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第 11 講金屬綜合（二）
課堂精講
題型一：還原氧化銅實驗題
1122680301625【例 1】如圖，甲和乙分別是氫氣和一氧化碳還原氧化銅的實驗，相同之處在（ ）
都能說明氫氣和一氧化碳具有還原性和可燃性
都能通過觀察試管、玻璃管內物質顏色的變化判斷反應是否發生C．都應先使試管、玻璃管均勻受熱，再通入氣體，以防止發生爆炸D．氫氣和一氧化碳都將氧化銅變成游離態的銅，都發生了置換反應
【答案】B
【解析】A、一氧化碳、氫氣都能與氧化銅反應說明具有還原性，甲中不能說明氫氣具有可燃性，乙中最后一氧化碳燃燒可以說明一氧化碳具有可燃性，故 A 錯。
B、甲中氫氣與氧化銅反應生成銅和水，試管內現象是黑色固體變為紅色，乙中一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，玻璃管內現象是黑色固體變為紅色，所以都能通過觀察試管、玻璃管內物質顏色的變化判斷反應是否發生，故 B 正確。
C、甲、乙兩實驗中，都應先通入氣體，再使試管、玻璃管均勻受熱，以防止發生爆炸，故 C 錯。
D、氫氣與氧化銅反應生成銅和水，屬于置換反應；一氧化碳與氧化銅反應生成銅和二氧化碳， 反應物均為化合物，不屬于置換反應，故 D 錯。
故選：B。
【變式訓練】
1503680310515甲和乙分別是氫氣和一氧化碳還原氧化銅的實驗，下列有關說法正確的是（ ）
甲、乙兩實驗中，氫氣和一氧化碳都將氧化銅變成游離態的銅，都發生了置換反應
乙實驗只能通過澄清石灰水是否變渾濁判斷反應是否發生
甲、乙兩實驗中，都應先使試管、玻璃管均勻受熱，再通入氣體，以防止發生爆炸 D．甲實驗試管口向下傾斜可防止反應生成的水倒流
【答案】D
【解析】A．一氧化碳與氧化銅在加熱的條件下反應生成銅和二氧化碳，反應物是兩種化合物，不屬于置換 反應，故錯誤。
乙實驗中還會觀察到黑色的粉末慢慢變成紅色，來判斷反應的發生，故錯誤；
兩實驗都影響顯通入一段時間的氣體，以排凈裝置內的空氣，再進行加熱，以免發生爆炸， 故錯誤；
氫氣還原氧化銅生成水，為了防止冷水倒流回試管底部將試管炸裂，所以試管口應略向下傾斜，故正確；
故選：D。
氫氣還原氧化銅的實驗裝置可以選擇圖中的 （填“A”或“B”）。若改用一氧化碳還原氧化銅， 還能用上述你所選的裝置嗎？請說出理由 。
2646680247650請寫出 CO 還原 CuO 的化學方程式 。
【答案】A；不能，反應物是有氣體，生成物也有氣體；CO+CuO Cu+CO2
【解析】為了防止氫氣、氧氣混合發生爆炸，裝有氧化銅的試管不能用橡皮塞，導氣管要一直伸到集氣瓶底部，既有利于空氣的排出，有利于氫氣和氧化銅接觸；一氧化碳和氧化銅在加熱條件下生成銅和二氧化碳，由于一氧化碳是可燃性氣體，且有毒，因此不能在試管中反應，應該在玻璃管中進行，一邊通一氧化碳，在另一便需要尾氣處理。
如圖所示是氫氣和氧化銅反應的實驗裝置圖．請分析回答：
整個實驗過程合理的操作順序是 （填字母序號）
A．加熱 B．通氫氣 C．停止加熱 D．停止通氫氣
2961005558800在實驗過程中但看到的現象是 ，氫氣和氧化銅反應能產生土紅色的中間產物 Cu2O，寫出生成 Cu2O 的反應方程式 ，這個反應體現了氫氣的 。
【答案】（1）氫氣具有可燃性，如果不純就有爆炸的危險，所以在加熱前要先通入氫氣，排出試管中的空 氣，然后再加熱；為防止生成的銅重新被氧化，實驗結束時要先熄滅酒精燈，繼續通入氫 氣．故答案為：BACD；
（2）黑色氧化銅變成紅色的物質，說明氫氣還原了氧化銅，生成銅單質；氫氣和氧化亞銅反應 生成銅和水；氫氣得到氧是還原劑，具有還原性．
故答案為：黑色粉末變紅，2CuO+H2 Cu2O+H2O，還原性．
2084705620395金屬冶煉就是要把金屬從化合態變成游離態，使金屬氧化物還原成金屬單質，如圖為有關實驗室用一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置，裝置乙中的溶液為澄清石灰水，請回答與該實驗有關的問題：
實驗時，從甲裝置的玻璃管中觀察到的現象是
裝置乙中發生反應的化學方程式是

反應前
氧化銅完全反應后
Ⅰ組
洗氣瓶和石灰水的質量為 185g
洗氣瓶和瓶內物質的總質量為 187g
Ⅱ組
玻璃管和氧化銅樣品的質量為 57.9g
玻璃管和玻璃管內物質的質量為 56.1g
現有含雜質的氧化銅樣品 10g（假設雜質不參加反應），為測定該樣品中氧化銅的質量分數，某同學用如圖所示的裝置進行實驗，得到下列兩組數據：
關于這兩組數據，下列說法不正確的是 （選填相關的字母）
A．玻璃管中固體減少的質量即為氧化銅中氧元素的質量B．利用這兩個數據都可以計算出樣品中氧化銅的質量分數
裝置乙中石灰水增重的質量與反應產生二氧化碳的質量不相等
如果實驗稱量很準確，則玻璃管中固體減少的質量應等于裝置乙中石灰水增重的質量
通過計算該樣品中氧化銅的質量分數為 ．
【答案】①一氧化碳還原氧化銅，把黑色氧化銅還原成紅色的銅，故應填：黑色固體變成紅色；
②裝置乙中發生反應是二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀；一氧化碳燃燒生成二氧化碳； 化學方程式是：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O，2CO+O2 2CO2；
③A、玻璃管中氧化銅還原成銅，固體減少的質量是氧元素的質量，故 A 正確；
B、第一組數據裝置乙中石灰水增重的質量和反應產生二氧化碳的質量不相等，且裝置中本身 含有二氧化碳，因此不能計算氧化銅的質量分數，但第二組數據可以通過氧元素的質量計算出氧化銅的質量，進而計算氧化銅的質量分數，故 B 錯誤；
C、澄清石灰水一般用于檢驗二氧化碳，但不能保證將二氧化碳完全吸收，故 C 正確；
D、玻璃管中固體減少的質量是氧元素的質量（也就是二氧化碳和一氧化碳的質量差），如果 實驗稱量很準確裝置乙中石灰水增重的質量是反應生成的二氧化碳的質量，故 D 錯誤． 故選：BD；
④因為反應前玻璃管和固體樣品的質量是 57.9g，反應結束后玻璃管和固體樣品的質量是 56.1g，質量減少 1.8g，設該反應中參加反應的 CuO 為 x，則
CO+CuO Cu+CO2 固體質量變化
80 64 80﹣64＝16
x 1.8g
解答 x＝9g 所以 CuO 質量分數＝×100%＝90%； 故答案為：90%．
如圖為某同學設計的氫氣還原氧化銅的微型實驗裝置，微型滴管內裝稀硫酸．
實驗時應先擠壓微型滴管，還是先點燃微型酒精燈？ 。
寫出 CuO 發生變化的化學方程式 。
3113405118745
【答案】（1）可燃性氣體在加熱或點燃前都不能混有氧氣，所以實驗時都應該先先擠壓微型滴管讓稀硫酸與鋅反應產生氫氣排凈容器內的空氣而后再加熱，這主要是防止發生爆炸，故答案為： 先擠壓微型滴管；
（2）氧化銅與氫氣反應生成銅和水，反應的化學方程式為：CuO+H2 Cu+H2O；故答
案為：CuO+H2 Cu+H2O；
實驗室有 CuO 和銅粉的混合物．要測定該樣品中氧化銅的質量分數，小亮用“鹽酸與鋅反應生成的氫氣還原氧化銅，再稱取所得銅的總質量”的實驗方法進行測定。部分實驗裝置如圖所示，請你幫助小亮在進行實驗時遇到的困惑：
對硬質玻璃管加熱前如何檢驗空氣是否已經排盡 。
在制氫氣裝置與硬質玻璃管之間是否需要連接除雜裝置，請說明理由 。
3009900118745
【答案】（1）檢驗通過硬玻璃管的氫氣純度，裝置出來的氫氣純則說明空氣已排凈；
需要，因鹽酸易揮發，與氧化銅反應影響實驗；
【解析】（1）檢驗空氣已經排盡的方法為檢驗通過硬玻璃管的氫氣純度，裝置出來的氫氣純則說明空氣已排凈，
（2）金屬鋅和鹽酸反應生成的氫氣中混有氯化氫雜質，氯化氫可以與氧化銅反應，會影響實驗， 所以需要除雜；
Cu 可以形成化合價為+2 和+1 的化合物．其中+1 價化合物稱為亞銅化合物．
寫出下列物質的化學式：氫氧化銅 ，氧化亞銅 。
高溫時，氧化銅可被木炭還原為銅，反應的化學方程式是 。
3027680497840氧化亞銅是一種紅色粉末．加熱時，氧化亞銅能與氧氣發生化合反應，反應的化學方程式是 ； 利用這一性質可檢驗氮氣中是否含有氧氣（裝置如圖所示），判斷氮中含有氧氣的現象是 。
【答案】（1）已知銅為+2 價，亞銅為+1 價，OH 為﹣1 價，根據正價前，負價后，先將 Cu 和 OH 按順序排好 Cu OH，然后把化合價標在各自的正上方，交叉可得化學式 Cu（OH）2．同樣的方法得到 Cu2O，由化合物中化合價代數和為零的原則，可檢驗該化學式是否正確．
故答案為：Cu（OH）2；Cu2O；
根據反應物是木炭和氧化銅、反應條件是高溫、生成物是銅和二氧化碳寫出木炭還原氧化 銅的化學反應式．
故答案為：C+2CuO 2Cu+CO2↑；
根據題干信息加熱時，氧化亞銅能與氧氣發生化合反應，寫出化學反應式并配平即可．所以化學反應式是：2Cu2O+O2 4CuO；因紅色氧化亞銅與氧氣反應生成黑色氧化銅， 而氮氣一般不與其他物質反應，所以要檢驗氮氣中是否含有氧氣，可以用如圖裝置檢驗， 當我們看到紅色粉末變成黑色，說明有氧氣．
故答案為：2Cu2O+O2 4CuO；紅色粉末變成黑色．
2247900532130某學校課外活動小組用 3g 少量 CO2 的 CO 的混合氣體做 CO 還原 CuO 實驗，實驗裝置如圖，實驗數據記錄如下表，假定每個反應都完全進行：試計算該實驗參加反應的 CO 的質量分數。
實驗記錄表
實驗裝置代號
A
B
D
實驗前總質量（g）
100
100
100
實驗后總質量（g）
100.5
100.5
102.2
【答案】該實驗參加反應的 CO 的質量分數為 70%。
【解析】A 裝置增加的質量為 100.5g﹣100g＝0.5g，B 中增重的質量來自 A 中的氫氧化鈉溶液，故若是水分不出來，則 A 中應該增重 0.5+0.5g＝1.0g，故混合氣體中二氧化碳的質量為 1.0g，生成二氧化碳的質量為 102.2g﹣100g＝2.2g，設參加反應的一氧化碳的質量為 x
CuO+CO Cu+CO2
28 44
x 2.2g
x＝1.4g
故混合氣體中一氧化碳的質量為：3g﹣1.0g＝2.0g
該實驗參加反應的 CO 的質量分數為：×100%＝70%
右圖所示為氫氣還原氧化銅的實驗裝置：
實驗過程要注意：通氫氣前氣體必須驗純，且在加熱前必須先 ，防止發生爆炸。這是因為氫氣具有 性。
某同學按照要求規范地進行實驗，在實驗后發現所得的固體中除有一種紅色光亮物質外，還有一種磚紅色物質，后在查閱有關資料時，找到這樣的敘述，氫氣還原氧化銅的反應分兩步進行：
第一步：氫氣+氧化銅 氧化亞銅+水；第二步：氫氣+氧化亞銅（磚紅色） 銅+水
根據上述知識，該同學在這次實驗中得到磚紅色物質最可能的一項原因是 。（填序號）
3141980257175①部分氧化銅沒有被還原 ②反應中加熱時間不夠 ③停止加熱后，又被氧化為氧化亞銅。
【答案】（1）由于氫氣具有可燃性，不純時加熱或點燃可能產生爆炸，故在加熱前必須通一段時間的氫氣， 以排盡裝置內的空氣，故填：通一會兒氫氣；可燃。
（2）根據提供的信息可以看出，若通入的氫氣量不足加熱的程度不夠，則會產生氧化亞銅，故 填：②。
如圖所示為氫氣和氧化銅反應的實驗裝置：
在此實驗中，氫氣表現出的化學性質是 性．
在實驗操作過程中強調一些注意事項：比如通氫氣前氣體必須驗純；導氣管需要通到試管底部；這 兩個步驟是由于氫氣具有 的化學性質， 為此還有一實驗步驟需要注意， 實驗開始先 ，再 ，防止發生爆炸．

某同學按照要求規范的進行實驗，在實驗后發現所得的固體中除有一種紅色光亮物質外，還有一種磚紅色物質，后在查閱有關資料時，找到這樣的敘述，氫氣還原氧化銅的反應分兩步進行：
第一步：氫氣+氧化銅 氧化亞銅（磚紅色）+水 第二步：氫氣+氧化亞銅 銅+水
2884805612775根據這個知識，請分析該學生在這次實驗中所得該磚紅色物質的原因可能是（填序號） ．① 部分氧化銅沒有被還原 ②反應中加熱時間不夠 ③停止加熱后，又被氧化為氧化亞銅．
【答案】（1）氫氣得到氧是還原劑，具有還原性．故答案為：還原；
氫氣具有可燃性，可燃性氣體與空氣混合遇明火有爆炸的危險，所以通氫氣前氣體必須驗 純；導氣管需要通到試管底部；實驗開始先通入氫氣，再點燃酒精燈，防止發生爆炸．
故答案為：可燃性；通入氫氣；點燃酒精燈．
氧化銅是黑色，氧化亞銅是磚紅色，所以①部分氧化銅沒有被還原，應該得到黑色粉末；
②反應中加熱時間不夠，生成磚紅色的氧化亞銅；③停止加熱后，又被氧化為氧化銅而不是氧化亞銅．所以該學生在這次實驗中所得該磚紅色物質的原因可能是②．故答案為：②．
下面是三套還原氧化銅的實驗裝置圖：
1475105115570
通過分析比較回答下列問題：
判斷丙圖實驗是否完成的最佳實驗現象是： ；
甲裝置中通氫氣的導管插入到試管底部氧化銅粉末的上方，其目的是： ；
乙圖實驗裝置中，有一個明顯的不足是： ；
若要將乙裝置改裝成 H2 還原灼熱氧化銅的實驗裝置來測定水的組成，你的改裝方法是： ．
【答案】（1）導管口不再有新的氣泡生成；
便于排盡空氣，防止發生爆炸；同時使氫氣與氧化銅粉末充分接觸；
一氧化碳有毒，裝置中沒有尾氣處理裝置，應在 a 處連接點燃裝置或收集裝置；
將裝有澄清石灰水的大試管改成裝有無水氯化鈣的 U 型管．
【解析】（1）碳和氧化銅在高溫的條件下反應生成銅和二氧化碳，所以判斷丙圖實驗是否完成的最佳實驗 現象是：導管口不再有新的氣泡生成；氫氣可燃燒，點燃不純的氫氣可能會發生爆炸，裝置中的氣體導管已插入到試管底部藥品的上方，是為了便于在加熱前，通入的 H2 將試管中的空氣排盡，防止爆炸；
一氧化碳有毒但能燃燒生成二氧化碳，所以不能直接排放要收集再利用或點燃；
測定水的組成就需要知道生成水的質量，無水氯化鈣有吸水性，所以改裝方法是：將裝有澄 清石灰水的大試管改成裝有無水氯化鈣的 U 型管．
題型二：還原氧化鐵實驗題
【例 2】小陳在進行 CO 與 Fe2O3 反應的實驗時，觀到如下現象：紅色粉末變黑，澄清石灰水變渾濁，硬質玻璃管內固體質量減小，裝有澄清石灰水的裝置質量增加。對于上述實驗現象的分析錯誤的是（ ）
一氧化碳具有還原性
生成的黑色物質能被磁鐵吸引
本實驗如果要制得 5.6gFe，則通入 CO 的質量要遠大于 4.2g D．硬質玻璃管內減小的質量等于裝有澄清石灰水裝置增加的質量
【答案】D
【解析】一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，一氧化碳具有毒性，需要尾氣處理，所以
A、一氧化碳與金屬氧化物反應生成二氧化碳和金屬單質，所以一氧化碳具有還原性，故 A 正確；
B、鐵和可以被磁鐵吸引，一氧化碳和氧化鐵高溫生成鐵，所以生成的黑色物質能被磁鐵吸引， 故 B 正確；
C、一氧化碳在實驗開始，實驗結束都需要通入一氧化碳，所以本實驗如果要制得 5.6gFe，則通入 CO 的質量要遠大于 4.2g，故 C 正確；
D、二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，硬質玻璃管內減小的質量和參加反應的一氧化碳的質量等于裝有澄清石灰水裝置增加的質量，故 D 錯誤。
故選：D。
【變式訓練】
實驗室里，用如圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質．關 于該實驗下列說法錯誤的是（ ）
實驗時，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成
實驗結束，玻璃管中紅色粉末變成黑色，該產物不一定是鐵C．為了減少空氣污染，應增加尾氣處理裝置
D．反應結束，玻璃管中固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成
【答案】D
【解析】A．二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，實驗過程中，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有 二氧化碳生成，故選項說法正確。
一氧化碳具有還原性，與氧化鐵中的氧結合生成二氧化碳，反應后玻璃管中的固體物質的質 量比反應前減少了，不一定能證明一定有鐵生成，也可能生成了四氧化三鐵、氧化亞鐵等， 故選項說法正確。
一氧化碳有毒，會污染空氣，為了減少空氣污染，需要增加尾氣處理裝置，故選項說法正確。 D．一氧化碳具有還原性，與氧化鐵中的氧結合生成二氧化碳，反應后玻璃管中的固體物質的質
量比反應前減少了，不一定能證明一定有鐵生成，也可能生成了四氧化三鐵、氧化亞鐵等， 故選項說法錯誤。
故選：D。
某實驗小組模擬高爐煉鐵的化學反應原理進行實驗，其裝置如圖所示。
2189480126365
（1）實驗裝置中用到的玻璃儀器有（寫出兩種） ， 。
（2）B 處化學方程式是 。
（3）實驗時要先通入一氧化碳再加熱，這樣做的目的是 。
【答案】（1）該裝置中的玻璃儀器有酒精燈、試管、硬質玻璃管等；故填：酒精燈；試管；
（2）B 處的氫氧化鈣與二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓
+H2O；
（3）一氧化碳具有可燃性，若不純時加熱或點燃易發生爆炸，所以實驗時要先通入一氧化碳排 凈裝置內的空氣后再加熱；故填：排盡原有空氣，防止一氧化碳與氧氣混合爆炸。
在實驗室里可以利用如圖裝置制得鐵．
實驗過程中，玻璃管內可以觀察到的現象是 ，發生反應的化學方程式為 ．
實驗結束時，要繼續通入一氧化碳，直到玻璃管冷卻，這是為了 ．
此實驗裝置的不足之處是 ．
【答案】（1）氧化鐵與一氧化碳在高溫條件下生成鐵和二氧化碳，觀察到玻璃管內的紅色粉末慢慢變成黑 色；故答案為：紅色粉末慢慢變成黑色；Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
若先停止通一氧化碳，再停止加熱，會使石灰水倒吸到玻璃管內，使試管炸裂，剛還原出 來的鐵也會再次被氧化，所以實驗結束后要繼續通入一氧化碳直到裝置冷卻，故填：防止鐵被重新氧化，石灰水倒吸炸裂玻璃管；
尾氣中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以一定要進行尾氣處理，該裝置缺少尾氣處理 裝置；故填：缺少尾氣處理裝置．
1828800222250鋼鐵是生活之中使用最多的金屬材料．如圖為實驗室煉鐵的裝置圖．
（1）實驗過程中，先要進行的是 （填Ⅰ或Ⅱ） Ⅰ．加熱 Ⅱ．通一氧化碳
（2）A 中 可觀察到的現象是 變為銀白色，此反應的化學方程式為 ；將反應后的氣體通過裝置 B 和 C，收集較純凈的 CO 并循環使用，B 中應盛放的試劑是 濃溶液。
有同學提出，灼燒可使鋼中的碳轉化為二氧化碳，鋼樣品的質量會減輕。但是他們將一定量的鋼樣 品灼燒后，發現質量反而增加了，其原因是 。
【答案】（1）Ⅱ；
紅色；3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；氫氧化鈉；
鋼中含碳量少，所以碳減少的質量遠小于鐵轉化為氧化物時增加的質量．
【解析】（1）一氧化碳和空氣的混合氣點燃，可能發生爆炸，所以實驗過程中，先要進行的是Ⅱ；
（ 2 ） 一 氧 化 碳 和 氧 化 鐵 在 高 溫 的 條 件 下 生 成 鐵 和 二 氧 化 碳 ， 化 學 方 程 式 為 ： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，所以 A 中 可觀察到的現象是紅色變為銀白色，二氧化碳會與氫氧化鈉反應，所以收集較純凈的 CO 并循環使用，B 中應盛放的試劑是氫氧化鈉濃溶液；
鋼在灼燒時，由于含碳量較小，其質量會遠小于鐵轉化為氧化物增加的質量，因此灼燒后質量反而增加．
2075180278765在實驗室里，可以利用如圖裝置制得鐵。
（1）A 處玻璃管內所發生反應的化學方程式為 ；
（2）B 處試管內所發生反應的化學方程式為 ；
（3）C 處酒精燈的作用是 。
【 答案】（ 1 ） 在高溫的條件下， 一氧化碳與四氧化三鐵反應生成鐵和二氧化碳； 故填：
4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2；
二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水；故填：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；
因為尾氣中的一氧化碳有毒，直接排放會造成空氣污染，所以加一盞點燃的酒精燈將有 毒的一氧化碳轉化為無毒的二氧化碳；故填：點燃尾氣，將有毒的一氧化碳轉化為無毒的二氧化碳。
科學興趣小組成員就一氧化碳還原氧化鐵實驗作了綠色化改進后制取單質鐵如圖
關閉 K1、開啟 K2，可以驗證 CO 還原 Fe2O3 的產物．
①在裝置連接完成后，實驗的第一個步驟是 。
②老師指出裝置存在安全隱患，應如何改進？ 。
關閉 K2 開啟 K1，將 d 連接 a，①已知 c 瓶裝濃硫酸，b 瓶中應裝 （填序號）。
A．澄清石灰水 B．氫氧化鈉溶液 C．石蕊溶液 D．碳酸鈉溶液
②d 連接 a 的目的 ．
233299092710
【答案】（1）①關于氣體的實驗，實驗前必須對裝置進行氣密性檢驗，氣密性良好是實驗成功的基礎． 故填：氣密性檢驗．
②一氧化碳是有毒的氣體，故需要在 d 后加一個燃著的酒精燈，防止一氧化碳污染空氣． 故填：d 后加一個燃著的酒精燈．
（2）①b 瓶中應裝的是氫氧化鈉溶液，以吸收二氧化碳．故填：B．
②d 連接 a 能防止一氧化碳排放到空氣中，防止污染空氣，故填：防止一氧化碳排放到空氣中．
早在春秋戰國時期，我國就開始生產和使用鐵器．工業煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應．某 化學興趣小組利用如圖裝置進行實驗探究．請按要求填空：
寫出 CO 還原 Fe2O3 的化學方程式 ；
實驗中盛澄清石灰水的試管中可觀察到的現象是 ；
右邊導氣管口放置點燃的酒精燈的目的是 ；
2113280287020實驗開始時要先通入 CO，原因是 ．
【答案】（1）一氧化碳能與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，故填：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2；
二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，故可以觀察到石灰水變渾濁的現象，故填：石灰水變渾 濁；
一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會污染空氣，利用一氧化碳的可燃性采用點燃的方法 處理一氧化碳，可以防止污染空氣，故填：進行尾氣處理，防止污染空氣；
一氧化碳是可燃性氣體，不純時點燃或加熱會產生爆炸，加熱前通入一氧化碳能將裝置內的 空氣排出，防止加熱時產生爆炸，故填：排出裝置內的空氣，防止加熱產生爆炸．
1990090213995鋼鐵是生活之中使用最多的金屬材料．如圖為實驗室煉鐵的裝置圖．
實驗過程中，先要進行的是 （填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳．
赤鐵礦粉的主要成分是氧化鐵，此反應的化學方程式為 ；將反應后的氣體通過裝置 B 和 C， 收集較純凈的 CO 并循環使用，B 中應盛放的試劑是 濃溶液．
有同學提出，灼燒可使鋼中的碳轉化為二氧化碳，鋼樣品的質量會減輕。但是他們將一定量的鋼樣 品灼燒后，發現質量反而增加了，其原因是 。
【答案】（1）Ⅱ；（2）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，氫氧化鈉；
（3）鋼中含碳量少，所以碳減少的質量遠小于鐵轉化為氧化物時增加的質量．
【解析】（1）一氧化碳和空氣的混合氣點燃，可能發生爆炸，所以實驗過程中，先要進行的是Ⅱ；
（ 2 ） 根據一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳， 化學方程式為： 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2，二氧化碳會與氫氧化鈉反應，所以收集較純凈的 CO 并循環使用，B 中應盛放的試劑是氫氧化鈉濃溶液；
（3）鋼在灼燒時，由于含碳量較小，其質量會遠小于鐵轉化為氧化物增加的質量，因此灼燒后 質量反而增加．
題型三：圖像題
【例 3】某溶液含有 Cu（NO3）2 和 AgNO3，現向其中加入一定量的鋅粉進行處理，并繪制參加反應的鋅與溶液中溶質種類的關系圖（如圖所示），下列說法中不正確的是（ ）
54673508510270
Cu 的活動性比 Ag 強，只用鹽酸無法探究兩者活動性強弱
當溶質種類為 1 種時，金屬單質種類可能為 1 種
c～d 間（不含兩點）的溶液中金屬離子為 Zn2+、Cu2+
從 m1 變化到 m2 時，溶液中硝酸銅的質量分數變大
【答案】B
【解析】鋅粉加入 Cu（NO3）2 和 AgNO3 的混合液中，鋅粉會先和 AgNO3 發生反應，后跟 Cu（NO3）2 發生反應。
A、由金屬活動順序表可知：銅和銀都排在氫的后面，所以滴加鹽酸后兩者均不能與鹽酸反應， 所以無法無法探究兩者活動性強弱，故說法正確；當溶質種類為兩種時，硝酸銀全部被置換為銀，硝酸銅可能有部分被置換為銅，金屬單質的種類可能是 2 種，故正確；
B、當溶質種類為 1 種時，表明溶液中的硝酸銀和硝酸銅全部參加反應，這種溶質應該是硝酸鋅，
從而可知金屬單質至少兩種，不可能為 1 種，故說法錯誤；
C、c～d 間（不含兩點）的溶液中金屬離子是兩種，則這兩種一定是 Zn2+、Cu2+，此時Ag+已經被完全置換了出來，故說法正確
D、當參加反應的鋅的質量為 m1﹣m2 時，溶液中溶質的種類為三種，表明硝酸銀沒有全部被置換出來，硝酸銅沒有參加反應，溶液中硝酸銅的質量相等，但是溶液的質量會隨著鋅置換出硝酸銀中的銀而不斷小，故硝酸銅的質量分數會逐漸升高，故說法正確；
故選：B。
【變式訓練】
室溫下，Mg、Fe、Zn 三種大小相同的金屬片分別與相同濃度的稀硫酸反應，其發生反應的質量關系如圖所示，下列推理合理的是（ ）
反應速率：Mg＞Fe＞Zn
消耗的金屬質量：Mg＜Zn＜Fe
反應生成氫氣質量：Mg＞Fe＞Zn D．反應后溶液質量：Mg＜Fe＜Zn
【答案】D
【解析】鎂、鋅、鐵和硫酸反應的化學方程式和質量比為：
Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑ 24 98 2
Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 65 98 2
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ 56 98 2
A、由金屬活動性順序表可知，反應速率：Mg＞Zn＞Fe，故錯誤； B、由方程式可知，消耗的金屬質量：Mg＜Fe＜Zn，故錯誤；
C、由于酸的質量相同，反應生成氫氣質量相等，故錯誤；
D、由方程式可知，消耗的金屬質量：Mg＜Fe＜Zn，又生成的氫氣質量相等，因此反應后溶液的 質量為 Mg＜Fe＜Zn，故正確。
故選：D。
4791075266700向一定質量 AgNO3 和 Cu（NO3）2 的混合溶液中加入 Zn，溶液質量與加入 Zn 的質量關系如圖所示， 下列說法錯誤的是（ ）
A．a 點溶液中的溶質有 3 種
B．c 點溶液中溶質為 Zn（NO3）2
若取 b～c 段溶液，滴加稀鹽酸，不會產生白色沉淀
取 d 點時的固體，加入稀鹽酸，無氣泡產生
【答案】D
【解析】在金屬活動性順序中，Zn＞Cu＞Ag，向一定質量 AgNO3 和 Cu（NO3）2 的混合溶液中加入 Zn， 與兩種溶質依次發生反應
Zn+2AgNO3＝Zn（NO3）2+2Ag 65 216
所以析出銀的過程是溶液質量減少的過程；
Zn+Cu（NO3）2＝Zn（NO3）2+Cu 65 64
所以析出銅的過程是溶液質量增加的過程
A、在 a 點時，硝酸銀沒有全部參加反應，溶液中含有硝酸銀、硝酸銅和生成的硝酸鋅，溶質是三種，故 A 正確；
B、c 點時硝酸銅恰好完全反應，溶液中只有硝酸鋅，故 B 正確；
C、b～c 段是硝酸銀全部參加反應完后鋅和硝酸銅反應的過程，因此滴加稀鹽酸，不會產生沉淀， 故 C 正確；
D、d 點時鋅過量，因此加入稀鹽酸會產生氫氣，故 D 錯誤； 故選：D。
向含有和 Cu（NO3）2 和 AgNO3 的混合溶液中加入一定量的鐵粉，并繪制參加反應的鐵與溶液中溶質2989580274955種類的關系圖（如圖）。下列說法正確的是（ ）
當參加反應的鐵的質量為 m1 時，溶質的種類、析出的金屬單質種類均為 3 種
當參加反應的鐵的質量為 m2 時，加入鹽酸，有白色沉淀生成
當參加反應的鐵的質量為 m3 時，溶質為 Fe（NO3）2
當參加反應的鐵的質量為 m2 時，加入稀鹽酸，有氣泡產生
【答案】C
【解析】A、當參加反應的鐵的質量為 m1 時，溶液中溶質的種類為三種，表明鐵的量少，沒有將硝酸銅和硝酸銀全部置換出來，金屬單質不可能是三種，只能是銀，故 A 錯誤；
B、當參加反應的鐵的質量為 m2 時，溶液中溶質的種類為兩種，表明硝酸銀全部被置換出來，硝酸銅部分參加反應，因此加入鹽酸不會產生沉淀，故 B 錯誤；
C、當參加反應的鐵的質量為 m3 時，溶液中溶質的種類為一種，表明溶液中的硝酸銀和硝酸銅全部參加反應，因此溶質只有硝酸亞鐵，故 C 正確；
D、當參加反應的鐵的質量為 m2 時，溶液中溶質的種類為兩種，表明硝酸銀全部被置換出來，硝酸銅部分參加反應，因此金屬單質是銀和部分銅，加入鹽酸不能產生氣泡，故 D 錯誤；
故選：C。
將等質量的甲、乙兩金屬分別與足量的稀硫酸反應，產生氫氣的質量與反應時間的關系如圖。關于甲、 乙兩金屬判斷合理的是（ ）
A．鐵、鎂 B．鐵、鋅 C．鋅、鐵 D．鋅、鎂
【答案】B
【解析】A、鎂比鐵活潑，反應需要的時間比鐵短，但是等質量的鎂、鐵與足量的稀硫酸反應時，鎂生成的 氫氣比鐵多。不正確。
B、鋅比鐵活潑，等質量的鐵、鋅與足量的稀硫酸反應時，鐵生成的氫氣比鋅多。正確。 C、由 B 分析可知，甲、乙分別是鋅、鐵時與圖中信息不符。不正確。
D、鎂比鋅活潑，反應需要的時間比鐵短，但是等質量的鎂、鋅與足量的稀硫酸反應時，鎂生成的氫氣比鋅多。不正確。故選：B。
下列四個圖象分別對應化學實驗中四個變化過程，其中正確的是（ ）
A．向 pH＝3 的溶液中加水
B．向一定量的鋅粒
中不斷加入稀硫酸直至過量
C．向相同質量和相同質
量分數的稀硫酸中，分別加入過量的鎂粉和鋁粉
D．向一定量的氯化鐵和氯
化鉀的混合液中，逐滴加入過
【答案】C
【解析】A、向 pH＝3 的溶液中加水，pH 不會大于 7，錯誤；
B、向一定量的鋅粒中不斷加入稀硫酸直至過量，當鋅反應完氫氣質量不再增加，故氫氣質量不會無限增大，錯誤；
C、向相同質量和相同質量分數的稀硫酸中，分別加入過量的鎂粉和鋁粉，鎂反應的快，最終生成的氫氣的質量相等，錯誤；
D、向一定量的氯化鐵和氯化鉀的混合液中，逐滴加入過量的氫氧化鉀溶液，氯化鐵與氫氧化鉀反應生成氫氧化鐵沉淀，正確；
故選：C。
課后練習
1532890297815木炭還原氧化銅和一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．兩個實驗結束后，固體減少的質量均為生成的二氧化碳氣體的質量B．兩個實驗中都可觀察到紅色固體變黑
C．兩個實驗都要排盡裝置中的空氣，再加熱D．兩個實驗的操作中都要防止液體倒吸
【答案】D
2351405563880實驗室里，用如圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質．關 于該實驗，下列說法錯誤的是（ ）
A．實驗時，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成 B．實驗結束時，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產物不一定是鐵
C．反應后，玻璃管中的固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成 D．為了減少空氣污染，應增加尾氣處理裝置
【答案】C
1208405303530如圖為鐵的冶煉和鐵制品循環利用的示意圖，下列說法錯誤的是（ ）
鐵礦石冶煉成鐵的主要原理是：在高溫下用還原劑從鐵礦石里把鐵還原出來
生鐵是由鐵和碳等元素組成的合金，在物質分類中屬于化合物C．鐵制品廢棄后易與周圍環境中的水、空氣等物質作用而銹蝕D．廢舊金屬鐵循環利用可節約資源，減少對環境的污染
【答案】B
5019675282575鋅與稀硫酸發生反應時，容器中溶液質量隨時間的變化曲線如圖所示，不考慮水分的損失。下列說法正確的是（ ）
A．該實驗是將鋅逐漸加入稀硫酸中
點和 c 點對應溶液中硫酸根離子個數相同
C．b 點和 c 點對應溶液中鋅離子個數不相同
D．溶液的溶質質量隨時間的變化也符合該曲線的變化趨勢
【答案】D
1220470525145270002052514542411655632455757545545465等質量的鎂和鐵分別放置在兩只燒杯中，分別加入過量的質量分數相同的稀硫酸。如圖中與實驗事實不符的是（ ）
B． C． D．
【答案】A
4574540330200將物質的量相等的鋁粉和鐵粉分別與同體積、同濃度的稀硫酸反應。反應情況如圖所示。有關敘述中正確的是（ ）
鋁粉、鐵粉和硫酸均有剩余
鋁粉、鐵粉均反應完，硫酸有剩余C．硫酸、鋁粉均反應完，鐵粉有剩余D．硫酸、鐵粉均反應完，鋁粉有剩余
【答案】D
3018790530225某溶液中含有 Cu（NO3）2 和 AgNO3，現向其中逐漸加入一定質量的鐵粉進行處理，并繪制參加反應的鐵的質量與溶液中溶質種類的關系圖。下列說法不正確的是（ ）
點溶液中溶質為 3 種時，金屬單質的種類也為 1 種
當溶質種類為 2 種時，金屬單質種類可能為 2 種
a、b 兩點，溶液的質量相等
當溶質種類為 1 種時，金屬單質種類可能為 3 種
【答案】C
2104390258445化學興趣小組用以下裝置探究煉鐵的原理
加熱 Fe2O3 之前要先通一會 CO，目的是 。
玻璃管 A 中發生反應的化學方程式為 ，用這種方法煉得的鐵與工業上煉出的生鐵在組成上的最大的區別是 。
（3）B 處的現象為 ，化學反應方程式是： 。
點燃 C 處的目的是 ，化學反應方程式是： 。
【答案】（1）將玻璃管中的空氣排凈，以防加熱時發生爆炸；
Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2；該方法煉出的鐵為純凈物，不含碳；
澄清石灰水變渾濁；CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
一氧化碳有毒，防止污染空氣；2CO+O2 2CO2．
2256790342265如圖為實驗室研究煉鐵的化學原理的裝置，請回答和該實驗有關的問題
（1）A 處玻璃管中發生反應的化學方程式為 。
（2）B 處的實驗現象 。
（3）C 處酒精燈的作用 。

反應前
氧化鐵完全反應后
甲組
洗氣瓶和石灰水的質量為 190g
洗氣瓶和石灰水的質量為 196g
乙組
玻璃管和氧化鐵樣品的質量為 57.9g
玻璃管和氧化鐵樣品的質量為 55.2g
現有含雜質的氧化鐵樣品 10 克（雜質不參加反應），為測定該樣品中氧化鐵的質量分數，某同學用上圖所示的裝置進行實驗，得到如下兩組數據：
你認為應選擇 組的數據來計算樣品中氧化鐵的質量分數，其結果為 。
2229485252730
【答案】（1）3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；
變渾濁；
點燃 CO，消除其污染；
（4）乙、90%
還原性鐵粉在潮濕的空氣中容易生銹．現有 m1 g 生銹的鐵粉樣品，某興趣小組同學按如圖所示裝置進行實驗，測定該樣品中氧化鐵的質量分數（鐵銹按氧化鐵處理）．
請寫出發生在玻璃管內的化學方程式 ．
上述實驗過程中，在加熱前后都要通一會兒 CO 氣體的作用是：① ；② ．
1990090566420完全反應后，甲同學稱得鐵粉的質量為 m2 g，同時測得裝置 B 增重 m3 g，則鐵粉樣品中氧化鐵的質量分數為多少？（請選擇合適數據進行計算，并寫出計算過程）
【 答 案 】 （ 1 ） 一 氧 化 碳 高 溫 條 件 下 和 氧 化 鐵 反 應 生 成 鐵 和 二 氧 化 碳 ， 故 答 案 ：
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2．
因為 CO 具有可燃性，遇到空氣易發生爆炸，故先通 CO 的目的是：排出玻璃管內的空氣，防止加熱時發生爆炸；
被還原出來的鐵在溫度較高的情況下遇到空氣中的氧氣容易重新被氧化，所以等停止加熱后還有繼續通 CO 至試管冷卻的目的是：防止鐵重新被氧化；
答案：排出玻璃管內的空氣，防止加熱時發生爆炸；防止鐵重新被氧化；
裝置 B 增重 m3g，說明有 m3g 二氧化碳生成，所以我們可以設生成 m3g 二氧化碳需要氧化鐵 X
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160 132
X m3g
，X＝
40671751752604582160213360所以樣品中含氧化鐵的質量分數是： ＝ ．
2494280271780右圖甲是某同學設計的檢驗某未知氣體的實驗裝置
將未知氣體通入 CuO 中加熱，發現 現象，（填顏色變化）證明該氣體是氫氣。
該同學在將未知氣體通入 CuO 前先經過盛有濃 H2SO4 的圖乙裝置，其目的是 。
假設通入的 H2 使 8 克氧化銅還原為銅，在此實驗過程中通入的氫氣和生成的水的質量 。
A
B
C
D
反應需要的 H2 質量
等于 0.2 克
等于 0.2 克
大于 0.2 克
大于 0.2 克
反應生成水的質量
等于 1.8 克
大于 1.8 克
等于 1.8 克
大于 1.8 克
【答案】（1）黑變紅；（2）除去氣體中的水蒸氣；（3）C
【解析】（1）若該氣體是氫氣，則氫氣能將氧化銅中的銅還原出來，故現象應是黑色粉末變成紅色；
濃硫酸具有吸水性，將氣體先通過濃硫酸是為了除去氣體中的水蒸氣．
氫氣還原氧化銅實驗的步驟：實驗開始先通一會氫氣，排凈裝置內的空氣，實驗結束時還 要繼續通一會，防止生成的銅被氧化，因此實驗過程中需要氫氣的量要大于參加反應的氫氣 的質量．
設參加反應的氫氣的質量為 x，生成水的質量為 y H2+CuO Cu+H2O
2 80 18
x 8g y
＝ ＝ x＝0.2g y＝1.8g
故通入氫氣的質量大于 0.2g，生成水的質量為 1.8g．
如圖是一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置圖．實驗步驟是：①組裝檢驗裝置的氣密性；②裝入藥品，通入一段時間一氧化碳；③加熱左邊酒精燈，使其充分反應；④停止加熱，繼續通入一氧化碳至恢復到室溫．
①反應一段時間后玻璃管中的實驗現象是 ，發生反應的化學方程式 。
②加熱前通入一氧化碳的目的是 ，澄清的石灰水的作用是 。
③步驟①是 ，右邊的酒精燈在實驗步驟 （填實驗步驟的序號）中點燃（點燃前應對氣體驗純）。
2694305294005④上述實驗除證明一氧化碳具有還原性外，還能說明的化學性質是 。
【答案】①黑色變紅色；CuO+CO Cu+CO2；②排除空氣防止爆炸；檢驗是否有二氧化碳生成；③ 檢查裝置的氣密性；②；④可燃性．
下圖甲是氫氣和氧化銅反應的實驗，下圖乙是木炭和氧化鐵反應的實驗．
259080092710
鐵的氧化物化學式
Fe2O3
Fe3O4
FeO
顏色
紅
黑
黑
化學性質
可溶于酸
常溫下不溶于稀酸
可溶于酸
在上述兩個實驗中，氫氣和木炭表現出相同的化學性質是 性。
實驗步驟的先后次序非常重要，比如甲實驗中，反應前必須先通氫氣后點燃酒精燈，否則易發生爆 炸；反應結束后必須先 后 ，否則生成的紅色的銅會變成黑色。
某同學正確操作做完乙實驗后，發現澄清石灰水變渾濁，試管中粉末全部變為黑色，取少量黑色粉 末，加入足量稀硫酸充分振蕩，但她驚訝地發現黑色粉末沒有溶解，試管中也未產生預期的氣泡， 這說明該反應并沒有生成
該同學查閱資料，得到關于鐵的氧化物如下信息：
根據以上信息，試寫出乙實驗試管中反應的化學方程式 經分析后，該同學試著提高反應溫度后，實驗出現了預期的現象。
【答案】（1）氫氣和木炭都得到氧是還原劑，具有還原性．故答案為：還原；
氫氣還原氧化銅的實驗結束后，為防止銅被氧化，要先移出酒精燈，再停止通氫氣． 故答案為：移出酒精燈、停止通氫氣；
乙實驗完成后，發現澄清石灰水變渾濁，生成部分黑色粉末，黑色粉末是 Fe3O4，Fe3O4 常溫下不溶于稀酸，所以黑色粉末沒有溶解，試管中也未產生預期的氣泡，說明反應沒有發生， 無鐵單質生成．故答案為：鐵；
（ 4 ） 碳 與 氧 化 鐵 加 熱 反 應 生 成 四 氧 化 三 鐵 和 二 氧 化 碳 氣 體 ， 化 學 反 應 式 是 ：
C+6Fe2O3
4Fe3O4+CO2↑．故答案為：C+6Fe2O3
4Fe3O4+CO2↑．
某校化學興趣小組的同學，對課本中一氧化碳還原氧化鐵實驗作了綠色化改進后制取單質鐵（K1，K2 是活塞）：
關閉 K1、開啟 K2，可以驗證 CO 還原 Fe2O3 的產物．
①實驗前必須對裝置進行氣密性檢驗．
②CO 還原 Fe2O3 的化學方程式為
③在 e 處點燃氣體的目的是
關閉 K2，開啟 K1，可以將 d 口出來的氣體再從 a 通入裝置而循環使用．
①c 瓶中應裝 （填序號） ．A．澄清石灰水 B．水 C．石蕊溶液 D．濃硫酸
②該實驗這樣改進的主要優點是 ．
【答案】（1）②3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；③防止污染空氣；
（2）①D．②減少碳的排放，提高原料利用率．

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