1、金属及物质的转化金属及物质的转化 一、金属活动性一、金属活动性 1.（2018衢州）小柯为比较 Mg，Fe，Cu 三种金属的活动性顺序，进行了如图甲所示的实验。实验后把两 试管中的物质倒入烧杯中（如图乙） ，发现烧杯内的红色固体明显增多，充分反应后过滤。滤液中含有的金 属离子可能的组成有（ ） Mg 2 Mg2和 Fe2 Fe2和 Cu2 Mg2、Fe2和 Cu2 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】实验结束后可知，Mg 的活动性强于 Fe，Fe 的活动性强于 Cu，所以混合后镁离子不会参与反应， 溶液中一定含有镁离子；而混合后溶液中的 Cu 明显增多，说明铁单质把铜离子置换出来， F
2、e+CuSO = 4 FeSO4+Cu ；所以溶液中一定存在亚铁离子、镁离子；而铜离子可能有，可能没有；故符 合； 2.（2020绍兴）兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应)，反应结束后，将烧杯内物质进行过滤， 向滤渣中加入少量稀盐酸，无明显现象，下列说法不正确的是( ) A.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序 B.两支试管混合后，固体总质量一定增加 C.滤渣中一定有 Cu，一定没有 Fe 和 Zn D.滤液中的溶质一定有 FeCl2、ZnCl2和 CuCl2 【答案】D 【解析】利用金属活动性，可以比较金属在水中（而不是其他环境或干态）的还原性强弱与其对应的阳离 子的氧化性强弱，预测
3、水中一系列的置换反应的方向。 【解答】A、铁粉中加入氯化锌溶液，没有任何现象，说明铁的活动性比锌的活动性弱；铁粉中加入氯化铜 溶液，有红色固定析出，说明铁的活动性比铜的强；所以三种金属的活动性由弱到强依次是铜铁锌；故 A 正确； B、每 56g 铁可以置换 64g 铜，所以混合后溶液总质量减少，而固体总质量增加；故 B 正确； C、铁粉能与氯化铜反应，所以滤渣中一定存在铜；向滤渣中加入稀盐酸没有任何现象，所以滤渣一定不存 在铁和锌；故 C 正确； D、 铁粉与氯化铜反应， 由于质量不能确定， 所以无法确定氯化铜反应完全， 故氯化铜可能存在； 故 D 错误； 3.（2020舟山）科学兴趣小组采用
4、不同方案对金属活动性的强弱进行了研究。 甲同学：将镁带和铜粉分别在酒精灯的外焰上加热，观察现象。 乙同学：把铁制容器和铝制容器放在同一潮湿环境中，一段时间后观察容器表面的锈蚀情况。 实验后，同学们进行汇报和评价交流。 （1）甲同学根据_的实验现象，得出金属镁的活动性比铜强。 （2）乙同学观察到铁制容器表面有明显的锈蚀现象，面铝制容器表面无明显变化，据此他得出铁的活动性 比铝强的结论。小组讨论后一致认为乙同学的方案设计不合理，他们的理由是：铝制容器表面无明显变化 是因为_导致容器中的铝无法与氧气接触发生反应，因此不能用此方法比较铁与铝的活动性强弱。 【答案】 （1）镁带燃烧而铜丝不能燃烧 （2）
5、铝制容器表面有一层致密氧化膜 【解析】1、镁带在空气中点燃后即能燃烧，而铜丝只能变黑，所以可根据与氧气反应的现象判断两者金属 活动性的强弱； 2、铝与铁在氧气中都会生锈，但两者的氧化物有区别，铝与氧气生成的氧化铝可形成一层致密的氧化铝 保护膜阻止里面的铝进一步被氧化。而铁与氧气反应生成的氧化铁不能阻止里面的铁进一步被氧化。所以 无法从锈蚀的情况判断活动性的强弱。 【解答】 （1） 将镁带和铜粉分别在酒精灯的外焰上加热 ，镁带能剧烈燃烧，而铜会变黑，根据反应的剧 烈程度可判断金属活动性强弱。所以可填： 镁带燃烧而铜丝不能燃烧 ； （2）由铝和铁生锈时生成物质氧化铝和氧化铁的特点可知， 铝制容器表
6、面无明显变化是因为 铝制容器表 面有一层致密氧化膜 导致容器中的铝无法与氧气接触发生反应，因此不能用此方法比较铁与铝活动性强弱 4.（2020 九上杭州期中）学习金属后,同学们到实验室进行一系列实验. （1）小金利用如图所示方案验证铁、铜、银的金属活动性顺序。溶液甲可以是_(写出一种即可)。 （2）小姜认为要完成验证 Fe、Cu、Ag 三种金属的活动性顺序，还可以选用下列的药品_(填序号)。 Fe、CuSO4溶液、Ag FeSO4溶液、Cu、Ag FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液 FeSO4溶液、CuSO4溶液、Ag （3）小斌取用由两种元素组成的某合金 6g 与足量的稀硫酸充分反应后，生
7、成 0.2g 氢气。下列说法不合理 的是_(填字母代号)。 A合金中的元素可能是 Fe 和 Cu B所得溶液中的溶质可能是硫酸镁和硫酸 C合金中的元素可能是 Zn 和 Fe D所得溶液中的溶质可能是硫酸铝和硫酸 E合金中的元素可能是 Zn 和 Ag F所得溶液中的溶质可能是硫酸镁、硫酸铝和硫酸 【答案】 （1）HCl (合理即可) （2） （3）EF 【解析】 （1） （2）根据验证金属活动性顺序可利用金属与酸或金属与盐溶液反应来完成分析； （3）根据极值法计算的方法分析，先将合金质量当成纯金属，计算产生氢气质量，再由合金产生氢气质量 与纯金属的对比，选择正确组合。 【解答】 （1） 利用铜与
8、硝酸银溶液能反应，可证明铜的活动性大于银，要验证铁、铜、银的金属活动性顺 序，还需验证铁和铜的活动性，所以溶液甲可以为酸； （2）Fe 能与 CuSO4溶液反应，可证明铁的活动性大于铜，Ag 不能与硫酸铜反应，可证明银的活动性小于 铜，正确； 铜和银都不能 FeSO4溶液反应，无法证明铜和银的活动性，错误；铜能 FeSO4溶液反应，证 明铜的活动性小于铁， Cu 能与 AgNO3溶液反应， 证明铜的活动性大于银， 正确； 银不能与 FeSO4溶液和 CuSO4 溶液反应，无法证明铜和铁的活动性，错误； 故选 ； （3）根据方程式 FeH2SO4=FeSO4H2 Zn+H2SO4ZnSO4H2
9、56 2 65 2 所以 6 克铁与硫酸反应产生氢气质量大于 0.2 克，6 克锌与硫酸反应产生氢气质量小于 0.2 克，该合金 6g 与足量的稀硫酸充分反应后，生成 0.2g 氢气 ，同理 6 克镁或铝产生氢气质量也大于 0.2 克，则可以是铁 和铜的组合或铁和锌的组合或镁或铝与银等组合，不可能是锌和银的组合，反应后溶液中溶质可能是硫酸 镁和硫酸或硫酸铝和硫酸，但不可能是硫酸镁、硫酸铝和硫酸；故选 EF。 二、金属与酸的反应二、金属与酸的反应 1.（2020金华丽水）取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中，再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的 质量与有关量的变化关系图正确的是（ ） A. B. C
10、. D. 【答案】C 【解析】分析各个选项中描述的反应过程，确定相关量的变化规律即可。 【解答】A.铜和稀硫酸不反应，因此随着稀硫酸质量的增大，铜片的质量保持不变，故 A 错误； B.锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，因此锌的质量随稀硫酸质量的增大而减小，故 B 错误； C.在锌没有完全反应前，氢气的质量随着稀硫酸的质量增大而增大；当锌粒完全反应后，氢气的质量保持 不变，故 C 正确； D.在锌完全反应前，生成硫酸锌的质量随稀硫酸质量的增大而增大。当锌完全反应后，硫酸锌的质量保持 不变，故 D 错误。 2.（2020余杭模拟）将质量均为 20 克的 Mg、Fe、Zn 三种金属分别放入质量和溶质质
11、量分数均相同的三 份稀硫酸中，反应完成后，生成氢气的质量关系不可能的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】根据三种金属与稀硫酸反应的化学方程式可以计算出生成氢气的量。题中没有具体告诉我们稀硫 酸的量，所以可对稀硫酸的量进行讨论。 【解答】A、当三种金属都过量时，根据等量的稀硫酸计算得到氢气的质量，可得氢气质量相等，A 选项可 能； B、如果三个反应中酸过量，24 份的 Mg 可得 2 份质量的氢气，56 份的 Fe 可得 2 份质量的氢气，65 份的 Zn 可得 2 份质量的氢气。现在金属的质量都是 20g，得到氢气的质量应该是 MgFeZn，B 选项可能； C、三种金属与稀硫
12、酸反应时，等量的金属消耗稀硫酸的量由大到小顺序是，MgFeZn，所以当金属 Mg、Fe 有过量 Zn 消耗完时，Mg 和 Fe 反应产生的氢气相同，Zn 产生的氢气较少，C 选项可能； D、三种金属与稀硫酸反应时，等量的金属消耗稀硫酸的量由大到小顺序是，MgFeZn，所以当金属 Mg 有 过量 Fe、Zn 消耗完时，产生氢气的质量是 Mg 最大，Fe、Zn 产生的氢气根据金属计算可得 Fe 产生的氢气质 量大于 Zn 产生氢气的质量，D 不可能出现，D 正确。 3.（2020金衢模拟）相同质量的 Mg、Fe、Zn 三种金属，分別与足量的、质量相同、质量分数相同的稀 H2SO4 充分反应，生成氢
13、气与消耗稀 H2SO4的质量关系见右图，分析图象所得的结论中，不正确的是（ ） A.三种金属消耗稀 H2SO4的质量：MgFeZn B.三种金属的相对原子质量：MgFeZn C.三种金属的活动性顺序：MgZnFe D.三种金属与稀 H2SO4反应后溶液的质量：MgFeZn 【答案】C 【解析】A.三种金属消耗稀 H2SO4的质量：MgFeZn，故 A 正确不合题意； B.Mg 的相对原子质量为 24，Fe 的相对原子量为 56，Zn 的相对原子量为 65，因此三种金属的相对原子质 量：MgFeZn，故 B 正确不合题意； C.根据金属活动性顺序表可知，三种金属的活动性顺序：MgZnFe，但是根
14、据题目中的信息无法确定三 者金属活动性的强弱，故 C 错误符合题意； D.最后溶液的质量=金属质量+稀硫酸质量-氢气质量。三种金属质量相同且完全反应，稀硫酸足量且质量 相同，因为产生氢气质量大大小关系为： MgFeZn ，所以三种金属与稀硫酸反应后溶液的质量： Mg FeZn ，故 D 正确不合题意。 4.（2020宁波）在“探究稀盐酸和稀硫酸的化学性质”实验中，小科发现镁带与稀盐酸反应后的试管内 出现了灰白沉淀。 【提出问题】灰白色沉淀是什么物质？ 【提出猜想】小科在老师指导下，猜想灰白色沉淀是下列物质中的一种或几种： 镁；氯化镁；氢氧化镁；碱式氯化镁Mg(OH)Cl。 老师肯定了小科的猜想
15、，并鼓励他继续进行实验探究。 【实验探究】步骤一：将上述镁带与稀盐酸反应后试管内的物质过滤，得到滤液和灰白色滤渣。 步骤二：取滤液于试管中，加入适量的氯化镁粉末，粉末全部溶解。 步骤三：取少量灰白色滤渣于试管中，加入适量稀盐酸，沉淀全部溶解，无其他现象。 步骤四：将剩余滤渣用蒸馏水充分洗涤。取洗涤后的滤渣于试管中，加入过量稀硝酸，滤渣全部溶解，再 加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生。 【实验反思及结论】 （1）从步骤二可知，灰白色沉淀不可能是氯化镁，因为滤液是氯化镁的_(填“饱和”或“不饱和”) 溶液。 （2）从步骤三可知，该沉淀中没有_。 （3）步骤四中将滤渣用蒸馏水充分洗涤是为了_。 （4）根
16、据实验探究可知，该反应产生的灰白色沉淀中一定含有_。 【答案】 （1）不饱和 （2）Mg （3）洗去滤渣表面的氯化镁，防止氯化镁干扰后续实验 （4）Mg(OH)Cl 【解析】 （1）根据向溶液中加溶质可继续溶解确定溶液为不饱和溶液分析； （2）根据金属镁与盐酸反应产生气泡分析； （3）根据过滤所得滤渣中含有滤液成分分析； （4）根据氯离子的验证方法分析。 【解答】 （1）由步骤二加入氯化镁粉末，粉末全部溶解可知，所得滤液是氯化镁的不饱和溶液； （2） 步骤三中 加入适量稀盐酸，沉淀全部溶解 ，而镁与盐酸反应会产生氢气，由此可知沉淀中没有镁； （3） 滤渣上会附着有氯化镁，步骤四中将滤渣用蒸馏水
17、充分洗涤是为了 洗去滤渣表面的氯化镁，防止氯 化镁干扰后续实验 ； （4） 滤渣中加入过量稀硝酸，滤渣全部溶解，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，说明含有氯离子， 由此可知该反应产生的灰白色沉淀中一定含有 Mg(OH)Cl ； 三、金属与盐溶液置换反应三、金属与盐溶液置换反应 1.（2020 九上西湖月考）某金属加工厂生产过程中的废液含有少量的硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源 和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤渣中加入少量的稀盐酸，无气泡产 生，则下列有关说法中正确的是（ ） A.滤出的固体中一定含有银，滤液可能含有硝酸亚铁 B.滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含有
18、铁 C.滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银 D.滤出的固体中一定含有银，滤液中一定含有硝酸亚铁 【答案】D 【解析】在金属活动性顺序表中，活动性铁氢铜银，铁先和硝酸银反应，生成硝酸亚铁和银，再和硝酸 铜反应，生成硝酸亚铁和铜单质。向滤渣中加入稀盐酸后无气泡生成，说明铁没有剩余。 由于铁的质量未知，因此铁肯定与硝酸银反应生成了硝酸亚铁和银单质，但是是否与硝酸银完全反应则无 从知晓，因此滤出的固体中一定存在银单质，滤液中一定含有硝酸亚铁，故 D 正确，而 A、B、C 错误。 2.（2019宁波）将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，不断搅拌，充分反应后过滤。 向得到的滤渣和滤液中分
19、别加入足量的稀盐酸，均无现象。则滤渣中（ ） A.一定有银，可能有铜和锌 B.一定有银，可能有铜，一定没有锌 C.一定有银和铜，可能有锌 D.一定有银和铜，一定没有锌 【答案】B 【解析】根据在金属活动性顺序中，排在前面的金属能与排在后面的金属的盐溶液发生反应，排在氢前的 金属能与酸发生反应分析。 【解答】 将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，铜和锌都能与硝酸银溶液反应，向得到 的滤渣和滤液中分别加入足量的稀盐酸，均无现象 ，说明固体中没有锌剩余，溶液中没有硝酸银剩余，则 固体中一定有银，可能有铜，一定没有锌。 四、金属氧化物还原与物质转化四、金属氧化物还原与物质转化 1.（20
20、18台州）下列选项所示的物质转化均能一步实现的是（ ） A.Fe 2 Fe2O3 2 Fe(OH)3 B.CuO 24 CuSO4 稀 CuCl2 C.S 2 SO2 2 H2SO4 D.CO2 Na2CO3 ()2 NaOH 【答案】D 【解析】A、铁生锈生成的铁锈主要成分是 Fe2O3 ，Fe2O3 不能与水反应生成 Fe(OH)3，不符合题意； B、CuO+H2SO4 = CuSO4+H2O，CuSO4与稀盐酸不反应，不符合题意； C、S+O2SO2， SO2+H2O=H2SO3，不符合题意； D、CO2+ 2NaOH=Na2CO3+H2O，Na2CO3+Ca(OH)2 =CaCO3+2
21、NaOH，符合题意。 2.（2019台州）某同学对 Fe2O3做了如图探究活动，已知氯气在水溶液中能将 Fe 2+转变为 Fe3+，且每一步 都充分反应。下列分析正确的是（ ） A.无色气体可以使澄清石灰水变浑浊 B.黑色粉末是 Fe3O4 C.过程 Fe2O3中的氧元素全部转人无色气体 D.过程有置换反应发生 【答案】B 【解析】 （1）氧化铁在高温下分解为氧气和四氧化三铁；四氧化三铁、稀盐酸和氯气反应生成氯化铁；氯 化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀。 （2）二氧化碳气体能使澄清的石灰水变浑浊； （3） 四氧化三铁是黑色固体， 含有 Fe 2+ 溶液呈浅绿色， 含有 Fe3+ 的溶液呈黄色
22、； 而氢氧化铁是红褐色的。 【解答】A.无色气体是氧气，不能使澄清的石灰水变浑浊，故 A 错误； B.氧化铁在高温下分解为氧气和四氧化三铁，因此黑色粉末是 Fe3O4，故 B 正确； C.中的氧元素除了变成氧气外，还与铁元素生成四氧化三铁，故 C 错误； D.置换反应中必须有单质参加，而中没有，故 D 错误。 3.（2018杭州）小金做了如下实验，将 4.2 克铁粉和 4.0 克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有 200 克 9.8 稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象，立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段 产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金做出下列判断其中不
23、合理的是（ ） A.“立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化: 稀硫酸 4 铁粉 B.“产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应: + 24=4 + 2 C.该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应 D.在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应 【答案】D 【解析】A、出现红色固体则说明生成了铜单质，发生的转化过程为:氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜，硫酸铜 与铁粉反应生成铜单质这是一个置换反应，铁的活泼性强于铜，所以能将铜离子从溶液中置换出来；故 A 正确； B、由题干信息可知，能产生气体的反应只能是 Fe 和硫酸反应，生成气体和亚铁离子，且亚铁离子是浅绿 色
24、；符合反应过程中的现象；故 B 正确； C、根据金属活动性顺表可知，氢排在铜之前，所以要与最弱的先反应；故 C 正确； D、当硫酸浓度过大，成为浓硫酸时，则会先发生 Fe 与浓硫酸反应，再与硫酸铜反应；故 D 错误； 4.（2020 九上台州期中）某化工厂流程会产生澄清废水,其中可能含有的离子是 Ag +、Cu2+、Cl、NO 3 ,已 知：白色的沉淀 Fe(OH)2在空气中会迅速转化为红褐色的 Fe(OH)3. 取少量废水，加入过量稀盐酸，产生白色沉淀；再加入过量氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀。该废水中含 有的金属离子是_. 兴趣小组设计了一个除去该废水中原有金属离子的实验方案，部分流程如图所示
25、。操作 I 的名称是 _，单质 A 是_. 【答案】Ag +、Cu2+、NO 3 ；过滤；Fe 【解析】稀盐酸中的氯离子和银离子结合成氯化银白色沉淀；氢氧化钠中的氢氧根离子与铜离子结合成 氢氧化铜蓝色沉淀，因此废水中肯定含有银离子和铜离子，肯定没有氯离子。由于溶液中电荷守恒，所以 肯定含有带负电荷的硝酸根离子，据此分析解答； （2）根据图片可知，操作 I 用于分离固体和溶液，因此肯定是过滤操作。废水中的金属离子是铜和银，要 置换出它们，必须放入活动性比它们强的金属，那么单质 A 可能是铁。 【解答】取少量废水，加入过量稀盐酸，产生白色沉淀；再加入过量氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀。该 废水中含有的
26、金属离子是：Ag +、Cu2+、 NO 3 ； 兴趣小组设计了一个除去该废水中原有金属离子的实验方案， 部分流程如图所示。 操作I 的名称是过滤， 单质 A 是 Fe。 5.（2020衢州）如图所示，是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图。 （1）写出图中“？”处物质的化学式_。 （2）要一步实现图中“CuCu2”的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是_。 （3）根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。请设计一个实验方案，要求写出主要 操作步骤及所需要的试剂_。 【答案】 （1）CuO （2）硝酸银（AgNO3， ）或硝酸汞Hg（NO3）2 （3）方案一：
27、在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，沉淀后过滤、洗涤，并将适量稀硫酸加入到固体中，充 分反应后并结晶。方案二：在硝酸铜溶液中加入适量铁粉，反应后过滤、洗涤，取所得固体在空气中充分 加热，再将适量稀硫酸加入该固体中，充分反应后并结晶。 【解析】 （1）只由两种元素组成，且其中一种是氧元素的化合物叫氧化物； （2）在金属活动性顺序表中，只有排在前面的金属才能将后面的金属从盐溶液中置换出来； （3）方案一：硝酸铜溶液先与碱反应生成不溶性的氢氧化铜，再与酸反应生成硫酸铜； 方案二：先通过置换反应得到铜单质，再通过加热得到氧化铜，最后与酸反应生成硫酸铜。 【解答】 （1）图中“？”处物质为铜的氧化物，肯定由
28、铜元素和氧元素组成，那么化学式为：CuO； （2）在金属活动性顺序表中，银和汞都排在铜的后面，因此可以用它们的可溶性盐溶液与铜单质发生置换 反应，因此该溶液的溶质是：硝酸银（AgNO3， ）或硝酸汞Hg（NO3）2； （3）根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。 方案一：在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，沉淀后过滤、洗涤，并将适量稀硫酸加入到固体中，充分反 应后并结晶。 方案二：在硝酸铜溶液中加入适量铁粉，反应后过滤、洗涤，取所得固体在空气中充分加热，再将适量稀 硫酸加入该固体中，充分反应后并结晶。 6.（2019温州）小明取一包某食品包装袋内的“脱氧剂” ，查阅资料发现其成分
29、除铁粉外，可能含有碳粉、 Na2CO3、NaCl、Fe2O3等。为确定其成分，进行了如下实验： （1）过滤操作中除了需带铁圈的铁架台、滤纸、玻璃棒外，还需要用到的仪器有_ 。 （2）写出用 pH 试纸测定滤液 pH 的方法：_。 （3）试剂 X 的名称是_。 【答案】 （1）漏斗、烧杯 （2）用洁净的玻璃棒蘸取滤液滴在 pH 试纸上，将试纸显示的颜色与标准比色卡对照 （3）稀盐酸或稀硫酸 【解析】 （1）实验室中的过滤操作需要的器材有：铁架台、滤纸、玻璃棒、漏斗和烧杯； （2）根据测定 pH 值的方法解答； （3）黄色溶液应该是含有铁离子的溶液，而黑色固体肯定是碳粉，可从金属氧化物和稀酸溶液反
30、应生成可 溶性盐溶液的角度思考。 【解答】 （1）过滤操作中除了需带铁圈的铁架台、滤纸、玻璃棒外，还需要用到的仪器有：漏斗和烧杯； （2）用 pH 试纸测定滤液 pH 的方法是：用洁净的玻璃棒蘸取滤液滴在 pH 试纸上，将试纸显示的颜色与标 准比色卡对照； （3）将棕黑色粉末加水溶解后，其中的 NaCl 会溶解在水中，过滤后剩下的只能是碳粉和 Fe2O3，而生成物 黄色溶液肯定是铁的溶液，黑色的固体肯定是碳粉；氧化铁可以与稀硫酸或稀盐酸反应生成氯化铁或硫酸 铁，溶液都成黄色，因此 X 溶液是：稀硫酸或稀盐酸。 7.（2020金华丽水）除 H2、CO 能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的
31、气体也能与氧化铜发生反 应。如：加热时，CH4能与 CuO 反应生成 Cu、CO2和 H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装 置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。 （1） 【探究】对已知气体性质的探究。 将 CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有_(填序号)； A 装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质 B 装置中的固体由白色变蓝色 C 装置中溶液变浑浊 （2） 【探究】对气体组成的探究。 气体 X 可能由 H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。 C 装置中溶液变浑浊，可证明气体 X 中含有_； 根据 B
32、 装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体 X 中含有 H2的结论，请对此结论作出评价，并说明 理由_。 （3） 【探究】对未知气体的探究。 将某火箭燃料 X 通过如图所示装置，观察到 A 装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B 装置中的固体由白 色变蓝色，C 装置中溶液不变浑浊。C 中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料 X 是由 2 种元素组 成的纯净物， 其相对分子质量为 32。 根据现象及信息推断并写出： A装置中发生反应的化学方程式为_。 【答案】 （1） （2）CH4；不合理，因为 CH4与氧化铜反应后也生成了水 （3）N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O 【解析】 （
33、1）氧化铜为黑色固体，铜单质为红色固体；无水硫酸铜粉末为白色，而一旦吸水会变成蓝色的 五水硫酸铜晶体； 二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀， 根据甲烷和氧化铜的反应产物分析即可； （2）氢氧化钙溶液变浑浊，说明有二氧化碳气体产生。氢气中不含碳元素，而甲烷中含有碳元素，因此 肯定有甲烷存在； 固体由白色变成蓝色，说明硫酸铜粉末吸收了水，即反应中有水生成。由于氧化铜中只含有氧元素，所 以水中的氢元素肯定来自于气体 X，由于氢气和甲烷中都含有氢元素，所以无法判断是否有氢气的存在。 （3）根据反应现象分析火箭燃料 X 与氧化铜反应的产物，然后根据质量守恒定律确定 X 的元素组成，并对 它的化学式
34、进行推断，最后写出反应的化学方程式。 【解答】 （1） 加热时， CH4能与 CuO 反应生成 Cu、CO2和 H2O ， 那么将 CH4气体按如图所示装置进行规范 实验，可观察到的实验现象有： A 装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质 ； B 装置中的固体由白色变蓝 色 ； C 装置中溶液变浑浊 ，故选。 （2） C 装置中溶液变浑浊，可证明气体 X 中含有 CH4； 根据 B 装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体 X 中含有 H2的结论， 我认为这个结论不合理， 理由是： CH4与氧化铜反应后也生成了水 。 （3）A 装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质，肯定有铜单质生成；B 装置中的固体
35、由白色变蓝色，肯定 有水生成；C 装置中溶液不变浑浊，肯定没有二氧化碳产生。C 中导出的气体是空气中含量最多的物质，肯 定有氮气生成。据此可知，反应产物是 Cu、H2O 和 N2。由于氧化铜中只含有 Cu 和 O 元素，而 X 只由两种元 素组成，根据质量守恒定律可知，那么 X 肯定有 N 和 H 元素组成。设它的化学式为 NxHy，根据它的相对分 子质量为 32 得到： 14x+1y=32， 解得： x=2， y=4， 因此 X 的化学式为 N2H4， 那么反应的化学方程式为： N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O. 8.（2019金华）某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、
36、氢、氧元素的垃圾，对产生的废 气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。 【实验研究】 拉动注射器，让废气依次通过装置。 【实验分析】 （1）能证明废气中有水蒸气存在的现象是_； （2）F 处的大号注射器，可以引导气体流向，其另一个主要作用是_； （3）【反思评价】 小金认为， 仅根据 E 中澄清石灰水变浑浊， 无法确定一氧化碳的存在， 其理由是_； （4）小金根据 D 中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气 中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是_。 【实验结果】经检验，废气中存在 CO2、CO、H2O
37、。 【答案】 （1）A 中的固体由白色变蓝色 （2）收集尾气（或储气） （3）CO2不一定来自 CO 和 CuO 的反应，可能是原来的 CO2在 B 装置没有除尽 （4）在 DE 之间连接盛有无水硫酸铜的 U 型管（或在 DE 之间连接 A 装置） 【解析】元素分析是研究有机化合物中元素组成的化学分析方法。分为定性、定量两种。前者用于鉴定有 机化合物中含有哪些元素； 后者用于测定有机化合物中这些元素的百分含量。例如，被测物质在特殊仪器 中燃烧后，可定量地测定成二氧化碳形态的碳、成水形态的氢、成单体形态或氮氧化物形态的氮和成 二氧 化硫形态的硫等。 【解答】 （1）混合气体水蒸气的检测是通过无水
38、硫酸铜来检测的，如果有水存在时，无水硫酸铜则会由白 色变成蓝色； （2）垃圾种含有 C、H、O 元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；而一氧化碳是有毒气体， 所以实验在种一定要有尾气处理装置， 而 F 处的大注射器处在实验装置的末尾， 则其除了引导气体流向外， 就是暂时储存尾气； （3）垃圾种含有 C、H、O 元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；如果废气中含有二氧化 碳和一氧化碳，则 B 会变浑浊，但没有吸收二氧化碳的装置，所以即使废气中没有一氧化碳，E 中澄清石灰 水也会变浑浊； （4）氢气与氧化铜反应，除了生成的红色的铜外，还会生成水，因此在 D 装置后加一个检验
39、水的无水硫酸 铜即可，如果无水硫酸铜变蓝色，则说明原混合气体中有氢气； 故答案为： （1） A 中的固体由白色变蓝色； （2） 收集尾气（或储气） ； （3） CO2不一定来自 CO 和 CuO 的 反应，可能是原来的 CO2在 B 装置没有除尽 ； （4） 在 DE 之间连接盛有无水硫酸铜的 U 型管（或在 DE 之间 连接 A 装置） 。 9.（2020南浔模拟）已知木炭还原氧化铜实验中发生的主要反应：C+2CuO 高温 2Cu+CO2。化学兴趣小 组对该实验产物（假设反应物已完全反应）作如下探究： （1）探究一：检验产物的成份 【提出问题】实验产物是暗红色固体，很难观察到紫红色固体。暗红
40、色固体是什么？ 【查阅资料】氧化亚铜（Cu2O）为红色固体；Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O。 【猜想与假设】暗红色固体除铜外还可能含有 Cu2O。 【设计实验】取少量暗红色固体，加入稀硫酸，如果观察到现象：_，说明猜想正确 （2）探究二：测定产物中 Cu2O 的含量 原理：Cu2O+H2 2Cu+H2O，称取一定质量的固体样品，用如图装置进行实验（固定装置略去，碱石灰为氧 化钙和氢氧化钠混合物） ，通过测定反应前后装置 d 的质量达到实验目的。 a.装置 a 中用稀硫酸而不用稀盐酸，原因是_； b.若不加装置 e，实验结果会偏高，原因是_； c.点燃酒精灯前涉及的部分操作如下，正
41、确的顺序是_ 打开 K2，关闭 K1 检查装置的气密性 关闭 K2，打开 K1，通氢气一段时间 【答案】 （1）红色固体消失，溶液变成蓝色 （2）挥发出的 HCl 气体被碱石灰吸收，d 中测量值偏大；空气中的 CO2 和水蒸气被碱石灰吸收，以至于 d 中的测量值偏大； 【解析】 （1） 【设计实验】红色的氧化亚铜能够和稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸铜，铜单质和水，注意固体 和溶液的颜色变化，从而证明猜想正确； （2）a.稀盐酸能够挥发出 HCl 气体，和二氧化碳一样能够被 d 中的碱石灰吸收，从而使 d 的测量值偏大； b.空气中的二氧化碳和水蒸气也会被碱石灰吸收，使 d 的测量值偏大； c.在实
42、验进行前，需要将装置 c 中的空气排放出去，以免和氢气混合发生爆炸。当用氢气将空气排放干净 后，再打开装置 d 所在的开关，测量正式开始。 【解答】 （1） 【设计实验】取少量暗红色固体，加入稀硫酸，如果观察到现象：红色固体消失，溶液变成蓝 色，说明猜想正确。 （2）a.装置 a 中用稀硫酸而不用稀盐酸，原因是：挥发出的 HCl 气体被碱石灰吸收，d 中测量值偏大； b.若不加装置 e，实验结果会偏高，原因是：空气中的 CO2 和水蒸气被碱石灰吸收，以至于 d 中的测量值 偏大； c.点燃酒精灯前涉及的部分操作如下，正确的顺序是： 检查装置的气密性； 关闭 K2，打开 K1，通氢气一段时间 打
43、开 K2，关闭 K1 。 那么正确顺序是。 10.（2020越城模拟）某有机物样品一定含 C、H 元素，可能含 O 元素，如图是用燃烧法来确定其组成的 实验装置： 在电炉加热时用纯净氧气氧化管内样品， 并用氧化铜将有机物中的碳元素全部转化为二氧化碳， 最后根据产物的质量确定有机物的组成。请回答下列问题： （1）a 中盛放的试剂是_； （2）F 装置的作用是_； （3）若去掉 B 装置，对_元素的测量结果无影响； （4）准确称取 1.12g 样品，经充分燃烧后，D 装置增重 1.44g，E 装置增重 3.52g，则该有机物样品中所含 的元素为_ 。 【答案】 （1）H2O2 （2）防止空气中的
44、CO2在 E 被吸收从而干扰实验 （3）C （4）C、H 【解析】1、由题意可知，此实验主要通过 A 产生的氧气与样品反应，全部生成水和二氧化碳，D 装置吸收 水蒸气，E 装置吸收二氧化碳，根据 D、E 装置得到水和二氧化碳的质量来确定有机物的组成； 2、实验中空气中的成分不能进入干扰水和二氧化碳质量的测定； 3、 B 装置的浓硫酸主要是吸收 A 装置中带出的水蒸气的， 去掉后水蒸气的质量偏大， 引起 H 元素质量偏大， 不影响 C 元素的测量； 4、计算出水中含有的 H 元素和二氧化碳中 C 元素的质量，与样品质量比较可确定有机物中含有的元素。 【解答】 （1）实验中样品要于氧气反应，所以
45、A 装置是制取氧气的装置，用液体和固体混合制取氧气的， 液体应该是 H2O2； （2） F 装置接 NaOH 溶液， NaOH 溶液易于空气中的二氧化碳反应， 所以接 F 装置的作用是 防止空气中的 CO2 在 E 被吸收从而干扰实验 ； （3）B 装置的浓硫酸主要是吸收 A 装置中带出的水蒸气的，去掉后水蒸气的质量偏大，引起 H 元素质量偏 大，不影响 C 元素的测量； （4）D 装置吸收生成的水蒸气质量为 1.44g，E 装置吸收生成的二氧化碳质量为 3.52g 有机物中 H 元素的质量为：1.44 2 2 = 1.44 2 18 = 0.16 有机物中 C 元素的质量为：3.52 2 =
46、 3.52 12 44 = 0.96 C 和 H 元素的总质量为：0.16g+0.96g=1.12g，所以样品只含 C、H 元素，不含 O 元素。 11.（2020金衢模拟）为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物 12.5g 进 行系列实验。 【查阅资料】氧化铜(CuO)为黑色固体。 碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O H2SO4=CuSO4CuH2O。 【进行实验】取一定量混合物，用下图所示装置进行多次实验，获得如下实验数据和现象： 序号 木炭粉与氧化铜的质量比 反应后物质的颜色、状态 1 19 红色固 体有金属
47、光泽 混有少量黑色物质 2 110 混有很少量黑色物质 3 111 混有极少量黑色物质 4 112 无黑色物质 5 113 混有较多黑色物质 【解释与结论】 （1）实验中，证明生成了 CO2的现象是_。 （2）该实验的结论是_。 （3） 【反思与评价】实验中没有进行质量比为 114 的实验，理由是_。 （4）为检验第 4 次实验的生成物红色固体中是否含 Cu2O，所需试剂是_。 【答案】 （1）澄清石灰水变浑浊 （2）木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为 1：12 （3）木炭粉与氧化铜反应的质量比为 1：13 时，氧化铜已过量。 （4）稀硫酸 【解析】 （1）二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，通常用这个反应检验二氧化碳的存在； （2）黑色物质可能是木炭，也可能是氧化铜。根据第 1、2、3、4 组数据可知，不断的增大氧化铜的质量 而减小木炭的质量，黑色物质在不断减小，直至无黑色物质，这说明此时木炭和氧化铜都完全反应了； （3）根据第 5 组实验可知，当比例为 1：13 时，已经出现较多黑色物质，这说明木炭不足，而氧化铜已经 过量，再增大氧化铜的比例，就没有意义了。 （4）氧化亚铜可以和稀硫酸反应，生成硫酸铜，使溶液呈蓝色；而铜和稀硫酸不反应。
