实验10 碳单质与某些氧化物的反应-中考化学实验精讲精练（原卷版）

人教版2024上册/第六单元碳和碳的氧化物/课题1碳单质的多样性实验10碳单质与某些氧化物的反应【实验目的】1．认识木炭还原氧化铜的实验原理、装置、步骤等。2．通过观看和动手实验，培养学生发现问题能力和实验操作能力。【实验仪器】试管、酒精灯、金属网罩、铁架台（带铁夹）、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴【实验试剂】木炭、氧化铜、澄清石灰水【实验过程】连接仪器，检查装置的气密性；把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；打开弹簧夹，用酒精灯加热混合物几分钟；先撤出导管，用弹簧夹夹紧乳胶管，停止加热，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。【实验现象】大试管中的固体由色变为色；小试管中的澄清石灰水。【实验结论】木炭能够还原氧化铜生成单质和；该实验说明木炭具有性。1.木炭还原氧化铜的实验木炭还原氧化铜的化学方程式为：，在这个反应中，氧化铜而变成单质铜。这种含氧化合物里的氧被夺去的反应属于。【问题讨论】将木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀的目的是。固定试管时，试管口要倾斜，目的是。在酒精灯上加网罩的目的是。加热时，要先均匀加热，再对准试剂集中加热，防止。（5）实验结束时，要先将导管从石灰水中取出，再熄灭酒精灯的原因是。（6）待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上的原因是。2.碳单质与某些氧化物的反应（1）碳单质与某些氧化物的反应（还原性）可用于冶金工业。如利用焦炭把铁从它的氧化物矿石里还原出来：。（2）高温条件下，碳单质使二氧化碳转变成一氧化碳：。【典例1】碳在一定条件下能与反应：，发生还原反应的物质是A．C B． C． D．【典例2】为了复习巩固金属氧化物和碳的化学性质，某化学研究小组在老师的带领下进行了如图所示的相关性质实验。下列有关说法错误的是A．左侧试管中的黑色固体逐渐变红，说明碳具有还原性B．右侧试管中澄清石灰水变浑浊，说明碳具有可燃性C．实验结束时，应该先关闭止水夹，再熄灭酒精喷灯D．本实验存在安全隐患，应该增加尾气处理装置【典例3】某化学兴趣小组同学利用木炭还原氧化铜设计如图所示实验。下列有关说法错误的是A．金属网罩的作用是集中火焰并提高温度B．甲、乙两处发生的反应均为C．将均匀混合，有利于增大反应物间的接触面积D．若观察到乙处黑色粉末变红，说明甲处产生了1．如图所示是碳与氧化铜反应的实验装置，下列说法错误的是A．网罩的作用：集中火焰并提高温度B．试管b的作用是检验有二氧化碳生成C．试管a中黑色粉末变红，说明碳具有还原性D．反应结束后立即把试管a中的物质倒出来观察现象2．实验室将一定量的碳粉和氧化铜粉末混合共热，剩余固体随着时间的关系如图。下列说法不正确的是A．t1时反应刚开始B．生成铜的质量一定为ngC．生成气体的质量为(m-n)gD．剩余固体中铜元素的质量分数先变大后不变3．如图是演示碳还原氧化铜实验的创新实验装置。下列有关说法错误的是A．实验前先通氮气的目的排尽装置内空气 B．加热反应物可观察到固体由黑色变为红色C．实验过程中碳粉夺氧元素发生氧化反应 D．旋开旋塞，滴加澄清石灰水则无浑浊现象4．对比学习法是学习化学的常用方法。已知：木炭与氧化铜，一氧化碳与氧化铁在一定条件下均能发生反应。实验装置如下图，关于这两个实验说法不正确的是A．两个实验中反应条件都是高温B．两个实验中澄清石灰水都会变浑浊C．两个实验中固体减少的质量都等于生成气体的质量D．两个实验中金属氧化物都发生了还原反应5．用木炭还原氧化铜的实验如图所示：(1)酒精灯加网罩的目的是。(2)刚开始预热，试管②中立即产生气泡，但石灰水不变浑浊，原因是。(3)继续加热，观察到试管①中的现象是。(4)请写出试管①中发生反应的化学方程式是：，该反应中木炭发生了反应(填“氧化”或“还原”)；表示反应停止的现象。(5)该实验结束后，应先然后再。6．某同学在学习木炭和氧化铜反应的知识后，产生了疑问：木炭与氧化铜反应生成的气体有哪些？同学们带着疑问进行了下列探究：【提出猜想】(1)猜想一：只有CO2；猜想二：只有CO；猜想三：。【查阅资料】浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量一氧化碳会立即变成蓝色。【实验探究】(2)连接好实验装置，并进行实验，装置如图所示：步骤一：实验前先通一段时间N2；步骤二：点燃酒精喷灯加热。现象结论如果装置B中氯化钯试纸不变色，装置C中澄清石灰水变浑浊则猜想①成立如果装置B中氯化钯试纸变蓝，装置C中则猜想②成立如果装置B中，装置C中。则猜想③成立【实验结论】实验现象证明猜想③成立，同学们的疑问是合理的。【分析思考】(3)同学们对CO产生的原因进行了分析：原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反应产生CO；原因二：CO可能是碳与CO2在高温下反应生成，写出反应的化学方程式为。【实验反思】(4)该实验开始前通一会儿N2的目的是：。(5)请从环保的角度分析该实验装置的不完善之处：。7．某班同学取用总质量相同的木炭粉和氧化铜的混合物，按图示装置进行实验。实验过程中发现有的小组“黑色固体变红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行如探究。【查阅资料】①氧化铜（CuO）为黑色固体。能与稀硫酸反应：。②CO具有可燃性。【知识回忆】(1)碳和氧化铜反应的化学方程式，理论上碳和氧化铜的质量比为（化为最简整数比）。【作出猜想】产生异常现象可能与所取用木炭粉和氧化铜的质量比有关。【实验探究】小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物（不考虑其中杂质），分别进行实验，部分实验现象记录如下：实验序号m（C）：m（CuO）实验后A处试管中固体颜色C处导管口的现象11:8红色固体中有少量黑色固体尾气燃烧21:9红色固体中有较少量黑色固体尾气燃烧31:10红色固体中有很少量黑色固体尾气不燃烧41:11红色固体中有极少量黑色固体_______。51:12红色固体中无黑色固体尾气不燃烧61:13红色固体中有较多黑色固体尾气不燃烧【交流讨论】(2)推测实验4中“C处导管口的现象”是。(3)上述探究可得出，实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在1:10~1:12之间，可观察到黑色固体明显变红，同时还可减少（填化学式）排放，防止空气污染。(4)检验实验6反应后A处试管中黑色固体物质，可滴加的试剂是，观察到的现象是。【反思评价】(5)实验中没有进行质量比为1:14的实验，理由是。(6)分析发现，实验5中m（C）：m（CuO）比值与理论值不符，实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解释实验中过量的黑色固体消失的原因：（写一个即可）。7．兴趣小组同学将80g氧化铜和8.4g的炭粉在隔绝空气的密闭装置中持续加强热，通过传感器测得装置内CO2的质量变化如图所示。下列说法正确的是A．a点炭粉一定完全反应B．时，装置中气体只有CO2C．时，装置中木炭的质量为2.4gD．装置中CO2的质量减少的原因是高温下炭粉与二氧化碳反应8．某小组用W形管探究C还原后的气体产物。(1)按照配比，混合相应质量的C粉和粉末，并充分混合、研磨。编号粉末①粉末②粉末③C原子与O原子个数比C粉质量质量xg。(2)实验探究1：步骤1：如图a，称取研磨均匀后的粉末①装入A处，B处放入澄清石灰水，用金属网罩住酒精灯加热。一段时间后，A处粉末变成红色，B处澄清石灰水变浑浊。请写B处出相关化学方程式。步骤2：分别用粉末②、粉末③重复上述实验，一段时间后，均出现A处粉末变成红色，B处澄清石灰水变浑浊。根据上述实验结果可以得出的实验探究1的结论是。(3)实验探究2：探究与C反应能否生成步骤1：如图形管处放入氧化铜粉末，凹槽处不放置药品。点燃酒精灯，并对处固体加热5分钟，无明显现象。步骤2：另取W形管，取粉末①装入处。从另一端放入氧化铜粉末于处，加热5分钟，发现处无明显变化。步骤3：分别用粉末②、粉末③重复上述实验，加热5分钟，发现处变成红色。实验探究2中，步骤1的目的是。(4)进一步用仪器测量实验探究2产生的气体，得到以下图像：①请问用粉末③进行实验时产生的气体对应曲线为。②从定量角度分析，C还原生成的含量增加的原因可能是。9．某学校兴趣小组探究碳还原金属氧化物的反应，请回答下列问题。（一）甲组同学设计了第一组实验：碳还原氧化铁（如图1）（1）仪器a的名称。（2）试管内发生的化学反应有：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、C+CO22CO、（写出化学方程式）。（3）甲组同学采用对比实验的方式，研究不同形态的碳和氧化铁的反应，并用一氧化碳传感器测得试管内一氧化碳含量如图2所示。[ppm是浓度单位]通过两幅图像的分析，90秒至300秒之间一氧化碳含量变化趋势明显不同的主要原因可能是活性炭对CO的比木炭强。（4）图1装置中气球的作用是①、②；与使用普通导管相比，球形导管上的球体部分所起作用是。（二）乙组同学设计了第二组实验：碳还原氧化铜（如图3）乙组同学做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现。他们决定对这个实验进行探究和改进。【提出问题】暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？【查阅资料】通常情况下，氧的化合价为-2，碳的化合价为+4或-4，铜的化合价为+1或+2。【猜想与假设】（5）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为。同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。【分析与交流】（6）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验，这样做的优点是。（7）小周建议用图乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是有利于集中加热，获得持续高温。（8）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择(填选项序号)的比例。A．32:3