，则氢气能将氧化铜中的铜还原出来，故现象应是黑色粉末变成红色；
浓硫酸具有吸水性，将气体先通过浓硫酸是为了除去气体中的水蒸气．
氢气还原氧化铜实验的步骤：实验开始先通一会氢气，排净装置内的空气，实验结束时还 要继续通一会，防止生成的铜被氧化，因此实验过程中需要氢气的量要大于参加反应的氢气 的质量．
设参加反应的氢气的质量为 x，生成水的质量为 y H2+CuO Cu+H2O
2 80 18
x 8g y
＝ ＝ x＝0.2g y＝1.8g
故通入氢气的质量大于 0.2g，生成水的质量为 1.8g．
如图是一氧化碳还原氧化铜的实验装置图．实验步骤是：①组装检验装置的气密性；②装入药品，通入一段时间一氧化碳；③加热左边酒精灯，使其充分反应；④停止加热，继续通入一氧化碳至恢复到室温．
①反应一段时间后玻璃管中的实验现象是 ，发生反应的化学方程式 。
②加热前通入一氧化碳的目的是 ，澄清的石灰水的作用是 。
③步骤①是 ，右边的酒精灯在实验步骤 （填实验步骤的序号）中点燃（点燃前应对气体验纯）。
2694305294005④上述实验除证明一氧化碳具有还原性外，还能说明的化学性质是 。
【答案】①黑色变红色；CuO+CO Cu+CO2；②排除空气防止爆炸；检验是否有二氧化碳生成；③ 检查装置的气密性；②；④可燃性．
下图甲是氢气和氧化铜反应的实验，下图乙是木炭和氧化铁反应的实验．
259080092710
铁的氧化物化学式
Fe2O3
Fe3O4
FeO
颜色
红
黑
黑
化学性质
可溶于酸
常温下不溶于稀酸
可溶于酸
在上述两个实验中，氢气和木炭表现出相同的化学性质是 性。
实验步骤的先后次序非常重要，比如甲实验中，反应前必须先通氢气后点燃酒精灯，否则易发生爆 炸；反应结束后必须先 后 ，否则生成的红色的铜会变成黑色。
某同学正确操作做完乙实验后，发现澄清石灰水变浑浊，试管中粉末全部变为黑色，取少量黑色粉 末，加入足量稀硫酸充分振荡，但她惊讶地发现黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡， 这说明该反应并没有生成
该同学查阅资料，得到关于铁的氧化物如下信息：
根据以上信息，试写出乙实验试管中反应的化学方程式 经分析后，该同学试着提高反应温度后，实验出现了预期的现象。
【答案】（1）氢气和木炭都得到氧是还原剂，具有还原性．故答案为：还原；
氢气还原氧化铜的实验结束后，为防止铜被氧化，要先移出酒精灯，再停止通氢气． 故答案为：移出酒精灯、停止通氢气；
乙实验完成后，发现澄清石灰水变浑浊，生成部分黑色粉末，黑色粉末是 Fe3O4，Fe3O4 常温下不溶于稀酸，所以黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡，说明反应没有发生， 无铁单质生成．故答案为：铁；
（ 4 ） 碳 与 氧 化 铁 加 热 反 应 生 成 四 氧 化 三 铁 和 二 氧 化 碳 气 体 ， 化 学 反 应 式 是 ：
C+6Fe2O3
4Fe3O4+CO2↑．故答案为：C+6Fe2O3
4Fe3O4+CO2↑．
某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁（K1，K2 是活塞）：
关闭 K1、开启 K2，可以验证 CO 还原 Fe2O3 的产物．
①实验前必须对装置进行气密性检验．
②CO 还原 Fe2O3 的化学方程式为
③在 e 处点燃气体的目的是
关闭 K2，开启 K1，可以将 d 口出来的气体再从 a 通入装置而循环使用．
①c 瓶中应装 （填序号） ．A．澄清石灰水 B．水 C．石蕊溶液 D．浓硫酸
②该实验这样改进的主要优点是 ．
【答案】（1）②3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；③防止污染空气；
（2）①D．②减少碳的排放，提高原料利用率．

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