資源簡介

金屬的冶煉——還原反應
知識點
1.金屬的冶煉：大部分的金屬元素都較活潑，在空氣和土壤中易與其他物質發生化學反應而生成化合物；金屬冶煉就是要把金屬從化合態（化合物狀態）變成游離態（單質）
方法一：（濕法冶銅）：金屬1＋鹽1→金屬2＋鹽2
例如：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4 （置換反應）
另外常用的方法就是用具有還原性的物質（如C、CO、H2等）將金屬從氧化物中還原出來。
方法二：碳與金屬氧化物在高溫下進行反應
方法三：一氧化碳氣體也能在加熱條件下，奪取金屬氧化物中的氧元素，從而得到單質金屬
（氧化還原反應）
方法四：氫氣也能將金屬氧化物變成游離態金屬
（置換反應）
上訴三個實驗中：①碳、氫等會奪取金屬氧化物中的氧，使金屬氧化物還原成金屬單質，這種含氧化合物里的氧被奪取的反應，叫做還原反應。
②碳、氫和一氧化碳等能從氧化銅、氧化鐵中奪取氧的性質叫做還原性，具有還原性的物質可做還原劑。
③反之，也可認為碳、氫等被氧化銅氧化，稱CuO為氧化劑。
2.氧化還原反應（不是基本反應類型）：反應前后元素的化合價具有相應的升降變化的化學反應。
反應實質：發生了電子的轉移。
記憶口訣：升失氧、降得還
化合價升高，失電子，發生氧化反應，做還原劑，被氧化;化合價降低，得電子，發生還原反應，做氧化劑，被還原。
3.實驗探究
①氫氣還原氧化銅
(1)在一支試管中加入少量氧化銅，先通入氫氣。
(2)過一會兒，再給氧化銅加熱。
(3)反應完成后停止加熱，繼續通氫氣，直到試管冷卻。
現象：黑色氧化銅逐漸變成光亮的紅色固體，管壁有水珠產生。
注意事項：試管略向下傾斜，目的是防止冷凝水倒流，炸裂試管；“酒精燈遲到早退”，即開始時要先通入氫氣后加熱(目的是排凈管內空，防止氫氣與管內空氣混合受熱發生爆炸)；實驗結束時要先停止加熱，繼續通入氫氣至試管冷卻(防止生成的銅受熱被氧化成CuO)。
②CO還原Fe2O3
(1)①現象：紅色氧化鐵粉末變為黑色，澄清的石灰水變渾濁，導管口有藍色火焰產生。
②注意事項
a．操作步驟：實驗開始時，先通入CO后加熱。實驗完畢后，先停止加熱后停止通入CO。
b．尾氣處理：排放的尾氣不能直接排入空氣中，應用氣球收集法或點燃法處理。
針對練習
1.在氫氣還原氧化銅的實驗中，進行如下操作：①加熱　?、谕Ｖ辜訜帷　、弁ㄈ霘錃?④停止通入氫氣．下列操作順序正確的是（　　）D
A．①③②④ B．③①④② C．①③④② D．③①②④
2.下列化學反應H2+Cu0Cu+H2O中，具有還原性的物質是（　?。〢
A．H2 B．CuO C．Cu D．H2O
3.如圖為氫氣還原氧化銅的實驗裝置圖，下列有關分析正確的是（　?。〤
A．裝置中試管口需略向下傾斜，主要是為了利于通入氫氣
B．該實驗裝置也可直接用于一氧化碳還原氧化銅的實驗
C. 在給試管內藥品加熱前，需先通氫氣排盡試管內的空氣
D．待藥品完全反應后，需同時撤去酒精燈和通氫氣的導管
4.實驗與探究是化學學習的重要方法。二氧化碳氣體中可能混有一氧化碳氣體，為了檢驗一氧化碳氣體的存在，用如下裝置進行實驗。下列說法錯誤的是（ ???）B
A .裝置A的作用是除去混合氣體中的二氧化碳 B .裝置B中發生的化學反應類型為置換反應
C .裝置B中的氧化銅發生還原反應 D .裝置中尾氣處理可以在尾氣出口處放一點燃的酒精燈
5.木炭還原氧化銅和一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置如下圖所示，下列說法正確的是(?? )D
A .木炭、一氧化碳與氧化銅的反應都屬于置換反應
B .兩個實驗的相關反應中，只有碳元素的化合價發生改變
C .兩個實驗中都可觀察到紅色固體變黑
D .兩個實驗的操作中都要防止液體倒吸
6.幾千年前，人類就用木炭作為還原劑進行金屬冶煉 。木炭在高溫條件下還原氧化銅所生成的“氣體產物”可能是：①一氧化碳，②二氧化碳，③一氧化碳和二氧化碳的混合物。某學習小組為此用如圖裝置對木炭在高溫條件下還原氧化銅所生成的“氣體產物”進行探究。關于該實驗的說法正確的(?? )C
A .觀察到試管中的黑色物質變紅色，則“氣體產物”一定是①一氧化碳
B .觀察到澄清石灰水變渾濁，則“氣體產物”中一定有②二氧化碳
C .要證明是否存在二氧化碳，不需要在原裝置前再連接一個裝澄清石灰水的洗氣瓶
D .該實驗不能確定“氣體產物”是一氧化碳，或二氧化碳，或二者的混合物
7.某氣體由氫氣、一氧化碳、水蒸氣中的一種或幾種組成．把該氣體依次通過下列裝置后，測得裝有濃硫酸的裝置質量增加，裝有氫氧化鈉溶液的裝置質量不變．
（1）該氣體中一定不存在 ．
（2）若實驗中觀察到 現象，就可以證明原氣體中存在氫氣．
（3）反應結束后，玻璃管內是銅和氧化銅的混合物．小明同學想用水除去氧化銅，你覺得他能否成功嗎？答： ，你會用什么方法除去雜質呢？答： （用化學方程式表示）（1）一氧化碳；（2）玻璃管內有紅色物質生成；（3）CuO+H2SO4═CuSO4+H2O．
☆實驗探究
8.甲同學設計了如下實驗裝置驗證一氧化碳的部分性質并驗證產物。實驗時，在點燃 B 處酒精燈之前先通入一氧化碳排出裝置中的空氣，然后繼續實驗。
（1） B 中反應的還原劑是 .
（2） 對本實驗的分析正確的是 (選填編號）
A .實驗結束時應先熄滅B處酒精燈
B .C 中增加的質量與 B 中固體減小的質量相等
C .實驗過程中共通入 2.8g 一氧化碳可生成 6.4g 銅
D .反應結束后繼續通入一氧化碳的目的是防止銅被氧化
（3） 甲同學認為 A 裝置的作用是證明一氧化碳不能和石灰水反應，乙同學認為省略 A 可達到同樣的目的，理由是
CO AD 點燃酒精燈B前，先通入CO時觀察C中是否變渾濁可以證明CO不與石灰水反應
9.水蒸氣通過灼熱的焦炭后得到的混合氣體有哪些成分？某科學興趣小組在老師的指導下，對此進行了實驗探究。
【提出猜想】
⒈該混合氣體只含有一氧化碳、氫氣
⒉該混合氣體含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣和水蒸氣
⒊該混合氣體只含有二氧化碳、氫氣和水蒸氣
⒋該混合氣體只含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣
【查閱資料】
a．無水硫酸銅遇水由白色變為藍色。
b．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物。
c．濃硫酸具有強烈的吸水性，常用作某些氣體的干燥劑
【實驗過程】同學們在老師的指導下設計了如下裝置進行了實驗(部分夾持儀器已略去)。
裝置A中無水硫酸銅變藍，裝置B中澄清石灰水變渾濁，由此得出的結論為混合氣體中有 。
（2） 裝置C中的藥品為 。
（3） E中氧化銅變紅、F中無水硫酸銅變藍、G中澄清石灰水變渾濁， E中的變化說明
氧化銅具有 性。
（4） 【實驗結論】猜想 正確
H2O和CO2 NaOH溶液 氧化 2
10.某興趣小組在實驗室相對封閉的裝置內燃燒某種含碳、氫、氧元素的垃圾，對產生的廢氣成分（不考慮氣態有機物）按如圖所示的裝置進行檢驗。
【實驗研究】拉動注射器，讓廢氣依次通過裝置。
【實驗分析】
（1） 能證明廢氣中有水蒸氣存在的現象是 ；
（2） 【反思評價】
小金認為，僅根據E中澄清石灰水變渾濁，無法確定一氧化碳的存在，其理由是 ；
小金根據D中的粉末由黑色變為紅色，得出廢氣中存在一氧化碳。小麗認為該結論不夠嚴密，若廢氣中存在氫氣也會出現該現象。要使上述結論更加嚴密，還應添加的一個實驗裝置及位置是 。
F裝置的作用是 和 。
【實驗結果】經檢驗，廢氣中存在CO2、CO、H2O。
A中變藍色 廢氣中原有的CO2沒有被除盡，導致E中變渾濁
在DE之間裝個A 抽氣 和收集尾氣
11.某氣體可能是一氧化碳，也可能是二氧化碳，或者兩氣體的混合物，化學興趣小組為了探究該氣體的成分，利用下列裝置進行實驗（裝置氣密性良好，石灰水足量）。
具體操作如下：
Ⅰ.通入待測氣體一段時間，觀察現象
Ⅱ.點燃A處酒精燈
Ⅲ.實驗進行，觀察現象
Ⅳ.等反應完畢后，熄滅A處酒精燈，繼續通入氣體
Ⅴ.等玻璃管冷卻后停止通入氣體
（1）先通氣體，后點燃酒精燈的目的是_____，氣球的作用是_____；
（2）上述裝置中一定會發生的化學方程式為_____。
（3）如果該氣體是一氧化碳、二氧化碳的混合氣體，說明原氣體中有一氧化碳的實驗現象是_____，證明原氣體中有二氧化碳的依據是_____。
（1）排盡裝置內的空氣，防止爆炸 收集尾氣
（2）CO2+Ca（OH）2==CaCO3↓+H2O
（3）A中黑色固體變紅色 加熱酒精燈A前B中變渾濁
12.某小組同學用氧化銅與足量的炭粉利用圖甲所示的裝置進行實驗，對生成氣體的成分進行探究。
【提出問題】生成的氣體中是否含有一氧化碳?
（1）【實驗與討論】①打開K，緩緩通入干燥的氮氣一段時間。通入氮氣的目的是 。②關閉K，加熱至一定溫度使之反應，用氣囊收集氣體樣品。
③除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，下列裝置中最為合理的是 。
（2）【實驗求證】將除盡二氧化碳后的氣體樣品干燥，仍然用圖甲所示的裝置進行實驗，若A中的固體選用CuO，B中溶液為澄清石灰水，若出現 現象，可說明氣體樣品中含有一氧化碳。
（3）【實驗反思】炭粉還原氧化銅的實驗中，若生成的氣體中含有一氧化碳，則反應時消耗碳與CuO的質量比，在下列數據中不可能的是 ?。
A .1：5 B .1：8 C .1：10 D .1：15 E .1：20
排盡裝置中的空氣，防止爆炸 C 變渾濁 ADE
13.某混合氣體可能有CO2、CO、H2中的一種或幾種，某學習小組的同學為了探究氣體的組成，設計了如下裝置進行實驗（夾持裝置已省略）。實驗后發現A裝置中溶液變渾濁，C中的固體由黑色變紅色，D中的固體由白色變藍色，F裝置中有水流入燒杯。
在反應前后對C、D裝置進行了質量的測量（各步反應均完全），測量結果如下表：
反應前后
反應前
反應后
C裝置中的試管與固體的總質量（克）
a
c
D裝置的中U形管與固體的總質量
b
d
請分析回答下列問題；
（1）請寫出A裝置的作用 。
（2）一定能證明原混合氣體中有氫氣存在的實驗現象是 。
（3）F裝置的作用：①“抽氣”② 。
（4）證明原混合氣體中有CO存在的定量關系式是 （用字母a、b、c、d表示）
驗證CO2的存在 C中黑色固體變紅色 D中變藍色 收集尾氣
9(a-c)＞8（d-b）
14.某科學興趣小組的同學用如圖裝置， 進行木炭還原CuO的探究實驗，生成物是紅色固體和無色氣體。他們查閱資料后得知氧化亞銅(Cu2O)為紅色固體，猜測反應物比例不同，產物也會不同。生成物中有CO2、CO和Cu，固體還可能有Cu2O，Cu2O能和常見的酸(HNO3除外)反應生成Cu?+和Cu，微量的CO氣體能使濕潤的黃色氯化鈀試紙變藍色。為此，請你和他們一起進行如下探究。
（1） 該興趣小組同學設計的木炭還原CuO實驗裝置有何不足之處？
（2） 為驗證產生的氣體是CO2和CO的混合物，將混合氣體進行如下操作：
實驗中觀察到 現象則證明是CO2和CO的混合氣體。
（3） 探究紅色固體中是否有Cu2O。設計一個簡便的實驗方案，如下表所示。
實驗步驟
向剩余固體中加入稀鹽酸反應后，靜置
實驗現象與結論
現象 ；結論：紅色固體中有Cu2O
化學反應方程式
缺少尾氣處理裝置 澄清石灰水變渾濁 濕潤的黃色氯化鈀試紙變藍色
溶液變藍色 Cu2O+2HCl==Cu+CuCl2+H2O

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