實驗10 碳單質與某些氧化物的反應-中考化學實驗精講精練（原卷版）

人教版2024上冊/第六單元碳和碳的氧化物/課題1碳單質的多樣性實驗10碳單質與某些氧化物的反應【實驗目的】1．認識木炭還原氧化銅的實驗原理、裝置、步驟等。2．通過觀看和動手實驗，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題能力和實驗操作能力?！緦嶒瀮x器】試管、酒精燈、金屬網(wǎng)罩、鐵架臺（帶鐵夾）、彈簧夾、橡膠塞、導管、升降臺、火柴【實驗試劑】木炭、氧化銅、澄清石灰水【實驗過程】連接儀器，檢查裝置的氣密性；把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管；將試管固定在鐵架臺上，將導管插入澄清石灰水中；打開彈簧夾，用酒精燈加熱混合物幾分鐘；先撤出導管，用彈簧夾夾緊乳膠管，停止加熱，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象?！緦嶒灛F(xiàn)象】大試管中的固體由色變?yōu)樯?；小試管中的澄清石灰水?！緦嶒灲Y論】木炭能夠還原氧化銅生成單質和；該實驗說明木炭具有性。1.木炭還原氧化銅的實驗木炭還原氧化銅的化學方程式為：，在這個反應中，氧化銅而變成單質銅。這種含氧化合物里的氧被奪去的反應屬于。【問題討論】將木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻的目的是。固定試管時，試管口要傾斜，目的是。在酒精燈上加網(wǎng)罩的目的是。加熱時，要先均勻加熱，再對準試劑集中加熱，防止。（5）實驗結束時，要先將導管從石灰水中取出，再熄滅酒精燈的原因是。（6）待試管冷卻后再把試管內(nèi)的粉末倒在紙上的原因是。2.碳單質與某些氧化物的反應（1）碳單質與某些氧化物的反應（還原性）可用于冶金工業(yè)。如利用焦炭把鐵從它的氧化物礦石里還原出來：。（2）高溫條件下，碳單質使二氧化碳轉變成一氧化碳：?！镜淅?】碳在一定條件下能與反應：，發(fā)生還原反應的物質是A．C B． C． D．【典例2】為了復習鞏固金屬氧化物和碳的化學性質，某化學研究小組在老師的帶領下進行了如圖所示的相關性質實驗。下列有關說法錯誤的是A．左側試管中的黑色固體逐漸變紅，說明碳具有還原性B．右側試管中澄清石灰水變渾濁，說明碳具有可燃性C．實驗結束時，應該先關閉止水夾，再熄滅酒精噴燈D．本實驗存在安全隱患，應該增加尾氣處理裝置【典例3】某化學興趣小組同學利用木炭還原氧化銅設計如圖所示實驗。下列有關說法錯誤的是A．金屬網(wǎng)罩的作用是集中火焰并提高溫度B．甲、乙兩處發(fā)生的反應均為C．將均勻混合，有利于增大反應物間的接觸面積D．若觀察到乙處黑色粉末變紅，說明甲處產(chǎn)生了1．如圖所示是碳與氧化銅反應的實驗裝置，下列說法錯誤的是A．網(wǎng)罩的作用：集中火焰并提高溫度B．試管b的作用是檢驗有二氧化碳生成C．試管a中黑色粉末變紅，說明碳具有還原性D．反應結束后立即把試管a中的物質倒出來觀察現(xiàn)象2．實驗室將一定量的碳粉和氧化銅粉末混合共熱，剩余固體隨著時間的關系如圖。下列說法不正確的是A．t1時反應剛開始B．生成銅的質量一定為ngC．生成氣體的質量為(m-n)gD．剩余固體中銅元素的質量分數(shù)先變大后不變3．如圖是演示碳還原氧化銅實驗的創(chuàng)新實驗裝置。下列有關說法錯誤的是A．實驗前先通氮氣的目的排盡裝置內(nèi)空氣 B．加熱反應物可觀察到固體由黑色變?yōu)榧t色C．實驗過程中碳粉奪氧元素發(fā)生氧化反應 D．旋開旋塞，滴加澄清石灰水則無渾濁現(xiàn)象4．對比學習法是學習化學的常用方法。已知：木炭與氧化銅，一氧化碳與氧化鐵在一定條件下均能發(fā)生反應。實驗裝置如下圖，關于這兩個實驗說法不正確的是A．兩個實驗中反應條件都是高溫B．兩個實驗中澄清石灰水都會變渾濁C．兩個實驗中固體減少的質量都等于生成氣體的質量D．兩個實驗中金屬氧化物都發(fā)生了還原反應5．用木炭還原氧化銅的實驗如圖所示：(1)酒精燈加網(wǎng)罩的目的是。(2)剛開始預熱，試管②中立即產(chǎn)生氣泡，但石灰水不變渾濁，原因是。(3)繼續(xù)加熱，觀察到試管①中的現(xiàn)象是。(4)請寫出試管①中發(fā)生反應的化學方程式是：，該反應中木炭發(fā)生了反應(填“氧化”或“還原”)；表示反應停止的現(xiàn)象。(5)該實驗結束后，應先然后再。6．某同學在學習木炭和氧化銅反應的知識后，產(chǎn)生了疑問：木炭與氧化銅反應生成的氣體有哪些？同學們帶著疑問進行了下列探究：【提出猜想】(1)猜想一：只有CO2；猜想二：只有CO；猜想三：?！静殚嗁Y料】浸有磷鉬酸溶液的氯化鈀試紙遇二氧化碳無變化，但遇到微量一氧化碳會立即變成藍色。【實驗探究】(2)連接好實驗裝置，并進行實驗，裝置如圖所示：步驟一：實驗前先通一段時間N2；步驟二：點燃酒精噴燈加熱?，F(xiàn)象結論如果裝置B中氯化鈀試紙不變色，裝置C中澄清石灰水變渾濁則猜想①成立如果裝置B中氯化鈀試紙變藍，裝置C中則猜想②成立如果裝置B中，裝置C中。則猜想③成立【實驗結論】實驗現(xiàn)象證明猜想③成立，同學們的疑問是合理的?！痉治鏊伎肌?3)同學們對CO產(chǎn)生的原因進行了分析：原因一：木炭和氧化銅在高溫條件下直接發(fā)生反應產(chǎn)生CO；原因二：CO可能是碳與CO2在高溫下反應生成，寫出反應的化學方程式為?！緦嶒灧此肌?4)該實驗開始前通一會兒N2的目的是：。(5)請從環(huán)保的角度分析該實驗裝置的不完善之處：。7．某班同學取用總質量相同的木炭粉和氧化銅的混合物，按圖示裝置進行實驗。實驗過程中發(fā)現(xiàn)有的小組“黑色固體變紅色”這一實驗現(xiàn)象不明顯。小組同學對此異常現(xiàn)象進行如探究。【查閱資料】①氧化銅（CuO）為黑色固體。能與稀硫酸反應：。②CO具有可燃性?！局R回憶】(1)碳和氧化銅反應的化學方程式，理論上碳和氧化銅的質量比為（化為最簡整數(shù)比）?！咀鞒霾孪搿慨a(chǎn)生異常現(xiàn)象可能與所取用木炭粉和氧化銅的質量比有關?！緦嶒炋骄俊啃〗M同學用總質量相同但質量比不同的木炭粉和氧化銅的混合物（不考慮其中雜質），分別進行實驗，部分實驗現(xiàn)象記錄如下：實驗序號m（C）：m（CuO）實驗后A處試管中固體顏色C處導管口的現(xiàn)象11:8紅色固體中有少量黑色固體尾氣燃燒21:9紅色固體中有較少量黑色固體尾氣燃燒31:10紅色固體中有很少量黑色固體尾氣不燃燒41:11紅色固體中有極少量黑色固體_______。51:12紅色固體中無黑色固體尾氣不燃燒61:13紅色固體中有較多黑色固體尾氣不燃燒【交流討論】(2)推測實驗4中“C處導管口的現(xiàn)象”是。(3)上述探究可得出，實驗時所用木炭粉和氧化銅的質量比控制在1:10~1:12之間，可觀察到黑色固體明顯變紅，同時還可減少（填化學式）排放，防止空氣污染。(4)檢驗實驗6反應后A處試管中黑色固體物質，可滴加的試劑是，觀察到的現(xiàn)象是?！痉此荚u價】(5)實驗中沒有進行質量比為1:14的實驗，理由是。(6)分析發(fā)現(xiàn)，實驗5中m（C）：m（CuO）比值與理論值不符，實驗后卻無黑色固體殘留。請用化學方程式解釋實驗中過量的黑色固體消失的原因：（寫一個即可）。7．興趣小組同學將80g氧化銅和8.4g的炭粉在隔絕空氣的密閉裝置中持續(xù)加強熱，通過傳感器測得裝置內(nèi)CO2的質量變化如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)點炭粉一定完全反應B．時，裝置中氣體只有CO2C．時，裝置中木炭的質量為2.4gD．裝置中CO2的質量減少的原因是高溫下炭粉與二氧化碳反應8．某小組用W形管探究C還原后的氣體產(chǎn)物。(1)按照配比，混合相應質量的C粉和粉末，并充分混合、研磨。編號粉末①粉末②粉末③C原子與O原子個數(shù)比C粉質量質量xg。(2)實驗探究1：步驟1：如圖a，稱取研磨均勻后的粉末①裝入A處，B處放入澄清石灰水，用金屬網(wǎng)罩住酒精燈加熱。一段時間后，A處粉末變成紅色，B處澄清石灰水變渾濁。請寫B(tài)處出相關化學方程式。步驟2：分別用粉末②、粉末③重復上述實驗，一段時間后，均出現(xiàn)A處粉末變成紅色，B處澄清石灰水變渾濁。根據(jù)上述實驗結果可以得出的實驗探究1的結論是。(3)實驗探究2：探究與C反應能否生成步驟1：如圖形管處放入氧化銅粉末，凹槽處不放置藥品。點燃酒精燈，并對處固體加熱5分鐘，無明顯現(xiàn)象。步驟2：另取W形管，取粉末①裝入處。從另一端放入氧化銅粉末于處，加熱5分鐘，發(fā)現(xiàn)處無明顯變化。步驟3：分別用粉末②、粉末③重復上述實驗，加熱5分鐘，發(fā)現(xiàn)處變成紅色。實驗探究2中，步驟1的目的是。(4)進一步用儀器測量實驗探究2產(chǎn)生的氣體，得到以下圖像：①請問用粉末③進行實驗時產(chǎn)生的氣體對應曲線為。②從定量角度分析，C還原生成的含量增加的原因可能是。9．某學校興趣小組探究碳還原金屬氧化物的反應，請回答下列問題。（一）甲組同學設計了第一組實驗：碳還原氧化鐵（如圖1）（1）儀器a的名稱。（2）試管內(nèi)發(fā)生的化學反應有：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、C+CO22CO、（寫出化學方程式）。（3）甲組同學采用對比實驗的方式，研究不同形態(tài)的碳和氧化鐵的反應，并用一氧化碳傳感器測得試管內(nèi)一氧化碳含量如圖2所示。[ppm是濃度單位]通過兩幅圖像的分析，90秒至300秒之間一氧化碳含量變化趨勢明顯不同的主要原因可能是活性炭對CO的比木炭強。（4）圖1裝置中氣球的作用是①、②；與使用普通導管相比，球形導管上的球體部分所起作用是。（二）乙組同學設計了第二組實驗：碳還原氧化銅（如圖3）乙組同學做木炭與氧化銅反應實驗時，發(fā)現(xiàn)很難觀察到紫紅色銅的生成，卻往往有暗紅色固體出現(xiàn)。他們決定對這個實驗進行探究和改進?！咎岢鰡栴}】暗紅色的固體是什么？如何選擇合適的條件，使木炭還原氧化銅的實驗現(xiàn)象更明顯？【查閱資料】通常情況下，氧的化合價為-2，碳的化合價為+4或-4，銅的化合價為+1或+2?！静孪肱c假設】（5）同學們認為這種暗紅色固體可能是一種化合物，并猜測它的化學式為。同學們還認為，通過改變反應物的狀態(tài)、質量比，以及反應裝置，可以使該實驗現(xiàn)象更加明顯，減少出現(xiàn)暗紅色固體的情況?！痉治雠c交流】（6）小吳建議用超細炭粉與氧化銅粉末進行實驗，這樣做的優(yōu)點是。（7）小周建議用圖乙裝置替代甲裝置。與甲相比較，乙裝置中將試管直立放置的作用是有利于集中加熱，獲得持續(xù)高溫。（8）對下列三種氧化銅和碳的質量比例，小施建議選擇(填選項序號)的比例。A．32:3