实验十八 碳还原氧化铜实验
【实验步骤】
1．连接装置
2．检查装置的气密性。
3．点燃加热尾气的酒精灯。
4．通入CO，排除串联装置中的空气，防止爆炸。
5．加热CuO。
6．停止加热CuO。
7．通入CO，排净残留在串联装置中的空气。
8．停止点燃尾气。
【实验现象】
①黑色固体变成红色 ②导管口有气泡冒出 ③澄清石灰水 ( https: / / baike. / item / %E7%9F%B3%E7%81%B0%E6%B0%B4 / 7723078 fromModule=lemma_inlink" \t "_blank )变浑浊
【实验结论】
红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁，一氧化碳在高温条件下得到了氧，生成了二氧化碳。
【注意事项】
实验结束时应该先撤离导管，再熄灭酒精灯，防止倒吸现象。
一、单选题
1．如图是一氧化碳和氧化铜后应制取铜的实验有关说法错误的是（ ）
A．实验中一氧化碳体现了还原性
B．实验中观察到玻璃管内固体由黑色变为红色
C．酒精灯II的作用是处理尾气，防止有毒气体排放
D．实验开始时应先点燃酒精灯I，再点燃酒精灯II
2．碳还原氧化铜如图所示，判断该反应发生的现象是（ ）
A．被加热试管的管口有无色液滴 B．生成无色气体
C．导管口冒气泡 D．固体由黑色变红色
二、多选题
3．如图为一氧化碳还原氧化铜的实验，下列说法正确的是（ ）
A．先用酒精灯预热硬质玻璃管，然后再通一氧化碳
B．硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为CO+CuOCu+CO2
C．该反应中的还原剂是氧化铜
D．本实验的不足之处是缺少尾气处理
三、综合题
4．木炭还原氧化铜实验后的混合粉末中可能含有铜、氧化铜、木炭粉，某化学小组同学设计回收铜的方案如下：
(提示：木炭不与稀硫酸反应)
（1）滤渣I中一定含有的物质是 。
（2）滤液I中的阳离子有 (填离子符号)。
（3）滤液Ⅱ中的溶质为 (填写化学式)。
（4）反应③的化学方程式为 。
四、实验探究题
5．某同学设计如图所示的实验装置，进行一氧化碳还原氧化铜的实验。试回答：
（1）该装置存在的一个主要问题是 你的改进方法是 。
（2）实验开始时，是先给氧化铜加热，还是先通入一氧化碳？ 。
（3）实验过程中，图中A处能观察到的实验现象是 发生反应的化学方程式为 B中观察到的实验现象说明什么？ 。
6．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，直接用铝箔纸包裹。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。
7．氢冶金是指使用氢气替代煤炭冶炼金属，实现零碳排放。我们在化学实验室，可以用氢气还原氧化铜制得少量金属铜。
（1）通氢气的导管是 (选填字母)。
导管应伸入到试管 部，试管口略向下倾斜的原因是 。
（2）足量的氢气还原氧化铜的化学方程式为 ，反应结束立即取出固体，发现其中还混有黑色粉末，分析产生此现象的主要原因 。
（3）为实现零碳排放，请改进上述装置，并说明理由 。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A、 实验中一氧化碳体现了还原性 ，不符合题意；
B、 实验中一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，观察到玻璃管内固体由黑色变为红色 ，不符合题意；
C、实验尾气中含有CO会污染空气，CO有可燃性，酒精灯II的作用是处理尾气，防止有毒气体排放 ，不符合题意；
D、实验时要先通CO排除装置内空气，然后再加热进行反应， 实验开始时应先点燃酒精灯II，再点燃酒精灯I ，符合题意；
故选D。
【分析】根据一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳及操作步骤分析。
2．【答案】D
【解析】【解答】A、氧化铜和碳高温反应生成铜和二氧化碳，无水生成，试管口无无色液滴，或无色液滴可能是药品中所含的水蒸发后液化形成，不能说明有新物质生成，不能判断该反应发生，不符合题意；
B、无法直接观察到有无色气体生成，可通过澄清石灰水变浑浊判断有二氧化碳生成，从而判断发生了该反应。不符合题意；
C、导管口冒气泡可能是加热时空气膨胀排出试管，无法判断发生了该反应。
D、固体由黑色变红色，说明已经生成了铜，可以判断发生了该反应。
故答案为：D。
【分析】根据碳和氧化铜高温生成铜和二氧化碳进行分析。
3．【答案】B,D
【解析】【解答】A、进行该实验时，应实验开始先通入一氧化碳，然后加热氧化铜，目的是排尽试管内空气，防止发生爆炸，故A不符合题意；
B、硬质玻璃管内发生的反应是一氧化碳还原氧化铜得到铜单质和二氧化碳，化学方程式为CO+CuOCu+CO2，故B符合题意；
C、该反应是一氧化碳还原氧化铜得到铜单质和二氧化碳，还原剂是一氧化碳，故C不符合题意；
D、该实验中，可能有没有参与反应的一氧化碳排放到空气，CO有毒，所以实验的不足之处是缺少尾气处理，故D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】根据一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，一氧化碳具有还原性和可燃性进行分析。
4．【答案】（1）铜或Cu
（2）H+、Cu2+
（3）FeSO4
（4）(答案合理即可)
【解析】【解答】（1）木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，故混合粉末中一定含铜，可能含氧化铜和木炭粉，向混合粉末中加入过量稀硫酸，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，木炭粉和铜与稀硫酸不反应，故滤渣I中一定含有的物质是铜；
（2）滤液I中含硫酸铜和过量的硫酸，故阳离子有：Cu2+、H+；
（3）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故滤液Ⅱ中的溶质为FeSO4；
（4）滤渣Ⅱ中含反应生成的铜和过量的铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铜和稀硫酸不反应，故试剂甲可能为硫酸，故反应③的化学方程式为：。
【分析】（1）根据木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，铜不与酸反应分析；
（2）滤液I中溶质成分确定所含阳离子分析；
（3）根据铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气分析；
（4）根据铜不与稀硫酸反应，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气分析。
5．【答案】（1）实验装置最后没有尾气处理装置；实验装置最后放一盏点燃的酒精灯(答案不唯一，合理即可)
（2）先通入一氧化碳
（3）黑色粉末变为红色；；A装置里发生的反应，生成物中有二氧化碳
【解析】【解答】（1）①由于一氧化碳有毒，扩散到空气中能够污染环境，所以，该装置存在的一个主要问题是：没有尾气处理，故填写：实验装置最后没有尾气处理装置；
②改进方法是：在尾气处加一个点燃的酒精灯或用一个气球收集等，故填写：实验装置最后放一盏点燃的酒精灯(答案不唯一，合理即可)。
（2）由于一氧化碳气体是可燃性气体，所以在要先通入一氧化碳气体使装置中的空气排净，然后再加热，防止气体不纯，加热时发生爆炸，故填写：先通入一氧化碳。
（3）①一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，装置A中观察到的现象是氧化铜被还原为铜，即图中A处能观察到的实验现象是黑色粉末变为红色，故填写：黑色粉末变为红色；
②一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，化学反应方程式为：，故填写：；
③澄清石灰水中通入二氧化碳，会变浑浊，因此，当观察到B装置中澄清石灰水变浑浊，说明A装置里发生的反应，生成物中有二氧化碳，故填写：A装置里发生的反应，生成物中有二氧化碳。
【分析】（1）根据一氧化碳有毒污染空气进行分析；
（2）根据一氧化碳的可燃性进行分析；
（3）根据一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳进行分析。
6．【答案】（1）不变红色
（2）
（3）
（4）控制变量作对比实验；接触面积
【解析】【解答】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：。
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；故填：控制变量作对比实验；。
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
7．【答案】（1）c；底；避免冷凝水回流，导致试管破裂
（2）H2+CuOCu+H2O；灼热的铜被空气中的氧气氧化为黑色的氧化铜
（3）使用氢气燃烧替代酒精灯，因为酒精燃烧产生二氧化碳
【解析】【解答】(1)导管要伸到试管底部，方便排出装置中的空气，而且因持续通入氢气且过量故不能用试管塞塞住试管口，防止试管内压力过大，
故答案为：用导管c；导管应伸入试管的底部；氢气与氧化铜反应生成铜与水，为防止冷凝水回流炸裂试管，故需要将试管口向下倾斜；
(2)氢气与氧化铜加热后反应生成铜与水，化学反应方程式为H2+CuOCu+H2O；铜能与氧气在加热的情况下反应生成黑色的氧化铜，故观察到其中混有黑色的粉末是因为灼热的铜被空气中的氧气氧化为黑色的氧化铜；
(3)酒精灯中的乙醇燃烧会产生二氧化碳，氢气与氧气燃烧生成水，故为了实现零碳排放，可以使用氢气燃烧替代酒精灯。
【分析】（1）根据氢气的性质、实验特点分析；给固体药品加热时试管口向下倾斜；
（2）氢气还原氧化铜生成铜单质；铜已被氧化（在温度很高的情况下）；
（3）根据酒精燃烧的产物分析。
实验流程
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精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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