专题3金属的氧化还原实验（学生版）

专题3金属的氧化还原实验目标导航目标导航课程标准课标解读氧化还原是初中常见的知识。涉及金属氧化物与还原剂的反应，该类题目考察知识面广、综合性强，是考查学生逻辑思维的一类题目。考察的知识较多，结合物质特性与质量变化等，以探究和简答为主，难度较大。辨别多种气体混合时，利用酸碱盐特点鉴别成分。知识精讲知识精讲知识点01金属氧化还原实验实验操作：在一支试管中加入少量的氧化铜，观察颜色，通入氢气，过一会儿，再给氧化铜加热，注意观察试管中变化，反应结束后继续通入氢气直至试管冷却。实验现象：加热前氧化铜为黑色粉末状固体，加热反应一段时间后可观察到黑色的固体逐渐变成红色。实验结论：氢气也可以使氧化铜变成铜。注意：点燃酒精灯前需要通入一段时间的氢气，是为了排尽装置内的空气，反应结束后仍然需要通入一段时间的氢气，目的是为了避免铜又重新被氧化为氧化铜。C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2COCO＋CuO△Cu＋CO2H2＋CuO△Cu＋H2O【即学即练1】在学习“金属的冶炼”时，某学习小组用如图所示的装置测量氧化铜样品中氧化铜的质量分数，实验所取氧化铜样品质量为10克。（所含杂质不参加反应）（1）玻璃管内观察到的现象是________。（2）甲同学的方法：先测出氢氧化钠浓溶液的质量为50克，待反应完全后再次称量，质量为54.4克。请你计算样品中氧化铜的质量分数。（一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应）（3）乙同学的方法：先称量出玻璃管及样品的总质量为m1，待反应完全后再次称量，质量为m2，利用m1m2的值，求出样品中氧化铜的质量分数。其中m1m2的值是指________的质量。（4）同学们查阅到CO除了具有可燃性、难溶于水等性质外，还具有毒性。因此，本实验中还需对尾气进行处理。请你提出一种处理方法________。【即学即练2】（2019·绍兴模拟）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Cu2+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________________________________知识点02混合气体成分探究（还原性气体与其他）混合气体通常考察H2、H2O、CO、CO2等探究含有的成分，先检验是否存在H2O、CO2再检验H2、CO①检验是否存在H2O、CO2时，应先通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明混合气体中有水蒸气，再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊。检验后去除H2O、CO2，应先通过通过氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳，再通过浓硫酸，吸收水蒸气。②检验是否存在H2、CO时，应先通过灼热的氧化铁，变黑色，将生成物通过无水硫酸铜，若变蓝色，则说明有水蒸气，从而说明有氢气。再通过澄清石灰水，观察是否变浑浊，从而说明有一氧化碳。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或在导管后扎气球收集一氧化碳，可以防止污染空气【即学即练3】某气体可能由CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用下图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。（1）甲装置中盛放的液体是________。（2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有________（填化学式），同时乙装置中黑色固体变________色。【即学即练4】（2018九上·温岭期中）水煤气是一种工业上常用的气体燃料，一般用焦炭和水蒸气在高温下反应制得，含有少量的CO2和水蒸气杂质。某化学兴趣小组对水煤气的主要成分进行研究。【查阅资料】⑴白色的无水硫酸铜粉末遇水变成蓝色。⑵Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3和NaCl，与过量盐酸反应时生成NaCl、H2O、CO2。【实验假设】①可燃气体只是CO

②可燃气体只是H2

③可燃气体是CO、H2的混合气。【实验过程】实验小组按以下流程进行实验实验中，发现黑色氧化铜变红，且无水硫酸铜变蓝色，还观察到澄清石灰水变浑浊，证明水煤气为________(填实验假设的序号)，根据实验现象写出无水硫酸铜的一种用途________。【实验反思】根据实验结论，甲同学认为实验应保证安全，防止中毒，对尾气的处理方法是________。【实验拓展】实验后，乙同学认为欲检验所用NaOH是否完全消耗，可向溶液中滴入几滴稀盐酸，若没有气体产生，则溶液中还有NaOH剩余，但丙同学认为乙同学的设计是错误的，理由是(结合化学方程式解释)________。分层提分分层提分题组A基础过关练1.（2019九上·吴兴期中）铜是人类最早发现的金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。在实验室里我们常用氢气和一氧化碳还原氧化铜来的到金属铜，下图甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验装置，有关甲、乙两实验说法错误的是（

）A.甲实验试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流使试管炸裂

B.乙实验可以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，再加热，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铜，都发生了置换反应2．实验室用铁、氧化铜、硫酸为原料制取铜，某同学设计了两个实验方案：①Feeq\o(→,\s\up10(H2SO4))H2eq\o(→,\s\up7(CuO))Cu②CuOeq\o(→,\s\up10(H2SO4))CuSO4eq\o(→,\s\up7(Fe))Cu若用这两种方法制得质量相同的铜，下列说法中与实验事实相符的是()A．消耗相同质量的氧化铜B．消耗相同质量的铁C．消耗相同质量的硫酸D．生成相同质量的硫酸亚铁3．[2018·杭州上城区二模]小陈在进行CO与Fe2O3反应的实验时，观察到如下现象：红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊，待反应结束，装置冷却后称量，发现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()A．一氧化碳具有还原性B．生成的黑色物质能被磁铁吸引C．本实验如果要制得5.6gFe，则通入CO的质量要远大于4.2gD．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4.某同学实验时，用氢气还原16g氧化铜，反应一段时间后，停止加热，冷却后称量剩余固体质量为14.4g，则下列结论正确的是(

)A.有1.6g水生成

B.有1.4g铜生成

C.实际用去氢气的质量大于0.2g

D.有80%的氧化铜参加反应5.（2020九上·椒江期中）某混合气体可能含有CO、CO2、CH4和HCl中的一种或几种，为了确定其成分，将混合气体按如图所示装置进行实验（假设各步均充分反应或吸收），结果装置A中的石灰水不变浑浊，但混合气体的体积明显减小；装置D增重1.8g；装置E增重2.4g，下列分析正确的是（）A.装置A中石灰水不变混浊，所以气体中一定不含二氧化碳

B.装置C对实验结果不产生影响，所以可以去掉装置C以简化实验方案

C.后续装置的目的是阻止空气中的二氧化碳进入装置E中，干扰CO的检验

D.该混合气体成分可能是CH4和CO题组B能力提升练1.（2021九下·杭州开学考）按如图进行实验，已知A为H2、CO中的一种或两者的混合物，甲装置中的黑色粉末为CuO、炭粉中的一种或两者的混合物。根据下列要求，回答问题：（1）若黑色粉末是纯净物，甲、乙、丙装置中的固体或溶液依次出现红色、蓝色、浑浊，则气体A是________，黑色粉末为________。（2）若第（1）问中：乙装置的物质增重3.6g，丙装置中的物质增重4.4g，则至少需通入________g气体。2.（2019·杭州模拟）用含有二氧化碳和水蒸气杂质的某种还原性气体测定一种铁的氧化物（FexOy）的组成，实验装置如图所示：（1）过程中丁装置中没有明显的变化，而戊装置中出现了白色沉淀，则该还原性气体是________.（2）乙装置的作用是________

。（3）上述实验中，如果没有甲装置，将使测定结果中铁元素与氧元素的质量比________。（填“偏大”“偏小”或“无影响”）3.（2019·金华）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）F处的大号注射器，可以引导气体流向，其另一个主要作用是________；（3）【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________；（4）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________。【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。4.（2020·金华·丽水）除H2、CO能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。（1）【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有________(填序号)；①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质②B装置中的固体由白色变蓝色③C装置中溶液变浑浊（2）【探究Ⅱ】对气体组成的探究。气体X可能由H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有________；②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论，请对此结论作出评价，并说明理由________。（3）【探究Ⅲ】对未知气体的探究。将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32。根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为________。5.（2020·杭州）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。实验步骤如下步骤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：HCOOHCO↑+H2O)；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）进行气密性检査时，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________6.（2021·鄞州模拟）如图所示为纯净的CO气体与氧化铜反应制取铜的实验装置。请分析并回答以下问题：（1）在对A中氧化铜进行加热前，需要先通一段时间的CO气体，其目的是________。（2）查阅资料得知：①CO气体与氧化铜反应除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu2O）；②铜和氧化亚铜均为不溶于水的红色固体；③Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。小科为了探究反应所得红色固体的成分，进行了如下实验：

实验操作实验现象实验结论步骤取20g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸________红色固体可能是氧化亚铜，也可能是铜和氧化亚铜步骤将步骤一反应所得的混合物经滤、洗涤、干燥并称量剩余红色固体质量剩余红色固体质量为16g20g红色固体中，铜和氧化亚铜的质量比为________题组C培优拔尖练1.（2020九上·江北期末）某CuO粉末中混有少量Cu2O，现有一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu2O的质量。已知在加热条件下，氢气还原氧化亚铜生成铜和水，一氧化碳还原氧化亚铜生成铜和二氧化碳。请根据图示内容回答下列问题：

（1）X是常见还原性气体CO、H2

中的一种，请根据该组合装置判断X的化学式为________。（2）若缺少B装置，将直接导致反应后D装置内的物质的质量________（填“偏大”、“偏小”或“不影响”）。（3）E装置的作用是________。（4）已知反应前CuO和Cu2O的总质量为m1g，完全反应后D中U型管内物质的质量增加了m2g(损失忽略不计)，则原混合物中Cu2O的质量为________g。2.某兴趣小组的同学到实验室进行气体性质实验。（1）第一小组同学为检验某CO2气体中是否混有CO和H2，设计了如下的实验装置：请回答：①A装置中发生反应的化学方程式是________。②实验过程中观察到C装置变蓝色，小冯同学由此判断气体中一定混有H2，小汪同学认为不对，理由是________。（2）第二小组的同学探究某混合气体的成分。已知该混合气体中可能含有氢气、一氧化碳和二氧化碳的一种或几种。小组成员没装A装置，直接把混合气体通入灼热的盛有足量氧化铜的试管（已排尽空气），充分反应后，发现管内物质质量减少1.8g，将反应完全后的气体全部通入过量的澄清石灰水，充分反应后，得到10g白色沉淀，则混合气体的成分至少有________种，肯定有的气体是________。3.（2021·金华模拟）半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和水蒸气。某科学兴趣小组为检验半水煤气的某些成分，设计的实验方案如图所示。查阅资料可知碱石灰是CaO和NaOH的混合物。回答下列问题：（1）A瓶中产生白色沉淀，其反应的化学方程式是________。（2）D装置中“冰水”的作用是________。（3）实验结果证明有H2、CO、CO2存在，根据实验装置回答，证明CO存在，只需观察到的现象是________。（4）为了测定半水煤气中H2、CO质量的实验方案如下：若步骤Ⅳ中浓硫酸质量增加a克，步骤Ⅴ的KOH溶液质量增加b克，则半水煤气中H2与CO的质量比为________（用含字母a、b的代数式表示）。4.（2020九上·杭州期中）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研究气体的组成，设计了如图装置进行实验（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