专题09 金属的冶炼-中考化学实验精讲精练（解析版）

专题02金属的冶炼一氧化碳还原氧化铁实验操作步骤及注意事项：①检查装置气密性②装药品并固定装置③实验开始时，先通入一氧化碳，然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时爆炸。④实验结束时的操作是“先停止加热，继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却”。这样操作的目的是防止石灰水倒流，使试管炸裂。（如果没有石灰水，则目的是防止生成高温的铁又被氧化。）⑤该实验的实验现象是硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的气体燃烧，发出蓝色火焰，体现了一氧化碳的可燃性。⑥相关反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O、2CO+O22CO2⑦如何判断反应中生成了铁？取少量产物于试管中，滴加适量稀盐酸，如有气泡产生，证明生成物中含铁。⑧装置中导管末端点燃酒精灯：点燃尾气中的一氧化碳，防止污染空气。1.教材实验装置的不足现人教版教材中已没有一氧化碳还原氧化铜演示实验。沪教版教材中是一氧化碳还原氧化铁实验。(1)需要用甲酸和浓硫酸来制取一氧化碳，有的初中学校不一定有甲酸，增加了实验的难度。(2)反应前需要先通一会儿一氧化碳，以排尽玻璃管里的空气，防止发生爆炸。但一氧化碳通多久难以把握，如果通入一氧化碳的时间过短，则加热时极易引起装置爆炸:如果通入一氧化碳的时间较长，又会浪费一氧化碳。(3)结束时还要继续通一会儿一氧化碳，不仅导致消耗的甲酸多，而且还要进行尾气处理。(4)现象不太明显，实验中往往只能观察到澄清石灰水变浑浊，看不到固体物质颜色变化。(5)较多装置组合，气密性难以保证，而且操作比较复杂，实验耗时较长，降低了课堂效率。2.装置改进改为微型装置使用W形管，整套装置简单、操作简便，节约能源，减少空气污染。尾气处理更方便、更彻底。改变尾气处理方式将尾气通到加热玻璃管的下面的酒精灯处，将一氧化燃烧的热量重新回收利用，节约能源。使用安全瓶增加安全瓶，使一氧化碳逸散可能性大大减小，既可以检验并吸收二氧化碳，还能收集多余的一氧化碳【例1】（2023·上海·中考真题）CO还原CuO的实验如图所示，有关说法正确的是A．玻璃管中粉末由黑变红 B．NaOH溶液的作用是检验C．可用生石灰吸收尾气 D．结束实验时，先熄灭酒精灯再同时夹紧弹簧夹、【答案】AD【详解】A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，故实验进行一段时间后，玻璃管中粉末由黑变红，说法正确；B、一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应，但该反应生成碳酸钠溶液和水，没有明显现象，无法检验二氧化碳，说法错误；C、尾气是未反应的一氧化碳，一氧化碳不与生石灰发生反应，无法起到吸收尾气的作用，说法错误；D、结束实验时，先熄灭酒精灯再同时夹紧弹簧夹K1、K2可以防止空气进入装置氧化炽热的铜，同时防止因温度下降，倒吸氢氧化钠溶液进入试管，说法正确。故选AD。【例2】（2022·辽宁丹东·中考真题）在实验室里可以利用如图所示的装置进行还原氧化铁的实验。

(1)在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是。(2)玻璃管中反应的化学方程式为。(3)装置B的作用是。(4)实验中还需补充的一个装置C是。【答案】(1)排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸(2)(3)检验有无二氧化碳生成(4)在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集【详解】（1）可燃性气体与空气混合加热时可能会发生爆炸，故在点燃酒精喷灯前先通入一段时间一氧化碳的目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸。（2）一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，故反应的化学方程式为。（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故装置B的作用是检验有无二氧化碳生成。（4）一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，在C处用酒精灯点燃尾气或用气球收集，故实验中还需补充的一个装置C是在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集。【变式1】（2023·河南周口·模拟预测）用如图“微型”装置模拟冶铁实验，已知一氧化碳发生装置中反应的化学方程式为H2C2O4CO2↑+CO↑+H2O。下列说法正确的是

A．应先点燃酒精灯后通入COB．酒精灯上罩金属网罩是为了集中火焰提高温度C．该实验不用处理尾气D．该实验可以验证CO还原氧化铁的气体产物【答案】B【详解】A、一氧化碳不纯加热会爆炸，故实验时应先通一会儿一氧化碳，后点燃酒精灯，故A错误，不符合题意；B、酒精灯上罩金属网罩是为了集中火焰提高温度从而提供高温条件，故B正确，符合题意；C、实验中可能会有未参与反应的一氧化碳气体逸出，故需要尾气处理，故C错误，不符合题意；D、由题意可知，草酸分解也会产生二氧化碳，故该实验澄清石灰水变浑浊不能证明二氧化碳是CO还原氧化铁的气体产物，故D错误，不符合题意。故选：B。【变式2】（2022·广西玉林·中考真题）如图是模拟工业炼铁的实验，下列叙述正确的是A．甲中的反应是置换反应B．甲中硬质玻璃管内红色固体变为银白色C．用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却【答案】D【详解】A、甲中反应为一氧化碳与氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，反应物中没有单质参与反应，不属于置换反应，故错误；B、一氧化碳与氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，铁粉为黑色，因此甲中硬质玻璃管内红色固体变为黑色固体，故错误；C、一氧化碳不与氢氧化钙反应，从溶液中逸出，留存在试剂瓶的上层空间，由于压强的作用，溶液被压入烧杯内，一氧化碳气体被收集，减少对空气的污染，但二氧化碳能够与氢氧化钙溶液反应，既可用来检验反应生成的气体，又可以用乙装置吸收反应生成的二氧化碳，不是为了防止产生倒吸，故错误；D、实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却，防止还原出的铁在高温下重新被氧气氧化，故正确。故选：D。1．（2023·广东·模拟预测）用如图装置制取CO并还原氧化铁，已知甲酸（HCOOH）在浓硫酸的作用下生成H2O和CO。下列说法不正确的是A．制取CO的化学方程式为HCOOHCO↑+H2OB．a处发生了置换反应C．石灰水变浑浊可以说明a处发生了反应D．气球的作用是调节气压和防止生成的CO污染空气【答案】B【详解】A、甲酸(HCOOH)在浓硫酸的作用下生成H2O和CO，所以制取CO的化学方程式为，故选项说法正确；B、置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，a处CO与氧化铁高温条件下反应生成铁和二氧化碳，由于反应物中没有单质，所以a处发生的反应不是置换反应，故选项说法错误；C、a处CO与氧化铁高温条件下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，所以石灰水变浑浊可以说明a处发生了反应，故选项说法正确；D、一氧化碳有毒，实验中气球的作用是调节气压和防止生成的CO污染空气，故选项说法正确；故选：B。2．（2023·安徽阜阳·二模）化学兴趣小组的同学模拟工业炼铁原理，设计如图所示的实验。下列有关说法错误的是

A．实验开始先点燃酒精喷灯，再通入B．实验结束后，观察到有黑色固体被磁铁吸引C．关闭弹簧夹一段时间后注射器内的溶液变浑浊D．装置中气球的作用是收集尾气，防止污染空气【答案】A【详解】A、CO不纯燃烧时易爆炸，实验开始应该先通入CO，再点燃酒精喷灯，先通入CO排尽装置内的空气，防止爆炸，故A错误；B、一氧化碳在高温的条件下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，铁能被磁铁吸引，所以有黑色固体被磁铁吸引，故B正确；C、一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，关闭止水夹，二氧化碳进入注射器，与澄清石灰水反应，可观察到澄清石灰水变浑浊，故C正确；D、CO具有毒性，气球是为了收集尾气，防止污染空气，故D正确。故选A。3．（2023·湖南湘西·模拟预测）如图是模拟工业炼铁的实验，下列叙述正确的是

A．甲中的反应体现了CO具有氧化性B．甲中硬质玻璃管内红色固体变为银白色C．用乙装置可防止液体倒吸和防止CO污染空气D．实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却【答案】D【详解】A、甲中反应为一氧化碳与氧化铁在高温条件下下反应生成铁和二氧化碳，该反应体现了CO具有还原性，故选项A错误；B、一氧化碳与氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，铁粉为黑色，因此甲中硬质玻璃管内红色固体变为黑色固体，故选项B错误；C、一氧化碳不与氢氧化钙反应，从溶液中逸出，留存在试剂瓶的上层空间，由于压强的作用，溶液被压入烧杯内，一氧化碳气体被收集，减少对空气的污染，但二氧化碳能够与氢氧化钙溶液反应，既可用来检验反应生成的气体，又可以用乙装置吸收反应生成的二氧化碳，不是为了防止产生倒吸，故选项C错误；D、实验结束后先移去酒精喷灯，继续通CO直至硬质玻璃管冷却，防止还原出的铁在高温下重新被氧气氧化，故选项D正确；故选：D。4．（2023·山东菏泽·二模）如图是模拟工业炼铁的实验装置，以下说法错误的是

A．硬质玻璃管内氧化铁发生还原反应B．实验过程中硬质玻璃管内可观察到黑色粉末逐渐变成红色C．导管末端的酒精灯，目的是处理残余的一氧化碳，防止污染空气D．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排出装置内的空气，防止爆炸【答案】B【详解】A、玻璃管中发生的反应是一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，其中氧化铁失去了氧，发生了还原反应，说法正确；B、由于氧化铁是红棕色，铁粉是黑色，则玻璃管内的现象是红棕色粉末变黑色，说法错误；C、由于一氧化碳有毒，会污染空气，则尾部加一台燃着的酒精灯，目的是除去一氧化碳，防止污染空气，说法正确；D、实验开始先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，说法正确。故选B。5．（2023·重庆·模拟预测）化学实验小组同学在模拟工业炼铁的实验中，对尾气进行了处理，以防止污染空气。下列的尾气处理方式不合理的是A．

B．

C．

D．

【答案】C【详解】A、可以将气体收集在气球里，正确；B、可以将气体收集在集气瓶中，将集气瓶中水排入烧杯，正确；C、气体无法被收集在集气瓶中，会通过右侧导管进入到烧杯中，错误；D、一氧化碳具有可燃性，可以点燃除去，正确。故选：C。6．（2023·安徽淮南·三模）某化学兴趣小组的同学想要用含二氧化碳、水蒸气的一氧化碳气体测定m克样品中氧化铁的质量分数。实验装置如图所示（已知试剂均足量，反应充分，样品中的杂质不参与反应也不挥发）。下列说法错误的是

A．实验时先点燃③、⑤处的酒精灯，再通入混合气体B．该实验既可验证一氧化碳的还原性，又可验证一氧化碳的可燃性C．实验时会观察到④中的液体变浑浊D．实验结束后称量③中固体质量为ng，则样品中氧化铁的质量分数为【答案】A【详解】A、实验时应先点燃⑤处的酒精灯，再通入混合气体，等装置中的空气排净以后，再点燃③处的酒精灯，故选项A说法错误；B、该实验中一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，一氧化碳点燃生成二氧化碳，既验证了一氧化碳的还原性，又验证了一氧化碳的可燃性，故选项B说法正确；C、反应生成的二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊，所以实验时会观察到④中的液体变浑浊，故选项C说法正确；D、实验结束后称量③中固体质量为ng，样品中氧化铁的质量为：，则样品中氧化铁的质量分数为，故选项D说法正确；故选：A。7．（2023·江苏徐州·一模）下图为一氧化碳与氧化铁反应的实验装置图，据图回答下列问题：(1)反应中装置A中产生的现象是：；(2)反应中装置B中石灰水变浑浊的原因是；(3)反应中，点燃导管口C处气体，产生色火焰，写出反应的化学方程式；(4)实验开始时，要先通入一会一氧化碳，然后加热，则在实验操作中应先点燃的是处酒精灯。【答案】(1)红棕色固体逐渐变为黑色(2)一氧化碳和氧化铁反应生成了二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水(3)蓝(4)C【详解】（1）装置A中一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故现象是：红棕色固体逐渐变为黑色；（2）反应中装置B中石灰水变浑浊的原因是：一氧化碳和氧化铁反应生成了二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；（3）导管口C处气体是未反应的一氧化碳，一氧化碳在空气中燃烧，发出蓝色火焰；一氧化碳燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：；（4）实验开始时，要先通入一会一氧化碳，将装置内空气排尽，然后加热，防止发生爆炸，一氧化碳有毒，散逸到空气中，会污染空气，一氧化碳具有可燃性，故应先点燃C处酒精灯，尾气处理，防止污染空气。8．（2023·河南周口·三模）如图是模拟赤铁矿炼铁的装置图。

(1)装置A玻璃管中反应的化学方程式为。(2)装置B的作用为。【答案】(1)(2)吸收二氧化碳，收集一氧化碳【详解】（1）装置A玻璃管中是一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁单质和二氧化碳，化学方程式为：。（2）装置B中是氢氧化钠，它可以吸收二氧化碳，收集一氧化碳。9．（2023·河南信阳·三模）物质的性质决定用途，一氧化碳的还原性在冶金工业广泛应用。如图为某实验小组设计的模拟炼铁装置。

(1)选择仪器并组装装置：从环保角度考虑，此装置应如何改进？(2)收集证据：该实验中证明一氧化碳具有还原性的证据是什么？(用化学方程式表示)【答案】(1)增加尾气处理装置(2)【详解】（1）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成金属铁和二氧化碳，尾气中的一氧化碳有剧毒，排放到空气中会造成空气污染，因此从环保角度考虑，应增加尾气处理装置；（2）该实验中证明一氧化碳具有还原性的证据：管中的红色固体变为黑色，反应原理：一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：。10．（2023·河南周口·模拟预测）利用下图装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验，并检验生成的气体产物。

(1)简述装置A的作用。(2)装置B玻璃管中反应的现象是。(3)装置C中发生反应的化学方程式为。【答案】(1)除去CO中的CO2(2)红色固体（或红棕色粉末）变为黑色(3)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O【详解】（1）CO2能和NaOH反应，而CO不能与NaOH反应，故装置A的作用是除去CO中的CO2。（2）装置B中一氧化碳和红色的氧化铁在高温的条件下反应生成黑色的铁和二氧化碳，故装置B玻璃管中反应的现象是红色固体变为黑色。（3）装置C中生成的二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。11．（2023·河南信阳·三模）化学小组利用下图所示装置模拟工业炼铁，并检验生成的气体产物。

(1)请写出B装置玻璃管中反应的化学方程式。(2)A装置的目的是。(3)实验结束后，若要确定A装置的溶液中溶质的成分，请设计合理的实验方案，简要写出实验步骤、现象和结论。（提示：溶液呈碱性）【答案】(1)(2)除去杂质中，防止其对检验气体生成物造成干扰(3)取A装置中溶液少量，加足量溶液，有白色沉淀生成；静置，向上层清液中滴加酚酞溶液，观察到无色溶液变为红色。由此证明A装置的溶液中溶质的成分为NaOH和【详解】（1）B装置玻璃管中一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；（2）A装置中装有足量氢氧化钠溶液，是为了除去杂质中CO2，防止其对检验气体生成物造成干扰；（3）为确定A装置的溶液中溶质的成分，可取A装置中溶液少量，加足量CaCl2溶液，有白色沉淀生成；静置，向上层清液中滴加酚酞溶液，观察到无色溶液变为红色。由此证明A装置的溶液中溶质的成分为NaOH和Na2CO3。12．（2024·上海青浦·一模）在加热的条件下，CO和H2都能还原CuO。下图两套装置分别用于CO和H2还原CuO并验证其产物的实验。(1)两套装置在加热前，需分别先通一会儿CO或H2，其目的是。(2)装置甲中，玻璃管内发生的反应的化学方程式为。(3)比较两套装置，按要求指出两套装置的不同点并说明原因。装置不同点原因（用物质的性质说明）示例：反应物角度甲装置：有尾气处理装置；乙装置：无尾气处理装置CO有毒；H2无毒生成物角度(4)某科研小组对CO还原CuO的实验进一步探究，用原位X射线粉末衍射仪测定了不同温度下反应4小时后所得固体物质的XRD图谱（如右图所示，XRD图谱可用于判断某固体物质是否存在，不同固体因出现的衍射峰的衍射角不同而呈现不同的图形）。Ⅰ.结合图谱分析，科研小组推断出当温度达到300℃及以上时CO和CuO发生了反应。他们做出该推断的依据是。Ⅱ.若要得到较纯的铜，在图中所示的温度中，科研小组应选取℃作为反应的相对适宜温度，请结合图谱分析不选择其他温度的原因。【答案】(1)排尽试管内的空气，防止发生爆炸(2)(3)甲装置中试管水平，用澄清的石灰水检验生成物；乙装置中试管应略微向下倾斜，使用硫酸铜粉末检验生成物甲装置中产物是气体，乙装置中产物水是液体，倒流会引起试管破裂(4)300℃及以上才有Cu2O产生400300℃时图谱中的物质只有铜，400℃时图谱中的物质是Cu2O，500℃时图谱中的物质是CuO【详解】（1）两套装置在加热前，需分别先通一会儿CO或H2，其目的是排尽试管内的空气，防止发生爆炸；（2）装置甲中，玻璃管内一氧化碳和氧化铜在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：；（3）甲装置中生成二氧化碳和铜，乙装置中生成铜和水，甲装置中试管水平，用澄清的石灰水检验生成物，产物是气体；乙装置中实干应略微向下倾斜，使用硫酸铜粉末检验生成物，产物水是液体，倒流会引起试管破裂；（4）Ⅰ、根据图示可知，300℃及以上才有Cu2O产生，可推断出当温度达到300℃及以上时CO和CuO发生了反应；Ⅱ、根据图示可知，300℃时图谱中的物质只有铜，400℃时图谱中的物质是Cu2O，500℃时图谱中的物质是CuO，科研小组应选取400℃作为反应的相对适宜温度。13．（2024·上海静安·一模）利用下列装置可证明某垃圾燃烧产生的废气成分含有CO2、CO、H2O。(1)A装置的作用是，其中发生反应的化学方程式是。观察到的现象是。(2)B装置的作用是。(3)如含有CO，则观察到的现象是；装置E处气球的作用是。(4)有同学认为为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前应先断开C和D的连接，你认为是否需要？(填“需要”或“不需要”)。【答案】(1)检验水蒸气白色固体变蓝色(2)检验并且除去二氧化碳(3)C中黑色固体变红色，D中澄清石灰水变浑浊收集尾气(4)不需要【详解】（1）A装置的作用是检验水蒸气，硫酸铜（白色）和水反应产生五水合硫酸铜（蓝色），其中发生反应的化学方程式是CuSO4+5H2O=CuSO4•5H2O，观察到的现象是白色固体变蓝色；（2）石灰水和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀和水，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳，足量的石灰水能除去废气中的二氧化碳，则B装置的作用是检验并且除去二氧化碳；（3）CO能将氧化铜还原产生红色的铜，同时生成二氧化碳，二氧化碳和D中的石灰水反应，石灰水变浑浊，则证明有CO的现象是：C中黑色固体变红色，D中澄清石灰水变浑浊；CO有毒，则为了防止CO污染空气，则装置E处气球的作用是收集尾气；（4）本实验停止加热前不需要先断开C和D的连接，是因为为了防止铜被氧化，应该移走酒精灯后冷却至室温。14．（2023·江苏扬州·二模）实验是化学研究物质世界的重要方法。兴趣小组同学用图-2实验装置(加热装置已省略)探究冶炼铜的化学原理。资料：湿润的氯化钯试纸与CO作用，其颜色会由黄色逐渐变为蓝色，故常用以检验CO的存在。实验操作过程如下：①将氧化铜粉末加水制成糊状，用小型排笔蘸取并刷在双具支试管内壁，晾干；按图-1装置组装并加入一定量的木炭，再向其中通入干燥的CO2。②按图-2进行固定，用酒精喷灯对准双具支试管中的氧化铜部位加热一段时间，无明显现象。③集中加热木炭3~4min，观察到木炭略有减少，小气球逐渐变大，湿润的氯化钯试纸也由黄色逐渐变为蓝色。④用酒精喷灯加热氧化铜部位，2min左右黑色固体变成红色。(1)步骤①中使氧化铜粉末平铺于双具支试管中的目的是，利用图-1收集干燥CO2，验满的操作是。(2)步骤②中实验现象说明CO2(选填“能”或“不能”)与CuO反应。(3)步骤③中依据实验现象，用化学方程式表示木炭减少的原因是。(4)步骤④中发生反应的化学方程式为。(5)本实验利用小气球收集尾气，目的是。相较利用图-3进行铜的冶炼而言，该装置还具有的优点有。【答案】(1)增大氧化铜与一氧化碳的接触面积，使反应更充分将燃着的小木条放在双具支试管口，观察木条是否熄灭(2)不能(3)(4)(5)收集一氧化碳，防止污染空气小气球使装置密闭、可以调节体系内外压强，更环保、更有利于反应充分进行【详解】（1）步骤①中使氧化铜粉末平铺于双具支试管中，目的是增大氧化铜与一氧化碳的接触面积，使反应更充分；二氧化碳不可燃、不支持燃烧，利用图-1收集干燥CO2，验满的操作是将燃着的小木条伸到双具支试管口，观察燃着的木条是否熄灭；（2）步骤②中，用酒精喷灯对准双具支试管中的氧化铜部位加热一段时间，无明显现象，说明CO2不能与CuO反应；（3）步骤③中木炭略有减少，小气球逐渐变大，湿润的氯化钯试纸也由黄色逐渐变为蓝色，说明发生反应气体增多，且有一氧化碳生成，反应为碳与二氧化碳高温生成一氧化碳，反应的化学方程式为；（4）用酒精喷灯加热氧化铜部位，2min左右黑色固体变成红色，说明有铜生成，发生