精练10金属还原实验(原卷版+解析)

精练10金属还原实验一．一氧化碳还原氧化铁（共12小题）1．如图是CO还原氧化铁的“微型”实验装置。（夹持仪器等略），已知：HCOOH热浓硫酸¯H2A．实验中所需CO可现制现用 B．此装置可节约用品，污染小，现象明显 C．实验时先挤压软塑料滴瓶，再点燃酒精喷灯 D．该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应2．如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。（1）在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为。（2）反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是。3．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+Fe2O3高温¯2Fe+3CO2（1）写出B处玻璃管中发生反应的现象：。（2）装置D的作用是。（3）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。4．现有混入少量二氧化碳的一氧化碳气体，某同学欲用纯净、干燥的一氧化碳还原氧化铁，并验证反应的一种产物。根据如图所示实验装置回答（其中A处框图表示盛有CO2和CO混合气体的贮气瓶）：（1）请用管口小写字母标号表示装置连接的正确顺序（每种装置只能用一次）A→。（2）B装置的作用是。（3）设计实验证明装置D中溶液的溶质成分。（写出实验步骤、现象和结论）5．某同学用含有CO2的CO来模拟炼铁实验，并检验气体产物和收集尾气，他设计了如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。（1）装置A的作用是什么？。（2）写出B处玻璃管中发生反应的现象：。（3）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：。6．小金利用如图所示装置进行碳及其氧化物的性质实验，并测定赤铁矿（主要成分为Fe2O3，杂质不参与反应）中Fe2O3的含量，其中丁装置需要补全。回答问题：（1）该实验可通过丁装置吸收二氧化碳，并将未参与反应的CO气体收集起来以避免污染环境，若要达到此目的，应将丁装置的导管补全为（选填序号）。（2）在实验中，应先点燃（选填“甲”或“乙”）处的酒精喷灯或酒精灯。（3）已知所取赤铁矿样品质量为m1，反应前后乙装置的质量差为m2，反应前后丁和戊装置的总质量差为m3，则赤铁矿中Fe2O3的质量分数为。7．某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的主要反应原理。他们设计的实验装置如图所示。回答下列问题：（1）实验中澄清石灰水作用是。（2）图1实验时应先点燃哪个酒精灯，请判断并说明理由。（3）图2与图1相比，它的主要优点是。8．小金利用图示装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验。实验步骤如图：步骤1：连接装置并检查装置的气密性，在确保装置气密性良好的基础上，按图示在各装置中添加药品；步骤2：缓慢推注射器活塞，利用甲酸（一种无色溶液，溶质为HCOOH）与浓硫酸在80℃水浴的条件下制备一氧化碳（反应原理：HCOOH→加热浓H步骤3：待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下后再点燃酒精灯，当W型管右侧弯管处的氧化铁全部变为黑色时，继续加热2分钟后熄灭酒精灯；步骤4：撤去酒精灯和盛热水的烧杯，用磁铁吸引黑色物质至W型管左侧弯管处进行固体产物的检验。（1）进行气密性检查时，可在万用瓶中盛适量水，然后推注射器活塞，当观察到（填写现象），说明装置气密性良好。（2）点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是。（3）步骤3后，W型管左侧弯管处为反应后得到的稀硫酸，若固体产物全部是铁，步骤4中能观察到的现象是。9．已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO2．现利用下图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2．（注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是铁的氧化物中的一种．）（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃．实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是（填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；图1装置明显存在的不足之处是．（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题．①图中X＝g；②试据图计算并推断A点固体的合理化学式．10．利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气；盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好。实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b．请联系所学知识回答下列问题：（1）该实验过程中可以观察到的现象有：、。（2）试管内一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为。（3）实验结束时，应先打开a，再，然后，继续通氮气直至装置冷却。（选填“A”或“B”）A．熄灭酒精灯B．关闭b（4）待试管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红。【提出问题】炼出来的黑色粉末的成分是什么呢？【查阅资料】在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余都是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性。【综合探讨】同学们得出此次炼铁得到的生成物是。（5）请从两个不同角度评价该实验的优点：，。11．某化学兴趣小组的同学对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．他们称取了13.6g固体样品，用图1所示的装置进行试验，至A中固体的质量不减少为止，测定的部分数据如图2所示．请回答：（1）图1中的反应，你可观察到的实验现象是（任答一条）．（2）从图2可知，混合固体样品中氧元素的质量是克，进一步计算分析固体样品中氧化铁（Fe2O3）的质量是克．（3）在上述反应后的固体中加入100g稀盐酸，恰好完全反应，求稀盐酸溶液中溶质的质量分数．12．已知碳酸亚铁在隔绝空气的情况下，可以分解生成氧化亚铁和二氧化碳，某化学兴趣小组用如图所示装置模拟冶炼铁的过程，判断样品中碳酸亚铁的含量（该装置气密性良好，B中氢氧化钠溶液足量）。实验过程中，先打开K通入一氧化碳再加热装置A中固体质量不再减少后，停止加热，待装置A冷却到室温后关闭K，实验测得装置A中固体质量减少了a克，装置B中液体质量增加了b克。回答下列问题：（1）仪器①的名称是。（2）能判断生成的二氧化碳全部被装置B吸收的依据是装置B的质量增加且。（3）若生成的二氧化碳全部被装置B吸收，不考虑水的蒸发且该样品中所含杂质不参加反应，则ab（填＞或＜、＝）（4）D处为收集尾气的装置，应选择装置（填甲，乙或丙）。二．碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验（共6小题）13．用甲乙丙三套装置进行H2、C、CO还原CuO的实验并检验产物（已知白色粉末无水酸铜遇水变蓝色）。分析上述三个实验，下列说法错误的是（）A．甲乙丙三个实验都能观察到黑色粉末变红色的现象，并能成功检验产物 B．甲乙丙三个反应中，反应前后Cu元素的化合价都降低，O元素的化合价都不变 C．甲乙丙三个实验能说明H2、C、CO都具有还原性，且三个反应都是置换反应 D．若反应前称量丙中硬质玻璃管及氧化铜的总质量为60g，通入一氧化碳反应一段时间后，冷却称量硬质玻璃管及其中物质的总质量为58.4g，则参加反应的氧化铜的质量为8g14．如图甲、乙是初中化学中两个重要实验，请根据所学知识作答。（1）图甲、乙实验过程中，观察到相同的实验现象是。（2）如图甲实验，加热前进行的是操作是先通入一段时间一氧化碳气体，目的是。（3）对图甲、乙实验的分析正确的是（填编号）。a．图乙C中的试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流b．图甲、乙实验结束时为防止液体倒流，都要先将导管移出石灰水，再熄灭酒精灯或喷灯15．如图甲是氢气和氧化铜反应的实验装置，如图乙是木炭和氧化铁反应的实验装置。（1）上述两个实验装置连接有错误的是（填“甲”或“乙”），在实验中氢气和木炭表现出相同的化学性质，该化学性质是。（2）实验步骤的先后次序非常重要。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；反应结束后必须先熄灭酒精灯后停止通氢气，否则容易发生什么后果？（写出两点）；。（3）做完乙实验后，小试管中澄清石灰水变浑浊，大试管中粉末全部变为黑色。小华取少量黑色粉末，加入足量稀硫酸充分振荡，却惊讶地发现黑色粉末全部溶解，却没有产生气泡。小华查阅资料，得到关于铁的氧化物的部分信息（如下表所示）。铁的氧化物化学式Fe2O3Fe3O4FeO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根据以上实验现象及信息，乙实验中碳和氧化铁反应的化学方程式是。16．用以下实验装置进行氢气还原氧化铜，并测定某氧化铜样品的纯度（杂质不与氢气反应）。（1）该实验中，装置乙的作用是。（2）在丙装置中加入15克氧化铜干燥样品进行实验，完全反应前后装置丙和丁的质量如表：装置丙装置丁反应前48.8克161.2克反应后46.5克163.9克①小明根据装置丙减少的质量就是氧元素质量，则氧化铜的纯度为。②小丽想根据装置丁的质量变化进行计算，请帮小丽求出氧化铜样品的纯度。（写出计算过程）（3）比较小明和小丽的计算结果，请分析导致这一结果的原因可能是。A．装置的气密性不好B．空气中的水分被丁处浓硫酸吸收C．通入的氢气量不足D．空气中的二氧化碳被丁处浓硫酸吸收17．下列是三套还原氧化铜的实验装置图，通过观察比较，回答下列问题：（1）三个实验的反应原理相似，反应条件也相似，均需在加热条件下进行；实验现象也有共同之处，即反应管中的固体由黑色变红色．从操作步骤看，A、B实验都有下列操作：a．通气体，b．停止通气体，c．点燃酒精灯，d．撤去酒精灯．实验操作的正确顺序是（填序号）．（2）我校科学兴趣小组的同学在老师指导下用草酸和浓硫酸制取一氧化碳，并用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁同时检验生存物，实验装置如图．F装置的作用之一是燃烧未参加反应的一氧化碳，防止其污染空气，其次还有的主要作用是．18．小柯设计了如图1所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铜的实验．试回答：Ⅰ、（1）该装置的不足之处是．（2）加热之前，先要进行的操作是．Ⅱ、为分离A装置中反应排出的一氧化碳和二氧化碳，小明又设计了图2所示的装置（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，a、b为活塞）．（3）利用该装置先分离出来的是气体．（4）要想得到一氧化碳，小明应怎样操作？．Ⅲ、对于A装置中反应后得到的红色固体（此时氧化铜已全部反应完），小明进行了以下探究．【查阅资料】①氧化铜经一氧化碳还原不仅能生成铜，还可能生成中间产物氧化亚铜（化学式为Cu2O）．②Cu2O是不溶于水的红色固体，在酸性溶液中，可发生反应生成Cu2+和Cu．【提出猜想】氧化铜经一氧化碳还原所得到的红色固体中除Cu外还可能含有Cu2O．【进行实验】小明设计了一个最简单的实验方案．实验步骤取少量该红色固体放入盛有的试管中，振荡实验现象及结论精练10金属还原实验一．一氧化碳还原氧化铁（共12小题）1．如图是CO还原氧化铁的“微型”实验装置。（夹持仪器等略），已知：HCOOH热浓硫酸¯H2A．实验中所需CO可现制现用 B．此装置可节约用品，污染小，现象明显 C．实验时先挤压软塑料滴瓶，再点燃酒精喷灯 D．该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应【解答】解：A．实验中所需CO可通过胶头滴管加入甲酸的方法来制取一氧化碳，可现制现用，故选项说法正确；B．该套装置比较小，节约药品，产生的污染物也较少，现象比较明显，故选项说法正确；C．一氧化碳不纯时加热或点燃可能会发生爆炸，所以为保证实验成功，应先挤压软塑料滴瓶，将HCOOH加入热浓硫酸中，使产生的CO排尽装置中的空气，再点燃酒精喷灯进行加热，故选项说法正确；D．甲酸在热的浓硫酸的作用下分解为水和一氧化碳，属于分解反应；一氧化碳在高温的条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应物是两种化合物，不符合置换反应的概念，故选项说法错误。故选：D。2．如图是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。（1）在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，这是因为一氧化碳和空气混合，加热可能会发生爆炸。（2）反应结束后停止加热，继续通CO，此时B装置的作用是收集一氧化碳、防止污染空气。【解答】解：（1）一氧化碳具有可燃性，和助燃性气体混合，加热可能发生爆炸，所以在B装置的液面下降到安全线之前，不能加热氧化铁，因为一氧化碳和空气混合，加热可能会发生爆炸；（2）一氧化碳有毒，需要尾气处理，所以B装置的作用是：收集一氧化碳、防止污染空气。故答案为：（1）一氧化碳和空气混合，加热可能会发生爆炸；（2）收集一氧化碳、防止污染空气。3．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+Fe2O3高温¯2Fe+3CO2（1）写出B处玻璃管中发生反应的现象：红棕色粉末慢慢变成黑色。（2）装置D的作用是吸收二氧化碳，并收集一氧化碳。（3）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取少量溶液于试管中，向试管中加入过量的CaCl2（BaCl2）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠。【解答】解：（1）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，所以B处玻璃管中发生反应的现象：红棕色粉末慢慢变成黑色；（2）氢氧化钠吸收二氧化碳，生成碳酸钠和水；而不溶于其中的一氧化碳会被瓶子收集起来，避免进入空气造成污染，所以装置D的作用是：吸收二氧化碳，并收集一氧化碳；（3）实验结束后，D中有部分溶液进入E处量筒中，确定该溶液中含有氢氧化钠的步骤为：取少量溶液于试管中，向试管中加入过量的CaCl2（BaCl2）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠。故答案为：（1）红棕色粉末慢慢变成黑色；（2）吸收二氧化碳，并收集一氧化碳；（3）取少量溶液于试管中，向试管中加入过量的CaCl2（BaCl2）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠。4．现有混入少量二氧化碳的一氧化碳气体，某同学欲用纯净、干燥的一氧化碳还原氧化铁，并验证反应的一种产物。根据如图所示实验装置回答（其中A处框图表示盛有CO2和CO混合气体的贮气瓶）：（1）请用管口小写字母标号表示装置连接的正确顺序（每种装置只能用一次）A→feghcda。（2）B装置的作用是验证二氧化碳的生成。（3）设计实验证明装置D中溶液的溶质成分取D中少量溶液于试管中，加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，有白色沉淀产生，说明溶液中含有碳酸钠；静置，向上层清液中滴加酚酞试液，若溶液变成红色，说明溶液中含有氢氧化钠。（写出实验步骤、现象和结论）【解答】解：（1）根据实验目的，仪器连接顺序为：混合气体→除去二氧化碳→干燥纯净的一氧化碳→CO气体还原氧化铜→检验气体生成物的性质，装置连接的正确顺序ADECB，气体均由长管进入洗气瓶，即长进短出，所以A→feghcda；故填：feghcda；（2）一氧化碳还原氧化铁生成的二氧化碳能使石灰水变浑浊，所以B装置的作用是验证二氧化碳的生成；故填：验证二氧化碳的生成；（3）二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以D中溶液的溶质一定有碳酸钠，可能含有氢氧化钠。检验成分的方法是取D中少量溶液于试管中，加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，有白色沉淀产生，说明溶液中含有碳酸钠；静置，向上层清液中滴加酚酞试液，若溶液变成红色，说明溶液中含有氢氧化钠；故填：取D中少量溶液于试管中，加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，有白色沉淀产生，说明溶液中含有碳酸钠；静置，向上层清液中滴加酚酞试液，若溶液变成红色，说明溶液中含有氢氧化钠。5．某同学用含有CO2的CO来模拟炼铁实验，并检验气体产物和收集尾气，他设计了如图所示的微型实验装置（夹持设备已略去）。（1）装置A的作用是什么？除去一氧化碳中的二氧化碳。（2）写出B处玻璃管中发生反应的现象：红棕色粉末慢慢变成黑色。（3）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：取少量溶液于试管中，向试管中加入足量的氯化钙（或氯化钡）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠。【解答】解：（1）一氧化碳与氢氧化钠不反应，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以装置A的作用是除去一氧化碳中的二氧化碳；故填：除去一氧化碳中的二氧化碳；（2）B处发生的反应是在高温的条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以B处玻璃管中发生反应的现象是红棕色粉末慢慢变成黑色；故填：红棕色粉末慢慢变成黑色；（3）装置中氢氧化钠能与生成的二氧化碳反应生成碳酸钠，要检验反应后E中是否含有氢氧化钠，取少量溶液于试管中，向试管中加入足量的氯化钙（或氯化钡）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠；故填：取少量溶液于试管中，向试管中加入足量的氯化钙（或氯化钡）溶液，有白色沉淀产生，静置，向上层清液滴加酚酞，溶液变红，说明含有氢氧化钠。6．小金利用如图所示装置进行碳及其氧化物的性质实验，并测定赤铁矿（主要成分为Fe2O3，杂质不参与反应）中Fe2O3的含量，其中丁装置需要补全。回答问题：（1）该实验可通过丁装置吸收二氧化碳，并将未参与反应的CO气体收集起来以避免污染环境，若要达到此目的，应将丁装置的导管补全为③（选填序号）。（2）在实验中，应先点燃甲（选填“甲”或“乙”）处的酒精喷灯或酒精灯。（3）已知所取赤铁矿样品质量为m1，反应前后乙装置的质量差为m2，反应前后丁和戊装置的总质量差为m3，则赤铁矿中Fe2O3的质量分数为10m2【解答】解：（1）该实验可通过丁装置吸收二氧化碳，并将未参与反应的CO气体收集起来以避免污染环境，若要达到此目的，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，一氧化碳有毒，难溶于水，一氧化碳不会与氢氧化钠反应，丁中的两根导气管的长度都要接近底部，所以应将丁装置的导管补全为③；（2）二氧化碳和碳在高温的条件下生成一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，和空气的混合气在加热的条件下可能发生爆炸，所以在实验中，应先点燃甲处的酒精喷灯或酒精灯；（3）氧化铁中氧元素的质量为m2，氧化铁的质量为m2÷48160=10m23，所以赤铁矿中Fe2故答案为：（1）③；（2）甲；（3）10m7．某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的主要反应原理。他们设计的实验装置如图所示。回答下列问题：（1）实验中澄清石灰水作用是检验是否有二氧化碳生成。（2）图1实验时应先点燃哪个酒精灯，请判断并说明理由②，防止一氧化碳排放到空气中造成污染。（3）图2与图1相比，它的主要优点是充分利用了能源。【解答】解：（1）因为二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，即二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，所以装置中澄清石灰水的作用为检验是否有二氧化碳生成；故填：检验是否有二氧化碳生成；（2）因为要先通一氧化碳排净玻璃管内的空气，而一氧化碳有毒不能排放到空气中去，所以要先点燃第②个酒精灯；故填：②，防止一氧化碳排放到空气中造成污染；（3）与图1装置相比，图2装置的主要优点是充分利用了尾气中一氧化碳燃烧放出的热量，充分利用了能源；故填：充分利用了能源。8．小金利用图示装置进行“一氧化碳还原氧化铁”及产物检验的实验。实验步骤如图：步骤1：连接装置并检查装置的气密性，在确保装置气密性良好的基础上，按图示在各装置中添加药品；步骤2：缓慢推注射器活塞，利用甲酸（一种无色溶液，溶质为HCOOH）与浓硫酸在80℃水浴的条件下制备一氧化碳（反应原理：HCOOH→加热浓H步骤3：待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下后再点燃酒精灯，当W型管右侧弯管处的氧化铁全部变为黑色时，继续加热2分钟后熄灭酒精灯；步骤4：撤去酒精灯和盛热水的烧杯，用磁铁吸引黑色物质至W型管左侧弯管处进行固体产物的检验。（1）进行气密性检查时，可在万用瓶中盛适量水，然后推注射器活塞，当观察到万用瓶中的水进入导管并形成一段稳定的水柱（填写现象），说明装置气密性良好。（2）点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是排尽W型管内的空气，防止点燃酒精灯进行加热时发生爆炸。（3）步骤3后，W型管左侧弯管处为反应后得到的稀硫酸，若固体产物全部是铁，步骤4中能观察到的现象是有气泡产生，固体溶解，溶液变成浅绿色。【解答】解：（1）检验装置气密性，利用装置内外的压强差检验，所以当观察到万用瓶中的水进入导管并形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；（2）一氧化碳具有可燃性，和空气混合，加热时可能发生爆炸，所以点燃酒精灯前，需要“待万用瓶中澄清石灰水下降至安全线以下”的原因是：排尽W型管内的空气，防止点燃酒精灯进行加热时发生爆炸；（3）铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，所以步骤4中能观察到的现象是：有气泡产生，固体溶解，溶液变成浅绿色。故答案为：（1）万用瓶中的水进入导管并形成一段稳定的水柱；（2）排尽W型管内的空气，防止点燃酒精灯进行加热时发生爆炸；（3）有气泡产生，固体溶解，溶液变成浅绿色。9．已知在不同的温度下，CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和CO2．现利用下图1的实验装置进行实验，反应过程中管内的固体质量随温度的变化曲线如图2．（注：图1中的仪器甲是一种加热仪器，图2中A、B点的固体组成分别是铁的氧化物中的一种．）（1）查阅资料发现，酒精灯加热时玻璃管的受热温度是400～500℃，酒精喷灯加热时玻璃管的受热温度是800～1200℃．实验室要利用图1来制取金属铁，仪器甲应选用的加热仪器是酒精喷灯（填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；图1装置明显存在的不足之处是尾气未处理．（2）利用图2显示的相关信息，回答如下问题．①图中X＝1.68g；②试据图计算并推断A点固体的合理化学式Fe3O4．【解答】解：（1）观察图2中的数据，当温度达到700℃时氧化铁才开始被一氧化碳还原为铁，而酒精灯的温度范围只是400～500℃，所以应该选择酒精喷灯．实验结束后的尾气中还含有未反应的一氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排入空气中，可以用酒精灯将其点燃，转化为二氧化碳，再排入空气中．故答案为：酒精喷灯；尾气未处理；（2）①从400℃开始，随着温度的升高，氧化铁中的氧开始逐渐失去，到700℃时只剩下铁，即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质．根据元素守恒，铁单质的质量＝氧化铁中铁元素的质量＝2.4g×56×2故答案为1.68．②A处氧化物中铁的质量＝氧化铁中铁元素的质量＝2.4g×56×2A处氧化物中氧的质量＝氧化铁中氧的质量﹣失去氧的质量＝2.4g×16×3A处氧化物中铁与氧原子个数比=1.68g56：0.64g16=3：4，所以A处氧化物的化学式为Fe故答案为：Fe3O4．10．利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验，其中，氮气可用作本实验的保护气；盛放氧化铁的是一支带有支管的试管，其支管可用于导出试管内的气体；酒精灯带网罩；整套装置的气密性良好。实验前，弹簧夹a、b均处于关闭状态，开始实验时，打开a，通入氮气一段时间后点燃酒精灯，再关闭a，打开b．请联系所学知识回答下列问题：（1）该实验过程中可以观察到的现象有：红棕色粉末变黑、澄清石灰水变浑浊。（2）试管内一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为3CO+Fe2O3高温¯2Fe+3CO2（3）实验结束时，应先打开a，再B，然后A，继续通氮气直至装置冷却。（选填“A”或“B”）A．熄灭酒精灯B．关闭b（4）待试管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红。【提出问题】炼出来的黑色粉末的成分是什么呢？【查阅资料】在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余都是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性。【综合探讨】同学们得出此次炼铁得到的生成物是Fe和Fe3O4。（5）请从两个不同角度评价该实验的优点：节约资源，环保，安全。【解答】解：（1）在加热的条件下，一氧化碳将红棕色的氧化铁还原为黑色的铁粉，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；故填：红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊；（2）一氧化碳在高温时可还原氧化铁生成铁和二氧化碳，其反应方程式为：Fe2O3+3CO高温¯2Fe+3CO2；故填：3CO+Fe2O3高温¯2Fe+3CO（3）于热的情况下铁易被氧化，所以应避免装置温度高时铁被氧化，所以应先打开a通入氮气，再关闭b停止通一氧化碳，最后熄灭酒精灯，这样可保证不反应的一氧化碳得到充分的燃烧，不会污染空气，最后继续通入氮气直到冷却；故填：B、A；（4）把生成的黑色粉末倒在白纸上后；用磁铁靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红，说明该粉末中含有铁和四氧化三铁；故填：Fe和Fe3O4；（5）为防止可燃性气体加热时有可能发生爆炸，所以开始加热前必须排净装置内的空气，反应开始通入氮气排净装置内的空气，可以防止用一氧化碳排净空气，从而导致的有毒一氧化碳跑污染空气，反应过程中未反应的一氧化碳也通过酒精灯燃烧防止了污染的产生，因此该装置有较好的环保性，不反应的一氧化碳通过燃烧提供了能量，体现了能源的节约，故填：节约资源，环保，安全等。11．某化学兴趣小组的同学对一份固体样品进行了探究．通过实验已确定该样品由氧化铁和铁粉混合而成．他们称取了13.6g固体样品，用图1所示的装置进行试验，至A中固体的质量不减少为止，测定的部分数据如图2所示．请回答：（1）图1中的反应，你可观察到的实验现象是澄清的石灰水变浑浊（任答一条）．（2）从图2可知，混合固体样品中氧元素的质量是2.4克，进一步计算分析固体样品中氧化铁（Fe2O3）的质量是8克．（3）在上述反应后的固体中加入100g稀盐酸，恰好完全反应，求稀盐酸溶液中溶质的质量分数．【解答】解：（1）在硬质玻璃管内，红棕色氧化铁被一氧化碳还原为黑色的铁粉；生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；尾气中的一氧化碳点燃后发出蓝色的火焰，并放出热量；故填：澄清的石灰水变浑浊（其他合理答案也可）；（2）玻璃管内固体减少的质量即为混合物中氧元素的质量：13.6g﹣11.2g＝2.4g；设固体样品中氧化铁的质量为x，则3CO+Fe2O3高温¯2Fe+3CO2160112160﹣112＝48x（13.6g﹣11.2g）＝2.4g160x故填：2.4；8；（3）设需要HCl的质量为yFe+2HCl═FeCl2+H2↑567311.2gy5673y＝14.6g稀盐酸溶液中溶质的质量分数为14.6g答：稀盐酸溶液中溶质的质量分数为14.6%．12．已知碳酸亚铁在隔绝空气的情况下，可以分解生成氧化亚铁和二氧化碳，某化学兴趣小组用如图所示装置模拟冶炼铁的过程，判断样品中碳酸亚铁的含量（该装置气密性良好，B中氢氧化钠溶液足量）。实验过程中，先打开K通入一氧化碳再加热装置A中固体质量不再减少后，停止加热，待装置A冷却到室温后关闭K，实验测得装置A中固体质量减少了a克，装置B中液体质量增加了b克。回答下列问题：（1）仪器①的名称是酒精灯。（2）能判断生成的二氧化碳全部被装置B吸收的依据是装置B的质量增加且C中澄清的石灰水不变浑浊。（3）若生成的二氧化碳全部被装置B吸收，不考虑水的蒸发且该样品中所含杂质不参加反应，则a＜b（填＞或＜、＝）（4）D处为收集尾气的装置，应选择乙装置（填甲，乙或丙）。【解答】解：（1）仪器①的名称是酒精灯，故填：酒精灯；（2）判断生成的二氧化碳全部被装置B吸收的依据是：装置B的质量增加并且C中澄清的石灰水不变浑浊，故填：C中澄清的石灰水不变浑浊；（3）根据质量守恒定律，A中的质量减少是碳酸亚铁反应，最后变成铁，所以减少的质量是碳酸亚铁中的碳元素和氧元素的质量和，而装置B中增加的质量是二氧化碳的质量，二氧化碳中碳元素和氧元素，不但有碳酸亚铁中的，也有一氧化碳中的，所以装置B中增加的质量大于A中减少的质量，故填：＜；（4）一氧化碳有毒，排放到空气中会污染大气，所以要进行尾气处理，能收集尾气的装置是乙；故选：乙。故答案为：（1）酒精灯；（2）C中澄清的石灰水不变浑浊；（3）＜；（4）乙。二．碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验（共6小题）13．用甲乙丙三套装置进行H2、C、CO还原CuO的实验并检验产物（已知白色粉末无水酸铜遇水变蓝色）。分析上述三个实验，下列说法错误的是（）A．甲乙丙三个实验都能观察到黑色粉末变红色的现象，并能成功检验产物 B．甲乙丙三个反应中，反应前后Cu元素的化合价都降低，O元素的化合价都不变 C．甲乙丙三个实验能说明H2、C、CO都具有还原性，且三个反应都是置换反应 D．若反应前称量丙中硬质玻璃管及氧化铜的总质量为60g，通入一氧化碳反应一段时间后，冷却称量硬质玻璃管及其中物质的总质量为58.4g，则参加反应的氧化铜的质量为8g【解答】解：A中甲乙丙三个实验都能观察到黑色粉末变红色，并且用无水硫酸铜、澄清石灰水分别检验生成物水、二氧化碳，正确；B中甲乙丙三个反应中，反应前后Cu元素的化合价都由+2变为0，故降低，O元素在化合物中的化合价都为﹣2，不变，正确；C中氧化铜与一氧化碳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，错误；D中参加反应的氧化铜的质量为（60g﹣58.4g）÷（1616+64故选：C。14．如图甲、乙是初中化学中两个重要实验，请根据所学知识作答。（1）图甲、乙实验过程中，观察到相同的实验现象是黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊。（2）如图甲实验，加热前进行的是操作是先通入一段时间一氧化碳气体，目的是排净玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸。（3）对图甲、乙实验的分析正确的是a（填编号）。a．图乙C中的试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流b．图甲、乙实验结束时为防止液体倒流，都要先将导管移出石灰水，再熄灭酒精灯或喷灯【解答】解：（1）一氧化碳和碳还原氧化铜都生成铜和二氧化碳，故都会观察到黑色粉末变红，澄清石灰水变浑浊；（2）一氧化碳还原氧化铜实验中，由于一氧化碳是可燃性的气体，不纯时点燃或加热可能产生爆炸，故要先通入一氧化碳排尽装置内的空气，以防止加热时产生爆炸；（3）a、C中的试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流，a正确；b、图甲实验结束时先熄灭酒精灯，还要继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却，防止生成的铜被氧化，b错误；故选a。故答案为：（1）黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊；（2）排净玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；（3）a。15．如图甲是氢气和氧化铜反应的实验装置，如图乙是木炭和氧化铁反应的实验装置。（1）上述两个实验装置连接有错误的是甲（填“甲”或“乙”），在实验中氢气和木炭表现出相同的化学性质，该化学性质是还原性。（2）实验步骤的先后次序非常重要。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；反应结束后必须先熄灭酒精灯后停止通氢气，否则容易发生什么后果？（写出两点）红色固体又会变成黑色；易发生爆炸。（3）做完乙实验后，小试管中澄清石灰水变浑浊，大试管中粉末全部变为黑色。小华取少量黑色粉末，加入足量稀硫酸充分振荡，却惊讶地发现黑色粉末全部溶解，却没有产生气泡。小华查阅资料，得到关于铁的氧化物的部分信息（如下表所示）。铁的氧化物化学式Fe2O3Fe3O4FeO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根据以上实验现象及信息，乙实验中碳和氧化铁反应的化学方程式是C+2Fe2O3△¯4FeO+CO2↑。【解答】解：（1）在氢气和氧化铜反应的实验中，导气管应伸到试管底部，否则空气排不干净，有爆炸危险；在氢气和氧化铜反应以及木炭和氧化铁反应中，氢气和木炭表现出相同的化学性质﹣﹣还原性；（2）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；反应结束后必须先熄灭酒精灯，后停止通氢气，否则生成的红色固体又会变成黑色，且易发生爆炸；（3）根据大试管中粉末全部变为黑色且加入足量稀硫酸充分振荡黑色粉末全部溶解也没有产生气泡，说明生成了氧化亚铁；碳和氧化铁在加热条件下生成氧化亚铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：C+2Fe2O3△¯4FeO+CO2故答案为：（1）甲；还原性；（2）红色固体又会变成黑色；易发生爆炸；（3）C+2Fe2O3△¯4FeO+CO216．用以下实验装置进行氢气还原氧化铜，并测定某氧化铜样品的纯度（杂质不与氢气反应）。（1）该实验中，装置乙的作用是检验氢气中水分是否全部被吸收。（2）在丙装置中加入15克氧化铜干燥样品进行实验，完全反应前后装置丙和丁的质量如表：装置丙装置丁反应前48.8克161.2克反应后46.5克163.9克①小明根据装置丙减少的质量就是氧元素质量，则氧化铜的纯度为76.7%。②小丽想根据装置丁的质量变化进行计算，请帮小丽求出氧化铜样品的纯度。（写出计算过程）（3）比较小明和小丽的计算结果，请分析导致这一结果的原因可能是B。A．装置的气密性不好B．空气中的水分被丁处浓硫酸吸收C．通入的氢气量不足D．空气中的二氧化碳被丁处浓硫酸吸收【解答】解：（1）氢气通过浓硫酸是为了除去氢气中的水分，无水硫酸铜遇到水由白色变蓝，所以通过无水硫酸铜就是检验浓硫酸是否把氢气中水分除尽；故填：检验氢气中水分是否全部被吸收；（2）①据装置丙减少的质量就是氧元素质量，即：48.8g﹣