拉分练02 金属冶炼及金属活动性的探究-中考化学拉分题专练—实验探究及推断题

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考纲考点预览
拉分练02 金属冶炼及金属活动性

1. 【考点】实验探究物质的性质或变化规律
2. 【考点】金属活动性的探究
3. 【考点】金属活动性的探究
4. 【考点】实验探究物质的性质或变化规律
5. 【考点】碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
6. 【考点】一氧化碳还原氧化铁；常见金属的冶炼方法；文字表达式；化学式的相关计算；质量守恒定律及其应用
7. 【考点】实验探究物质的性质或变化规律
8. 【考点】碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
9. 【考点】实验探究物质的性质或变化规律
10. 【考点】实验探究物质的组成成分以及含量
11. 【考点】实验探究物质的性质或变化规律；根据化学反应方程式的计算
12. 【考点】实验探究物质的组成成分以及含量；化学式的相关计算；质量守恒定律及其应用

1．甲、乙两位同学在学习甲烷性质时，发现甲烷与氢气和一氧化碳性质上有很多相似之处，如密度比空气小，难溶于水，具有可燃性等。
（1）写出甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式：　 　。
但H2和CO都具有还原性，那么甲烷有没有还原性呢？为了验证甲烷是否具有还原性，乙同学设计以下实验装置并进行实验。
（2）（实验装置）

（实验步骤）（假设药品都是足量的）
①分别称量装置A、B、C的质量；②再次分别称量装置A、B、C的质量；③向玻璃管中装入CuO，通一段时间的CH4；④停止加热，继续通入CH4至冷却到室温；⑤缓缓通入足量的CH4，加热装置A，使其充分反应；其合理的操作顺序是　 　（填序号）。甲同学认为还缺少一个步骤，缺少的步骤是　 　。
（3）（进行实验）乙同学按照正确的步骤进行实验，并记录了实验现象和数据：
①装置A中的黑色粉末变红；装置B中的白色粉末变蓝；装置C中澄清石灰水变浑浊。
②称量数据如表所示。
　
A中玻璃管（含药品）的质量
装置B的质量
装置C的质量
反应前
150g
156.6g
256.8g
反应后
147.2g
158.4g
257.9g
（现象分析与数据处理）
根据装置A、B、C中的现象可推知，CH4与CuO充分反应后的产物依次是Cu、H2O、　 　。
（4）（实验结论）
CH4　 　（填“有”或“没有”）还原性。
（5）根据实验数据，通过计算，甲同学提出甲烷与氧化铜的产物中还含有　 　。
（6）装置C中发生反应的化学方程式为　 　。
【答案】（1）CH4+2O2点燃__CO2+2H2O（2）①③⑤④②；检查装置气密性（3）CO2
（4）有（5）CO（6）CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
【解析】（1）甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为 CH4+2O2点燃__CO2+2H2O ；故填： CH4+2O2点燃__CO2+2H2O 。
（2）根据实验需要通过质量的改变得出结论，因此需要先分别称量装置A、B、C的质量；向玻璃管中装入CuO，通一段时间的CH4，以排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸；然后缓缓通入足量的CH4，加热装置A，使其充分反应；等反应完再停止加热，继续通入CH4至冷却到室温，防止铜重新被氧化；最后再次分别称量装置A、B、C的质量，通过数据的变化进行计算；因此合理的顺序是①③⑤④②；
根据实验仪器和实验原理可知，在连接好仪器之后还需要检查装置的气密性，防止装置漏气，因此缺少的步骤是检查装置气密性；故填：①③⑤④②；检查装置气密性。
（3）根据装置A中的黑色粉末变红；装置B中的白色粉末变蓝；装置C中澄清石灰水变浑浊，可知CH4与CuO充分反应后的产物依次是Cu、H2O、CO2；故填：CO2。
（4）通过实验说明，甲烷具有还原性；故填：有。
（5）根据质量守恒定律和反应前后的数据可知，生成二氧化碳的质量为1.1g，生成水的质量为1.8g，则二氧化碳中碳元素的质量为 1.1g×(1244×100%)=0.3g ，水中氢元素的质量为 1.8g×(218×100%)=0.2g ，可得碳元素与氢元素的质量比为3：2，而甲烷中碳元素与氢元素的质量比为4：1，故可知还生成了含碳化合物，还应生成了CO；故填：CO。
（6）装置C中是澄清石灰水，反应生成的CO2使澄清石灰水变浑浊，即二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，则反应的化学方程式为 CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O ；故填： CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O 。
【分析】（1）甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水 。
（2）根据实验需要通过质量的改变得出结论，进行分析。
根据实验仪器和实验原理可知，在连接好仪器之后还需要检查装置的气密性。
（3）白色无水硫酸铜粉末遇水会变蓝；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
（4）甲烷具有还原性。
（5）根据质量守恒定律和反应前后的数据，进行计算分析。
（6）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水。
2．某探究小组为了探究镁、铝、铜的金属活动性强弱，设计了以下实验探究方案。
（1）【实验探究1】将大小一样且均未打磨的镁、铝、铜片分别放入等质量的溶质质量分数相同的稀盐酸中。
【实验现象】镁片表面很快产生大量气泡，铝表面过一段时间后才产生较少气泡，铜不反应。
【结论】镁、铝、铜的金属活动性由强到弱的顺序为　 　（用符号表示）。
（2）铝片放入稀盐酸中一段时间后表面产生气泡过程中发生反应的化学方程式为　 　、　 　（用化学方程式表示）。
（3）有同学提出疑问：镁、铝、铜片均未打磨，会影响反应现象，那么实验前镁、铝、铜片打磨的目的是　 　。
（4）【实验探究2】取打磨过的镁片、铝片分别插入盛有硫酸铜溶液的试管中。镁片、铝片表面都有红色疏松的物质析出，硫酸铜溶液颜色变浅。据此可以探究出三者的金属活动性强弱。
写出铝与硫酸铜溶液反应的化学方程式该反应的实质是　 　。该反应的实质是　 　。
（5）【拓展探究】细心的同学发现，将打磨过的镁片插入硫酸铜溶液中时，镁片表面除了有红色疏松的物质析出，还有气泡产生，为什么会有气泡产生呢？
【查阅资料】在硫酸铜溶液中，由于铜离子的水解作用，溶液显酸性，硫酸铜溶液的浓度越大，铜离子的水解作用越强。
试从微观的视角用化学符号表示出镁片与硫酸铜溶液反应产生气泡的过程　 　。
（6）试设计实验探究硫酸铜溶液的浓度与铜离子的水解作用的关系　 　。
【答案】（1）Mg>Al>Cu
（2）Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
（3）除去金属表面的氧化膜
（4）2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu；2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu
（5）Mg+2H+=Mg2++H2↑
（6）分别取10mL质量分数为5%和10%的硫酸铜溶液于试管中，放入大小一样且均打磨过的镁片，若放入质量分数为10%的硫酸铜溶液中的镁片产生气泡的速度明显快于质量分数为5%的硫酸铜溶液，则硫酸铜溶液的浓度越大，铜离子的水解作用越强（合理即可）
【解析】（1）将大小一样且均未打磨的镁、铝、铜片分别放入等质量的溶质质量分数相同的稀盐酸中。镁片表面很快产生大量气泡，铝片表面过一段时间后才产生较少气泡，铜不反应，说明镁、铝、铜的金属活动性由强到弱的顺序为Mg、Al、Cu，故填：Mg>Al>Cu；
（2）常温下，铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，开始时氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，所以实验开始没有气泡产生，之后盐酸和铝反应生成氧化铝和氢气，故填：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；
（3）由于金属的表面有金属氧化物，实验前，对各金属片进行打磨的目的是除去金属表面的氧化物，故填：除去金属表面的氧化物；
（4）铝与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸铝，该反应的实质是2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu，故填：2Al+3CuSO4=Al2 (SO4) 3+3Cu，2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；
（5）由题干信息可知，在硫酸铜溶液中，由于铜离子的水解作用，溶液显酸性，硫酸铜溶液的浓度越大，铜离子的水解作用越强，因此将镁放入硫酸铜溶液中，镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，故填：Mg+2H+=Mg2++H2↑；
（6）分别取10mL质量分数为5%和10%的硫酸铜溶液于试管中，放入大小一样且均打磨过的镁片，若放入质量分数为10%的硫酸铜溶液中的镁片产生气泡的速度明显快于质量分数为5%的硫酸铜溶液，则硫酸铜溶液的浓度越大，铜离子的水解作用越强（合理即可）。
【分析】在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。
3．某化学兴趣小组为探究铝和铜的金属活动性强弱，开展了以下探究活动。
（1）（探究实验）
编号
甲
乙
丙
实验操作
将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中
将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4液中
将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中
实验现象
无明显现象
铝丝表面析出红色固体
铝丝表面析出红色固体
比较实验乙和实验　 　（选填“甲”或“丙”）可知：打磨能破坏氧化铝薄膜。
（2）实验乙中发生反应的化学方程式为　 　，据此可知金属活动性Al比Cu　 　；（选填“强”或“弱”）
（3）查阅资料得知：CuSO4溶液中有Cu2+、 SO42- 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子。
下列是小林同学对实验丙的现象进行的分析，你认为下列猜想合理的是　 　（填字母）。
A H2O破坏了氧化铝薄膜 B Cl-破坏了氧化铝薄膜
C Cu2+破坏了氧化铝薄膜 D SO42- 破坏了氧化铝薄膜
（4）（探究实验二）将铝丝和铜丝分别浸人相同质量、相同质量分数的稀硫酸中，铜丝不反应；一段时间后铝丝的表面产生大量气泡，氢气的产生速度与时间的关系如图所示。
铝丝反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会　 　（选填“吸收”或“放出”） 热量。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是　 　，b点所对应溶液中的溶质有　 　（填化学式），c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是　 　。

【答案】（1）甲（2）2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu；强（3）B（4）放出
（5）铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；Al2(SO4)3、H2SO4；稀硫酸被消耗，浓度降低（合理即可）
【解析】（1）甲实验中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中，无明显现象，乙实验中将表面打磨后的铝丝浸入CuSO4液中，观察到铝丝表面析出红色固体，比较实验甲和乙可知，打磨能破坏氧化铝薄膜，故填甲。
（2）实验乙中发生的反应是铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜，故反应的的化学方程式写为：2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu；
上述反应中，铝能够将硫酸铜中的铜置换出来形成铜单质，证明铝的活动性比铜强，故填强。
（3）CuSO4溶液中有Cu2+、 SO42- 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子，实验甲中将表面未打磨的铝丝浸入CuSO4溶液中无明显现象，实验丙中将表面未打磨的铝丝浸入CuCl2液中，铝丝表面析出红色固体，说明Cl-破坏了氧化铝薄膜，故填B。
（4）铝丝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会放出热量，故填放出。
（5）图中0～a段未产生气体的原因是铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应，故填铝表面有氧化铝薄膜，0~a段是稀硫酸和氧化铝发生反应；
由图可知，b点是铝与稀硫酸反应构成中的一点，则b点所对应溶液中的溶质有反应生成的硫酸铝和剩余的稀硫酸，其化学式分别为Al2(SO4)3、H2SO4，故填Al2(SO4)3、H2SO4；
c～d段产生氢气的速率下降的主要原因是随着反应的进行，硫酸被消耗，溶液中硫酸的浓度减小，反应速率减慢，故填稀硫酸被消耗，浓度降低。
【分析】（1）根据控制变量法，结合实验乙，进行分析。
（2）铝和硫酸铜反应生成硫酸铝和铜。
根据金属的活动性顺序可知，排在前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。
（3）根据CuSO4溶液中有Cu2+、 SO42- 、H2O三种粒子，CuCl2溶液中有Cu2+、Cl-、H2O三种粒子，进行分析。
（4）根据反应过程中试管外壁发烫，说明该反应会放出热量。
（5）氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水。
铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气。
4．草酸是生产、生活中常用的漂白剂，可用于生产抗菌素，可作为提炼稀有气体的溶剂。兴趣小组对草酸受热分解的产物进行如下探究：
【查阅资料】
①草酸（H2C2O4）是一种酸，熔点为101.5℃，易溶于水，易升华，170℃以上分解。
②草酸钙难溶于水。
③无水硫酸铜遇水变蓝。
④碱石灰是生石灰与烧碱的混合固体，能吸收H2O和CO2。
【实验过程】
同学们在老师的指导下设计了如图所示装置，并进行实验（部分夹持仪器已略去）。

【交流与讨论】
（1）草酸受热分解，应选择图中的　 　（填“甲”或“乙”）装置。

（2）C装置的作用为　 　。
（3）实验过程中应该先点燃　 　（填“酒精灯”或“酒精喷灯”）。
（4）F装置中反应的化学方程式为　 　。
（5）实验过程中观察到B中白色固体变成蓝色，D中澄清石灰水变浑浊，　 　，则可以证明草酸分解产物为H2O、CO2和CO。
（6）从环保角度考虑，该套装置的明显缺陷是　 　。
【答案】（1）乙（2）冷凝草酸，防止草酸进入装置D中发生反应产生沉淀，干扰二氧化碳的检验（3）酒精灯（4）Fe2O3+3CO高温__2Fe+3CO2（5）G中澄清石灰水变浑浊（6）缺少尾气处理装置
【解析】（1）由于草酸受热易升华，因此应选择装置乙为受热分解装置，故填：乙。
（2）装置C中冰水用于冷凝草酸，防止草酸进入装置D中发生反应产生沉淀，干扰二氧化碳的检验，故填：冷凝草酸，防止草酸进入装置D中发生反应产生沉淀，干扰二氧化碳的检验。
（3）实验过程中，应先点燃酒精灯，利用草酸分解产生的气体除去装置内的空气，防止装置F中在高温条件下一氧化碳与氧气反应引发安全事故，故填：酒精灯。
（4）一氧化碳具有还原性，可高温还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式：Fe2O3+3CO 高温__2Fe+3CO2，故填：Fe2O3+3CO 高温__2Fe+3CO2。
（5）装置B中白色固体无水硫酸铜变蓝，说明有水生成，装置D中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳气体生成，装置G中石灰水变浑浊，说明草酸分解产生的气体中含有一氧化碳，故填：G中澄清石灰水变浑浊。
（6）一氧化碳有毒，不能直接排入空气中，应在装置G后加装尾气处理装置，故填：缺少尾气处理装置。
【分析】（1）根据草酸受热易升华，进行分析。
（2）冰水用于冷凝草酸。
（3）根据一氧化碳具有可燃性，进行分析。
（4）一氧化碳具有还原性，氧化铁在高温与氧化铁反应生成铁和二氧化碳。
（5）白色固体无水硫酸铜与水变蓝。
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
（6）根据一氧化碳有毒，进行分析。
5．木炭作为还原剂用于金属冶炼已有几千年历史。教材用如图Ⅰ所示实验介绍这一知识。

（1）（知识回顾）
木炭与氧化铜反应的化学方程式是　 　，此反应中还原剂为　 　。
（2）图Ⅰ中实验现象为_____。
A．①中黑色粉末变成红色 B．②中澄清的石灰水变浑浊
C．①中红色粉末变成黑色 D．生成二氧化碳气体
（3）图Ⅰ与教材中的装置还是略作了改进，实验结束时，可先用弹簣夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，避免试管炸裂外，还可以防止　 　。
（4）（拓展研究）
为了提高成功率，某研究小组设计如图Ⅱ方案进行实验。
分别称取2g木炭与CuO混合物，按每种比例重复实验3次，记录开始反应的时间及实验现象，实验记录如下表：
总质量相同（2g）但木炭与CuO比例不同的实验对比表
比例
1：6
1：7
1：8
1：9
1:10-1:11
1：12
1：13
加热时间
1′51″
1′43″
1′57″
2′21″
2′00″
1′53″
4′
实验现象
红热，产生大量气泡，石灰水变浑浊
偶尔红热，气泡较少
实验结果
表层铜球较大，出现未完全反应的木炭粉末
反应较完全，生成网状铜块
部分生成Cu2O
主要产物是Cu2O
装罩中酒精灯上的网罩作用是　 　；
（5）由实验数据分析，除温度外，影响实验结果的因素是　 　；
（6）从产物分析，该反应混合物的最佳比例范围是　 　。
（7）（装置改进）
由于试管中有空气，实验时应注意：
①混合物需进行预热，除了使试管受热均匀外，另外的目的是　 　。
②从理论上讲，并不能把石灰水变浑浊作为木炭跟CuO开始反应的充分证据。其理由是　 　（用方程式表示）。





【答案】（1）C+2CuO高温__2Cu+CO2↑；碳 （2）A；B （3）铜被重新氧化 （4）使火焰更集中并提高温度 （5）反应物的比例 （6）1:10～1:11
（7）减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；C+O2点燃__CO2
【解析】【解答】（1）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，化学方程式为： C+2CuO高温__2Cu+CO2↑ ，碳夺取氧化铜中的氧元素，生成二氧化碳，碳是还原剂；（2）碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色粉末，铜的颜色是红色，反应生成的二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊，故图Ⅰ中碳还原氧化铜的实验现象为：①中黑色粉末变成红色；②中澄清的石灰水变浑浊；D选项生成二氧化碳气体属于实验结论，A和B 正确；（3）铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，所以除了防止石灰水倒吸入热的试管，使试管炸裂外，还可以防止铜被重新氧化； （4）加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度，利于反应的进行；（5）实验研究：通过实验可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同，由实验数据分析，影响实验的另一因素是：反应物的比例；（6）从实验结果中可以得出：反应物的比例为1:10～1:11时，反应较完全，生成网状铜块，故该反应混合物的最佳比例范围即反应最充分的是：1:10～1:11；（7）①由于试管内有空气，混合物需进行预热，除了使试管均匀受热外，目的是：减少试管内剩余空气的量，降低氧气对实验的影响；②由于装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳，所以不能把石灰水浑浊作为木炭跟CuO反应的充分证据，试管中还可能发生反应：碳和氧气反应也会生成二氧化碳，反应的化学方程式为： C+O2高温__CO2 。
【分析】（1）根据碳和氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳进行分析；（2）根据碳还原氧化铜的实验现象分析；（3）根据铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜进行分析；（4）根据加上灯罩可以使火焰更集中，提升温度进行分析；（5）根据通过实验数据可以看出氧化铜和碳粉的比例不同，得到产物也不同；（6）根据生成物分析，从实验结果中可以得出该题答案；（7）①根据试管内有空气，空气中的氧气会消耗木炭进行分析；②根据装置内有空气，在加热时遇到木炭会生成二氧化碳进行分析。
6．某化学兴趣小组同学探究铁的冶炼相关问题，请按要求回答下列问题。
（一）图1是工业炼铁的主要装置，图2是实验室模拟炼铁的装置，

（1）图1设备的名称是　 　。
（2）工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是　 　。加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外，还能　 　。
（3）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：　 　。
（4）（二）上图2为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。如果实验成功，请回答下列问题：
图中仪器的名称为① ② 。
（5）实验过程中的现象：A中　 　、B中　 　。
（6）该实验的操作步骤：　 　。（填序号）
a．点燃A处酒精灯 b．通入CO气体 c．停止通入CO气体 d．熄灭酒精灯。
（7）兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线．已知原固体质量为48.0g，如图所示．

①根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式　 　。
②若A点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是　 　。（写出计算过程）写出氧化铁生成该物质的化学方程式为　 　。
（8）若某同学实验中，发现过量的混合液溶液增重0.55g。则仪器①中固体减轻的质量为　 　g。
（9）实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有 （填序号字母）．
A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳．
【答案】（1）高炉（2）增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速度；制取一氧化碳
（3）3CO+Fe2O3高温__ 2Fe+3CO2（4）硬质粗玻璃管|集气瓶（5）A中的红棕色固体变成黑色；B中澄清的石灰水变浑浊（6）badc（7）Fe；Fe3O4；CO+3Fe2O3高温__ 2Fe3O4+CO2（8）0.2
（9）A；B；C
【解析】根据所学知识和题中信息知，（一）（1）图1设备的名称是高炉。（2）工业炼铁在生产过程中需将铁矿石、焦炭、石灰石粉碎，其目的是增大反应物接触面积，使反应更充分，加快反应速度。加入的焦炭作用除了可以生成一氧化碳外，还能制取一氧化碳。（3）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：3CO+Fe2O3高温__ 2Fe+3CO2 。（二）上图2为实验室模拟工业炼铁装置图：已知B装置中的液体为过量的氢氧化钠与氢氧化钙混合液，氢氧化钠吸收二氧化碳能力比氢氧化钙强。如果实验成功，请回答下列问题：（4）图中仪器的名称为①硬质粗玻璃管。②集气瓶。（5）实验过程中的现象：A中的红棕色固体变成黑色，、B中澄清的石灰水变浑浊。（6）该实验的操作步骤：b．通入CO气体。a．点燃A处酒精灯。d．熄灭酒精灯。c．停止通入CO气体。（7）兴趣小组同学们采集了用热分析仪记录的CO与Fe2O3进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线．①根据图象分析，写出B点时固体成分的化学式是Fe。②若A点生成物为一成分固定的化合物，请确定其化学式是Fe3O4 。计算过程：48 g Fe2O3样品中Fe的质量为：48 g×2×56／160 = 33.6g 剩余黑色固体中氧元素的质量=46.4克-33.6克=12.8克。 黑色固体中Fe、O元素的个数比为：33.6克/56 ：12.8 克/16 =3：4∴固体B的化学式为：Fe3O4。氧化铁生成该物质的化学方程式为CO+3Fe2O3高温__ 2Fe3O4+CO2（8）若某同学实验中，发现过量的混合液溶液增重0.55g。则仪器①中固体减轻的质量为0.2g．（9）实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有A．收集一氧化碳B．吸收二氧化碳C．检验二氧化碳．
【分析】此题综合性较强，根据炼铁原理即高温条件下用一氧化碳将铁从其氧化物中还原出来进行分析。注意模拟该实验时的操作要求及注意事项。根据化学反应前后元素的质量不变进行分析。
7．蚊虫叮咬时能分泌出蚊酸刺激皮肤，某兴趣小组进行了如下探究。
查阅资料：
①蚁酸化学名称为甲酸（HCOOH），熔点为8.6℃，一定条件下加热分解生成两种物质；
②常温下，氯化钯（PdCl2）溶液常用于检验CO的存在： CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(灰色)+2HCl
（1）探究Ⅰ：蚁酸的酸碱性
（进行实验）向盛有蚁酸溶液的试管中滴加石蕊试液，变红色，结论：　 　。
（2）（链接）当被蚊虫叮咬后，在叮咬处涂抹一些物质可减轻痛痒，下列物质你选择的是　 　（填字母）。
a.肥皂水 b.食醋 c.食盐水
（3）探究Ⅱ：蚁酸的分解产物

（设计实验）常温下，在一定条件下加热蚊酸应选择装置　 　（填“A”或"B”）；
（4）（进行实验）将分解产物通入C处空瓶，实验中观察到D处瓶内出现灰色沉淀，结论：分解产物中有　 　，同时可观察到C处瓶内的现象是　 　，写出蚊酸分解的化学方程式　 　。
（5）探究Ⅲ：产物的性质

（拓展实验）排尽装置内的空气后，关闭K2，打开K1，点燃酒精喷灯，F处玻璃管内的现象：　 　，
结论：一氧化碳具有还原性：此时H处瓶内无明显现象，证明二氧化碳在G处被完全吸收，分析该装置存在的缺陷：　 　; 然后打开K2，关闭K1，I处装置的作用是　 　。
【答案】（1）蚁酸溶液显酸性（2）a（3）B（4）CO；有大量水珠出现；HCOOH一定条件__CO↑+H2O
（5）固体由红色逐渐变成黑色；一氧化碳排放到空气中会造成污染（合理即可）；收集纯净的一氧化碳气体（合理即可）
【解析】（1）探究Ⅰ：蚁酸的酸碱性
（进行实验）酸能使石蕊试液变红色，向盛有蚁酸溶液的试管中滴加石蕊试液，变红色，说明蚁酸显酸性，故结论：蚁酸溶液显酸性。
（2）（链接）当被蚊虫叮咬后，分泌出蚊酸，显酸性，蚁酸和碱反应生成盐和水，则在叮咬处涂抹一些碱性物质可减轻痛痒，肥皂水显碱性，食醋显酸性，食盐水呈中性，
故答案为：a。
（3）探究Ⅱ：蚁酸的分解产物
（设计实验）常温下，在一定条件下加热蚊酸，选择液体加热装置，故应选择装置B；
（4）（进行实验）常温下，氯化钯溶液和CO反应的化学方程式为 CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(灰色)+2HCl，将分解产物通入C处空瓶，实验中观察到D处瓶内出现灰色沉淀，说明生成钯，故结论：分解产物中有CO，蚁酸分解生成水蒸气，在C中冷却液化成小水珠，则同时可观察到C处瓶内的现象是有大量水珠出现，由实验可知蚁酸分解生成一氧化碳和水，则蚊酸分解的化学方程式为 HCOOH一定条件__CO↑+H2O。
（5）探究Ⅲ：产物的性质
（拓展实验）蚁酸分解生成一氧化碳，一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，故排尽装置内的空气后，关闭K2，打开K1，点燃酒精喷灯，F处玻璃管内的现象：固体由红色逐渐变成黑色，
结论：H后面没有尾气处理装置，一氧化碳有毒，没有完全反应物的一氧化碳排放进空气，会造成污染， 故该装置存在的缺陷：一氧化碳排放到空气中会造成污染（合理即可）；一氧化碳不溶于水，打开K2，关闭K1，一氧化碳从短管进入，水从长管排出，可以收集一氧化碳气体，故I处装置的作用是收集纯净的一氧化碳气体（合理即可）。
【分析】（1）酸性溶液能使石蕊试液变红色。
（2）根据当被蚊虫叮咬后，分泌出蚊酸，显酸性，蚁酸和碱反应生成盐和水，进行分析。
（3）根据常温下，在一定条件下加热蚊酸，使用液体加热反应，选择装置。
（4）蚁酸在一定条件下分解生成一氧化碳和水。
（5）根据一氧化碳的性质，进行分析。
8．某兴趣小组在做完碳还原氧化铜实验后，进行了如图所示的探究：

（猜想）把氧化铜还原成铜的物质是：猜想Ⅰ、石墨棒：猜想Ⅱ、铝箔。
（1）（实验）用天平称量1.5g氧化铜粉末，直接用铝箔纸包裏。按上述操作步骤实验，黑色粉末　 　，那么猜想Ⅱ不成立。
（2）（结论）石墨棒能使氧化铜还原成铜，该反应的化学方程式为　 　。
（3）（改进）把石墨棒换成铝粉，重复上述操作，又获成功。改进后的实验证明，铝粉能还原氧化铜，其反应的化学方程式是　 　。
（4）（拓展）称取等量的铝粉并进行同样的操作，其目的是　 　。如果使用复印机的“碳粉”代替石墨棒还原氧化铜，效果更好。联想在空气中灼热的铁丝不能燃烧而铁粉能燃烧的事实。说明物质间反应的难易和剧烈程度与　 　有关。
【答案】（1）不变红色（2）C+2CuO高温__2Cu+CO2↑（3）2Al+3CuO高温__3Cu+Al2O3
（4）控制变量作对比实验；接触面积
【解析】实验：氧化铜为黑色固体，铜为红色固体；若加热时黑色粉末无变化（或黑色粉末不变成红色），由此说明不是铝箔把与氧化铜还原成铜，故猜想Ⅱ不成立；故填：不变红色。
结论：碳和氧化铜在高温下生成铜和二氧化碳，故填：C+2CuO高温__2Cu+CO2↑。
改进：将石墨棒换成等质量铝粉目的是控制变量作对比实验，金属铝能将金属铜从其氧化物中置换出来，说明金属铝比铜活泼，其反应的化学方程式是2Al+3CuO高温__3Cu+Al2O3；故填：控制变量作对比实验；2Al+3CuO高温__3Cu+Al2O3。
拓展：一些事实说明物质间反应的难易和剧烈程度与反应物的接触面积有关，故填：接触面积。
【分析】（1）根据物质颜色的变化进行分析
（2）根据氧化铜和碳高温生成铜和二氧化碳进行分析
（3）根据铝和氧化铜高温生成铜和氧化铝进行分析
（4）根据控制变量的相关知识进行分析
9．某兴趣小组在学习碳（C）的化学性质时，了解到高温下C与CuO反应生成CO2，C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
（1）（猜想与假设）C还原CuO时产生的CO2与C进一步反应生成CO，请写出CO2与C反应生成CO的化学方程式　 　。
（2）（查阅资料）CO不与NaOH、Ca（OH）2及H2SO4反应。
（实验方案）取研细和干燥后的木炭（0.3g）和CuO（2.0g），混合均匀并装入试管，连接装置，高温反应，检验气体。
（实验过程）

由如图2装置③中粉末的颜色由黑色变为光亮红色可检验CO，除此之外，还可通过几种装置的组合，由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在，则装置连接的最佳顺序为______→尾气处理（填字母）。
A．①→②→③→④ B．④→①→②→③→①
C．①→④→①→③→② D．③→④→①→②
（3）上述进一步确定CO存在的现象是　 　（装置③中粉末的颜色变化除外）。
（4）装置④中发生反应的化学方程式是　 　。
（5）写出CO尾气处理的方法：　 　（一种即可）。
（实验结论）高温下，过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【答案】（1）CO2+C 高温__ 2CO（2）B（3）前面①中无明显现象，后面①中澄清石灰水变浑浊（4）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O（5）收集或点燃
【解析】（1）{猜想与假设}高温条件下二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，故反应的化学方程式写为CO2+C 高温__ 2CO。
{实验过程}（2）装置连接的最佳顺序为（吸收二氧化碳）→（检验二氧化碳是否被完全吸收）→（吸收水蒸气）→（反应）→（检验二氧化碳）→尾气处理，即顺序为④①②③①，
故填B。
（3）上述进一步确定CO存在的现象是前面①中无明显现象，后面①中澄清石灰水变浑浊。
故填前面①中无明显现象，后面①中澄清石灰水变浑浊。
（4）装置④中氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，故发生反应的化学方程式写为：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。
（5）CO尾气处理的方法收集或点燃，故填收集或点燃。
【分析】（1）在高温条件下二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。
（2）装置连接的最佳顺序为收集→检验→干燥→（反应）→检验二氧化碳→尾气处理。
（3）一氧化碳能与氧化铜在加热下反应生成铜和二氧化碳，
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
（4）氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水。
（5）根据一氧化碳的性质，进行分析。
10．某化学兴趣小组利用如图装置测定某还原铁粉中Fe3C的含量。
（查阅资料）①铁粉在空气中高温加热可以生成四氧化三铁。
②Fe3C空气中高温加热可以生成四氧化三铁和二氧化碳。
（实验装置）

（1）（实验步骤）
①连接仪器检验气密性；
②在硬质玻璃管内装入5.00样品，并在装置A、B、C中装入相应试剂；
③通入空气至装置B质量不变，记录质量286.04g；
④点燃　 　（填仪器名称）进行实验；
⑤充分反应至装置B质量不变，记录质量286.48g
⑥计算可知样品中Fe3C的质量分数是　 　。
（2）（实验反思）
实验中铁粉发生反应的化学方程式是　 　。
（3）装置A作用是　 　。
（4）线框内的装置选择如图装置中的　 　（填Ⅰ或Ⅱ），可以提高反应速度。

（5）实验结时应该　 　（填序号）
a．先停止加热 b．先停止通入空气 c．停止加热或停止通入空气没有先后顺序
（6）步骤③通入空气后再称量装置B质量目的是　 　。
【答案】（1）酒精喷灯；36%（2）3Fe+2O2点燃__ Fe3O4（3）除去空气中的二氧化碳
（4）I（5）a（6）将残留在装置内的二氧化碳气体完全让装置B中的NaOH吸收
【解析】（1）实验步骤：
④点燃酒精喷灯进行实验；
⑤充分反应至装置B质量不变，记录质量286.48g
⑥解：装置B是吸收生成的二氧化碳，装置B增加的质量为：286.48g-286.04g=0.44g，设样品中Fe3C的质量为x。
Fe3C+3O2高温__Fe3O4+CO218044x0.44g
18044=x0.44g ，x=1.8g
样品中Fe3C的质量分数为： 1.8g5.00g×100% =36%。
实验反思：
（2）实验中铁粉发生反应的化学方程式是：3Fe+2O2点燃__ Fe3O4。
（3）装置A作用是除去空气中的二氧化碳，以免对实验结果产生影响。
（4）线框内的装置是用来吸收生成的二氧化碳气体，所以为使反应速度更快，应选用氢氧化钠浓溶液，选择如图装置中的I，可以提高反应速度。
（5）实验结时应该先停止加热，继续通入空气至玻璃管冷却，目的是防止B中液体倒吸入热的玻璃管，使玻璃管炸裂，
故答案为：a。
（6）步骤③通入空气后再称量装置B的质量，目的是将残留在装置内的二氧化碳气体完全让装置B中的NaOH吸收，防止对实验结果产生影响。
【分析】（1）装置B是吸收生成的二氧化碳，根据二氧化碳的质量，结合碳化铁与氧气在高温下反应生成四氧化三铁和二氧化碳，进行计算出碳化铁的质量。
（2）铁粉在氧气中反应生成四氧化三铁。
（3）装置A作用是除去空气中的二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水。
（4）根据线框内的装置是用来吸收生成的二氧化碳气体，反应物浓度越大，反应速度更快，进行分析。
（5）根据实验后，防止B中液体倒吸入热的玻璃管，使玻璃管炸裂，进行分析。
（6）使生成的二氧化碳尽量被吸收，减小误差。
11．甲烷（CH4） 与CO、H2的性质有诸多相似处:难溶于水、具有可燃性等。而CO、H2都能还原金属氧化物，那么甲烷（CH4）能否还原氧化铜?若能反应，产物有哪些?校兴趣小组针对于此，称取4. 0g氧化铜粉末，展开探究:

（1）[查阅资料]①无水CuSO4为一种白色固体，其遇水变蓝;
②Cu和Cu2O均为红色固体，且 Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O 。
[进行实验]甲同学组装装置并检查其气密性良好。通入纯净、干燥的CH4后，乙同学提醒CH4有可燃性，在点燃A处酒精喷灯前，需从C装置后尖嘴导管处收集气体并　 　。D处燃着酒精灯的作用主要是处理多余的CH4,请写出发生反应的化学方程式　 　。
（2）[实验现象] A中黑色粉末逐渐变红; B中白色固体变蓝; C中澄清石灰水变浑浊。
[产物分析]结合实验现象，可以判断:甲烷能够还原氧化铜。
甲同学认为:实验后，装置A中所得红色固体全部为单质铜，并结合装置B、C实验现象，书写出甲烷与氧化铜反应完全转化为单质铜的化学方程式　 　。
乙同学认为:实验后，装置A中所得红色固体并不一定全部为单质铜，理由是　 　。
（3）[定量测定]
小组同学待装置冷却后，停止通CH4，测得A中红色粉末的质量为3.4g.若CH4将4.0g,氧化铜完全还原为铜单质，则理论上所得铜单质的质量应该为　 　；故所得红色粉末中一定含有氧化亚铜。
（4）另一小组为进一步确定该红色粉末中氧化亚铜的质量，该小组同学将上述3.4g红色粉末置于试管中加入足量稀硫酸，加热并充分振荡，静置。观察到:红色固体逐渐减少,但未完全溶解，溶液由无色变蓝色。再将实验所得物质进行过滤、洗涤、干燥，称量，最终所得红色固体的质量为2.4g。通过计算确定原3.4g红色固体中氧化亚铜的质量（请写出计算过程）
【答案】（1）检验其纯度；CH4+2O2点燃__CO2+2H2O（2）4CuO+CH4高温__4Cu+CO2+2H2O；Cu2O也为红色固体（3）3.2g
（4）3.4g红色粉末置于试管中，加入足量稀硫酸，氧化亚铜会和稀硫酸反应生成金属铜、硫酸铜和水，所以，最终红色固体质量会减少。
设原3.4g红色固体中氧化亚铜的质量为x
Cu2O144x+H2SO4=Cu64+CuSO4+H2O红色固体减少量803.4g-2.4g
14480=x1.0g
x=1.8g
故原3.4g红色固体中氧化亚铜的质量为1.8g。
【解析】（1）进行实验：甲烷具有可燃性，混有一定空气或氧气的甲烷遇热会发生爆炸，故在点燃A处酒精喷灯前，需从C装置后尖嘴导管处收集气体并检验其纯度；
甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，其化学反应方程式是： CH4+2O2点燃__CO2+2H2O ；
（2）实验现象：B中白色粉末变蓝，无水硫酸铜遇水变蓝，说明有水生成，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，故甲烷与氧化铜反应完全转化为单质铜的化学方程式为： 4CuO+CH4高温__4Cu+CO2+2H2O ；
Cu2O也为红色固体，故装置A中所得红色固体并不一定全部为单质铜；
（3）设氧化铜完全还原为铜单质，理论上所得铜单质的质量为x
4CuO3204.0g+CH4高温__4Cu256x+CO2+2H2O
320256=4.0gx
x=3.2g
故理论上所得铜单质的质量应该为3.2g；
（4）3.4g红色粉末置于试管中，加入足量稀硫酸，氧化亚铜会和稀硫酸反应生成金属铜、硫酸铜和水，所以，最终红色固体质量会减少。
设原3.4g红色固体中氧化亚铜的质量为x
Cu2O144x+H2SO4=Cu64+CuSO4+H2O红色固体减少量803.4g-2.4g
14480=x1.0g
x=1.8g
故原3.4g红色固体中氧化亚铜的质量为1.8g。
【分析】（1）甲烷具有可燃性，有爆炸极限。
（2）根据甲烷与氧化铜反应生成铜和二氧化碳、水，写出化学方程式。
（3）先设未知数，正确写出氧化铜与甲烷反应的化学方程式；再找准有关物质，已知量是氧化铜的质量，未知量是生成铜的质量；列比例式计算。
（4）根据氧化亚铜与硫酸反应的化学方程式；结合差量法；列比例式计算。
12．某化学兴趣小组的同学进行木炭还原氧化铜的实验，得到暗红色固体，该小组同学对暗红色固体成分（假设反应物已完全反应）做了如下探究：
（提出问题）暗红色固体的成分是什么？
（查阅资料）①木炭在一定条件下还原氧化铜除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu2O），氧化亚铜与稀硫酸反应，可观察到溶液由无色变为蓝色。
②碱石灰为氧化钙和氢氧化钠的混合物，可以吸收HCl、H2O和CO2；
③浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂（或除水剂）；
④氢气能与氧化亚铜在加热条件下发生反应： Cu2O+ H2Δ __2Cu+ H2O
（猜想与假设）暗红色固体除铜外还可能含有Cu2O。
（实验探究）
（1）探究一：检验产物中是否含有Cu2O。
实验操作
现象
结论
取少量暗红色固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡后观察现象。
　 　
含有Cu2O
（2）探究二：测定产物中Cu2O的含量
原理：称取质量为m1的固体产物样品，用如下图所示装置进行实验（固定装置略去），充分反应后，通过测定反应前后装置d的质量达到实验目的。

请写出装置a中发生反应的化学方程式：　 　。
（3）点燃酒精灯前涉及的部分操作如下，操作的先后顺序是　 　（填数字序号）
①打开K2，关闭K1 ②检查装置的气密性 ③连接仪器④关闭K2.打开K1，通氢气一段时间。
（4）反应前准确测量d装置质量为m2，反应后准确测量d装置质量为m3，则样品中Cu2O的质量分数为　 　%（用含的m1、m2、m3的代数式表示）
（5）（拓展延伸）在碳还原氧化铜的实验中，当温度达到1100℃，参加反应的碳和氧化铜的质量比为1：20时，反应后会同时产生铜和氧化亚铜，并生成二氧化碳气体，该反应的化学方程式为：　 　。
【答案】（1）固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色（2）Zn + H2SO4=ZnSO4+ H2↑
（3）③②④①（4）8(m3-m2)m1×100%（5）C+ 3CuO1100℃__Cu + Cu2O + CO2↑
【解析】探究一：题干提供，氧化亚铜与稀硫酸反应，可观察到溶液由无色变为蓝色。实验操作为取少量暗红色固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡后观察现象；结论含有Cu2O，那么对应的实验现象为固体部分溶解，溶液由无色变为蓝色。
探究二：（2）硫酸和锌生成硫酸锌和氢气， Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 。
（3）进行实验时首先③连接仪器，②检查装置的气密性防止漏气，④关闭K2.打开K1，通氢气（氢气有可燃性）一段时间，排净装置中空气，防止爆炸，①打开K2，关闭K1，准备进行实验；故点燃酒精灯前涉及的部分操作先后顺序是③②④①。
（4）题干提供：碱石灰为氧化钙和氢氧化钠的混合物，可以吸收HCl、H2O和CO2；氢气能与氧化亚铜在加热条件下发生反应： Cu2O+ H2Δ __2Cu+ H2O ；故d装置增加的质量就是生成水的质量m3- m2；反应前后元素质量不变，水中氧元素质量就是氧化亚铜中氧元素质量，故氧化亚铜的质量为(m3- m2) ×(1618×100%)÷(1664×2+16×100%)= 8(m3- m2)；则样品中Cu2O的质量分数为 8(m3-m2)m1×100%
拓展延伸：碳和氧化铜在温度达到1100℃，反应后会同时产生铜和氧化亚铜，并生成二氧化碳气体，该反应的化学方程式为 C+ 3CuO1100℃__Cu + Cu2O + CO2↑ 。
【分析】（1）根据氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜盐分析；
（2）根据锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气分析；
（3）根据制取氢气及氢气与金属氧化物反应的操作步骤分析；
（4）根据碱石灰为氧化钙和氢氧化钠的混合物，可以吸收HCl、H2O和CO2及反应前后元素质量不变分析；
（5）根据碳与氧化铜反应生成铜、氧化亚铜和二氧化碳分析