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金属的冶炼——还原反应
知识点
1.金属的冶炼：大部分的金属元素都较活泼，在空气和土壤中易与其他物质发生化学反应而生成化合物；金属冶炼就是要把金属从化合态（化合物状态）变成游离态（单质）
方法一：（湿法冶铜）：金属1＋盐1→金属2＋盐2
例如：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4 （置换反应）
另外常用的方法就是用具有还原性的物质（如C、CO、H2等）将金属从氧化物中还原出来。
方法二：碳与金属氧化物在高温下进行反应
方法三：一氧化碳气体也能在加热条件下，夺取金属氧化物中的氧元素，从而得到单质金属
（氧化还原反应）
方法四：氢气也能将金属氧化物变成游离态金属
（置换反应）
上诉三个实验中：①碳、氢等会夺取金属氧化物中的氧，使金属氧化物还原成金属单质，这种含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应。
②碳、氢和一氧化碳等能从氧化铜、氧化铁中夺取氧的性质叫做还原性，具有还原性的物质可做还原剂。
③反之，也可认为碳、氢等被氧化铜氧化，称CuO为氧化剂。
2.氧化还原反应（不是基本反应类型）：反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。
反应实质：发生了电子的转移。
记忆口诀：升失氧、降得还
化合价升高，失电子，发生氧化反应，做还原剂，被氧化;化合价降低，得电子，发生还原反应，做氧化剂，被还原。
3.实验探究
①氢气还原氧化铜
(1)在一支试管中加入少量氧化铜，先通入氢气。
(2)过一会儿，再给氧化铜加热。
(3)反应完成后停止加热，继续通氢气，直到试管冷却。
现象：黑色氧化铜逐渐变成光亮的红色固体，管壁有水珠产生。
注意事项：试管略向下倾斜，目的是防止冷凝水倒流，炸裂试管；“酒精灯迟到早退”，即开始时要先通入氢气后加热(目的是排净管内空，防止氢气与管内空气混合受热发生爆炸)；实验结束时要先停止加热，继续通入氢气至试管冷却(防止生成的铜受热被氧化成CuO)。
②CO还原Fe2O3
(1)①现象：红色氧化铁粉末变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，导管口有蓝色火焰产生。
②注意事项
a．操作步骤：实验开始时，先通入CO后加热。实验完毕后，先停止加热后停止通入CO。
b．尾气处理：排放的尾气不能直接排入空气中，应用气球收集法或点燃法处理。
针对练习
1.在氢气还原氧化铜的实验中，进行如下操作：①加热　　②停止加热　　③通入氢气 ④停止通入氢气．下列操作顺序正确的是（　　）D
A．①③②④ B．③①④② C．①③④② D．③①②④
2.下列化学反应H2+Cu0Cu+H2O中，具有还原性的物质是（　　）A
A．H2 B．CuO C．Cu D．H2O
3.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（　　）C
A．装置中试管口需略向下倾斜，主要是为了利于通入氢气
B．该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
C. 在给试管内药品加热前，需先通氢气排尽试管内的空气
D．待药品完全反应后，需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
4.实验与探究是化学学习的重要方法。二氧化碳气体中可能混有一氧化碳气体，为了检验一氧化碳气体的存在，用如下装置进行实验。下列说法错误的是（ ???）B
A .装置A的作用是除去混合气体中的二氧化碳 B .装置B中发生的化学反应类型为置换反应
C .装置B中的氧化铜发生还原反应 D .装置中尾气处理可以在尾气出口处放一点燃的酒精灯
5.木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如下图所示，下列说法正确的是(?? )D
A .木炭、一氧化碳与氧化铜的反应都属于置换反应
B .两个实验的相关反应中，只有碳元素的化合价发生改变
C .两个实验中都可观察到红色固体变黑
D .两个实验的操作中都要防止液体倒吸
6.几千年前，人类就用木炭作为还原剂进行金属冶炼 。木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”可能是：①一氧化碳，②二氧化碳，③一氧化碳和二氧化碳的混合物。某学习小组为此用如图装置对木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”进行探究。关于该实验的说法正确的(?? )C
A .观察到试管中的黑色物质变红色，则“气体产物”一定是①一氧化碳
B .观察到澄清石灰水变浑浊，则“气体产物”中一定有②二氧化碳
C .要证明是否存在二氧化碳，不需要在原装置前再连接一个装澄清石灰水的洗气瓶
D .该实验不能确定“气体产物”是一氧化碳，或二氧化碳，或二者的混合物
7.某气体由氢气、一氧化碳、水蒸气中的一种或几种组成．把该气体依次通过下列装置后，测得装有浓硫酸的装置质量增加，装有氢氧化钠溶液的装置质量不变．
（1）该气体中一定不存在 ．
（2）若实验中观察到 现象，就可以证明原气体中存在氢气．
（3）反应结束后，玻璃管内是铜和氧化铜的混合物．小明同学想用水除去氧化铜，你觉得他能否成功吗？答： ，你会用什么方法除去杂质呢？答： （用化学方程式表示）（1）一氧化碳；（2）玻璃管内有红色物质生成；（3）CuO+H2SO4═CuSO4+H2O．
☆实验探究
8.甲同学设计了如下实验装置验证一氧化碳的部分性质并验证产物。实验时，在点燃 B 处酒精灯之前先通入一氧化碳排出装置中的空气，然后继续实验。
（1） B 中反应的还原剂是 .
（2） 对本实验的分析正确的是 (选填编号）
A .实验结束时应先熄灭B处酒精灯
B .C 中增加的质量与 B 中固体减小的质量相等
C .实验过程中共通入 2.8g 一氧化碳可生成 6.4g 铜
D .反应结束后继续通入一氧化碳的目的是防止铜被氧化
（3） 甲同学认为 A 装置的作用是证明一氧化碳不能和石灰水反应，乙同学认为省略 A 可达到同样的目的，理由是
CO AD 点燃酒精灯B前，先通入CO时观察C中是否变浑浊可以证明CO不与石灰水反应
9.水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体有哪些成分？某科学兴趣小组在老师的指导下，对此进行了实验探究。
【提出猜想】
⒈该混合气体只含有一氧化碳、氢气
⒉该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气
⒊该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸气
⒋该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气
【查阅资料】
a．无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
b．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
c．浓硫酸具有强烈的吸水性，常用作某些气体的干燥剂
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下装置进行了实验(部分夹持仪器已略去)。
装置A中无水硫酸铜变蓝，装置B中澄清石灰水变浑浊，由此得出的结论为混合气体中有 。
（2） 装置C中的药品为 。
（3） E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊， E中的变化说明
氧化铜具有 性。
（4） 【实验结论】猜想 正确
H2O和CO2 NaOH溶液 氧化 2
10.某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾，对产生的废气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】拉动注射器，让废气依次通过装置。
【实验分析】
（1） 能证明废气中有水蒸气存在的现象是 ；
（2） 【反思评价】
小金认为，仅根据E中澄清石灰水变浑浊，无法确定一氧化碳的存在，其理由是 ；
小金根据D中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是 。
F装置的作用是 和 。
【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。
A中变蓝色 废气中原有的CO2没有被除尽，导致E中变浑浊
在DE之间装个A 抽气 和收集尾气
11.某气体可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，或者两气体的混合物，化学兴趣小组为了探究该气体的成分，利用下列装置进行实验（装置气密性良好，石灰水足量）。
具体操作如下：
Ⅰ.通入待测气体一段时间，观察现象
Ⅱ.点燃A处酒精灯
Ⅲ.实验进行，观察现象
Ⅳ.等反应完毕后，熄灭A处酒精灯，继续通入气体
Ⅴ.等玻璃管冷却后停止通入气体
（1）先通气体，后点燃酒精灯的目的是_____，气球的作用是_____；
（2）上述装置中一定会发生的化学方程式为_____。
（3）如果该气体是一氧化碳、二氧化碳的混合气体，说明原气体中有一氧化碳的实验现象是_____，证明原气体中有二氧化碳的依据是_____。
（1）排尽装置内的空气，防止爆炸 收集尾气
（2）CO2+Ca（OH）2==CaCO3↓+H2O
（3）A中黑色固体变红色 加热酒精灯A前B中变浑浊
12.某小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳?
（1）【实验与讨论】①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。通入氮气的目的是 。②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是 。
（2）【实验求证】将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，若A中的固体选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若出现 现象，可说明气体样品中含有一氧化碳。
（3）【实验反思】炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳与CuO的质量比，在下列数据中不可能的是 ?。
A .1：5 B .1：8 C .1：10 D .1：15 E .1：20
排尽装置中的空气，防止爆炸 C 变浑浊 ADE
13.某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种，某学习小组的同学为了探究气体的组成，设计了如下装置进行实验（夹持装置已省略）。实验后发现A装置中溶液变浑浊，C中的固体由黑色变红色，D中的固体由白色变蓝色，F装置中有水流入烧杯。
在反应前后对C、D装置进行了质量的测量（各步反应均完全），测量结果如下表：
反应前后
反应前
反应后
C装置中的试管与固体的总质量（克）
a
c
D装置的中U形管与固体的总质量
b
d
请分析回答下列问题；
（1）请写出A装置的作用 。
（2）一定能证明原混合气体中有氢气存在的实验现象是 。
（3）F装置的作用：①“抽气”② 。
（4）证明原混合气体中有CO存在的定量关系式是 （用字母a、b、c、d表示）
验证CO2的存在 C中黑色固体变红色 D中变蓝色 收集尾气
9(a-c)＞8（d-b）
14.某科学兴趣小组的同学用如图装置， 进行木炭还原CuO的探究实验，生成物是红色固体和无色气体。他们查阅资料后得知氧化亚铜(Cu2O)为红色固体，猜测反应物比例不同，产物也会不同。生成物中有CO2、CO和Cu，固体还可能有Cu2O，Cu2O能和常见的酸(HNO3除外)反应生成Cu?+和Cu，微量的CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。为此，请你和他们一起进行如下探究。
（1） 该兴趣小组同学设计的木炭还原CuO实验装置有何不足之处？
（2） 为验证产生的气体是CO2和CO的混合物，将混合气体进行如下操作：
实验中观察到 现象则证明是CO2和CO的混合气体。
（3） 探究红色固体中是否有Cu2O。设计一个简便的实验方案，如下表所示。
实验步骤
向剩余固体中加入稀盐酸反应后，静置
实验现象与结论
现象 ；结论：红色固体中有Cu2O
化学反应方程式
缺少尾气处理装置 澄清石灰水变浑浊 湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色
溶液变蓝色 Cu2O+2HCl==Cu+CuCl2+H2O

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