實(shí)驗(yàn)10 碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)-中考化學(xué)實(shí)驗(yàn)精講精練（原卷版）

人教版2024上冊(cè)/第六單元碳和碳的氧化物/課題1碳單質(zhì)的多樣性實(shí)驗(yàn)10碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．認(rèn)識(shí)木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)原理、裝置、步驟等。2．通過觀看和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力和實(shí)驗(yàn)操作能力?！緦?shí)驗(yàn)儀器】試管、酒精燈、金屬網(wǎng)罩、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、彈簧夾、橡膠塞、導(dǎo)管、升降臺(tái)、火柴【實(shí)驗(yàn)試劑】木炭、氧化銅、澄清石灰水【實(shí)驗(yàn)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(jìn)試管；將試管固定在鐵架臺(tái)上，將導(dǎo)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(dǎo)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?shí)驗(yàn)現(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?shí)驗(yàn)結(jié)論】木炭能夠還原氧化銅生成單質(zhì)和；該實(shí)驗(yàn)說明木炭具有性。1.木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)?zāi)咎窟€原氧化銅的化學(xué)方程式為：，在這個(gè)反應(yīng)中，氧化銅而變成單質(zhì)銅。這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)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(shí)，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(shí)，要先均勻加熱，再對(duì)準(zhǔn)試劑集中加熱，防止。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要先將導(dǎo)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(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)（1）碳單質(zhì)與某些氧化物的反應(yīng)（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(zhì)使二氧化碳轉(zhuǎn)變成一氧化碳：?！镜淅?】碳在一定條件下能與反應(yīng)：，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是A．C B． C． D．【典例2】為了復(fù)習(xí)鞏固金屬氧化物和碳的化學(xué)性質(zhì)，某化學(xué)研究小組在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)行了如圖所示的相關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．左側(cè)試管中的黑色固體逐漸變紅，說明碳具有還原性B．右側(cè)試管中澄清石灰水變渾濁，說明碳具有可燃性C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)該先關(guān)閉止水夾，再熄滅酒精噴燈D．本實(shí)驗(yàn)存在安全隱患，應(yīng)該增加尾氣處理裝置【典例3】某化學(xué)興趣小組同學(xué)利用木炭還原氧化銅設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)說法錯(cuò)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(yīng)均為C．將均勻混合，有利于增大反應(yīng)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法錯(cuò)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(yàn)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(yīng)結(jié)束后立即把試管a中的物質(zhì)倒出來觀察現(xiàn)象2．實(shí)驗(yàn)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(shí)間的關(guān)系如圖。下列說法不正確的是A．t1時(shí)反應(yīng)剛開始B．生成銅的質(zhì)量一定為ngC．生成氣體的質(zhì)量為(m-n)gD．剩余固體中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)先變大后不變3．如圖是演示碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．實(shí)驗(yàn)前先通氮?dú)獾哪康呐疟M裝置內(nèi)空氣 B．加熱反應(yīng)物可觀察到固體由黑色變?yōu)榧t色C．實(shí)驗(yàn)過程中碳粉奪氧元素發(fā)生氧化反應(yīng) D．旋開旋塞，滴加澄清石灰水則無渾濁現(xiàn)象4．對(duì)比學(xué)習(xí)法是學(xué)習(xí)化學(xué)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(yīng)。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，關(guān)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說法不正確的是A．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)條件都是高溫B．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中澄清石灰水都會(huì)變渾濁C．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中固體減少的質(zhì)量都等于生成氣體的質(zhì)量D．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中金屬氧化物都發(fā)生了還原反應(yīng)5．用木炭還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)如圖所示：(1)酒精燈加網(wǎng)罩的目的是。(2)剛開始預(yù)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(qǐng)寫出試管①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：，該反應(yīng)中木炭發(fā)生了反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)；表示反應(yīng)停止的現(xiàn)象。(5)該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先然后再。6．某同學(xué)在學(xué)習(xí)木炭和氧化銅反應(yīng)的知識(shí)后，產(chǎn)生了疑問：木炭與氧化銅反應(yīng)生成的氣體有哪些？同學(xué)們帶著疑問進(jìn)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(huì)立即變成藍(lán)色。【實(shí)驗(yàn)探究】(2)連接好實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示：步驟一：實(shí)驗(yàn)前先通一段時(shí)間N2；步驟二：點(diǎn)燃酒精噴燈加熱。現(xiàn)象結(jié)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(lán)，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(shí)驗(yàn)結(jié)論】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明猜想③成立，同學(xué)們的疑問是合理的。【分析思考】(3)同學(xué)們對(duì)CO產(chǎn)生的原因進(jìn)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(yīng)產(chǎn)生CO；原因二：CO可能是碳與CO2在高溫下反應(yīng)生成，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！緦?shí)驗(yàn)反思】(4)該實(shí)驗(yàn)開始前通一會(huì)兒N2的目的是：。(5)請(qǐng)從環(huán)保的角度分析該實(shí)驗(yàn)裝置的不完善之處：。7．某班同學(xué)取用總質(zhì)量相同的木炭粉和氧化銅的混合物，按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)有的小組“黑色固體變紅色”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。小組同學(xué)對(duì)此異?，F(xiàn)象進(jìn)行如探究?！静殚嗁Y料】①氧化銅（CuO）為黑色固體。能與稀硫酸反應(yīng)：。②CO具有可燃性?！局R(shí)回憶】(1)碳和氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式，理論上碳和氧化銅的質(zhì)量比為（化為最簡(jiǎn)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(zhì)量比有關(guān)。【實(shí)驗(yàn)探究】小組同學(xué)用總質(zhì)量相同但質(zhì)量比不同的木炭粉和氧化銅的混合物（不考慮其中雜質(zhì)），分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：實(shí)驗(yàn)序號(hào)m（C）：m（CuO）實(shí)驗(yàn)后A處試管中固體顏色C處導(dǎo)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(cè)實(shí)驗(yàn)4中“C處導(dǎo)管口的現(xiàn)象”是。(3)上述探究可得出，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用木炭粉和氧化銅的質(zhì)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(shí)還可減少（填化學(xué)式）排放，防止空氣污染。(4)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6反應(yīng)后A處試管中黑色固體物質(zhì)，可滴加的試劑是，觀察到的現(xiàn)象是?！痉此荚u(píng)價(jià)】(5)實(shí)驗(yàn)中沒有進(jìn)行質(zhì)量比為1:14的實(shí)驗(yàn)，理由是。(6)分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)5中m（C）：m（CuO）比值與理論值不符，實(shí)驗(yàn)后卻無黑色固體殘留。請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋實(shí)驗(yàn)中過量的黑色固體消失的原因：（寫一個(gè)即可）。7．興趣小組同學(xué)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(qiáng)熱，通過傳感器測(cè)得裝置內(nèi)CO2的質(zhì)量變化如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)點(diǎn)炭粉一定完全反應(yīng)B．時(shí)，裝置中氣體只有CO2C．時(shí)，裝置中木炭的質(zhì)量為2.4gD．裝置中CO2的質(zhì)量減少的原因是高溫下炭粉與二氧化碳反應(yīng)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(yīng)質(zhì)量的C粉和粉末，并充分混合、研磨。編號(hào)粉末①粉末②粉末③C原子與O原子個(gè)數(shù)比C粉質(zhì)量質(zhì)量xg。(2)實(shí)驗(yàn)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(shí)間后，A處粉末變成紅色，B處澄清石灰水變渾濁。請(qǐng)寫B(tài)處出相關(guān)化學(xué)方程式。步驟2：分別用粉末②、粉末③重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的實(shí)驗(yàn)探究1的結(jié)論是。(3)實(shí)驗(yàn)探究2：探究與C反應(yīng)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(diǎn)燃酒精燈，并對(duì)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(fù)上述實(shí)驗(yàn)，加熱5分鐘，發(fā)現(xiàn)處變成紅色。實(shí)驗(yàn)探究2中，步驟1的目的是。(4)進(jìn)一步用儀器測(cè)量實(shí)驗(yàn)探究2產(chǎn)生的氣體，得到以下圖像：①請(qǐng)問用粉末③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的氣體對(duì)應(yīng)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(xué)校興趣小組探究碳還原金屬氧化物的反應(yīng)，請(qǐng)回答下列問題。（一）甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了第一組實(shí)驗(yàn)：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(xué)反應(yīng)有：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、C+CO22CO、（寫出化學(xué)方程式）。（3）甲組同學(xué)采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，研究不同形態(tài)的碳和氧化鐵的反應(yīng)，并用一氧化碳傳感器測(cè)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(shì)明顯不同的主要原因可能是活性炭對(duì)CO的比木炭強(qiáng)。（4）圖1裝置中氣球的作用是①、②；與使用普通導(dǎo)管相比，球形導(dǎo)管上的球體部分所起作用是。（二）乙組同學(xué)設(shè)計(jì)了第二組實(shí)驗(yàn)：碳還原氧化銅（如圖3）乙組同學(xué)做木炭與氧化銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究和改進(jìn)?！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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯？【查閱資料】通常情況下，氧的化合價(jià)為-2，碳的化合價(jià)為+4或-4，銅的化合價(jià)為+1或+2?！静孪肱c假設(shè)】（5）同學(xué)們認(rèn)為這種暗紅色固體可能是一種化合物，并猜測(cè)它的化學(xué)式為。同學(xué)們還認(rèn)為，通過改變反應(yīng)物的狀態(tài)、質(zhì)量比，以及反應(yīng)裝置，可以使該實(shí)驗(yàn)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(xì)炭粉與氧化銅粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)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(duì)下列三種氧化銅和碳的質(zhì)量比例，小施建議選擇(填選項(xiàng)序號(hào))的比例。A．32:3