水蒸气通过炽热的焦炭可以得到水煤气(主要成分是CO和H2).化学方程式为C+H2O(气)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2.该反应是置换反应．某兴趣小组的同学在实验室模拟了水煤气的制备.并设计实验验证水煤气中含有CO和H2．[查阅资料]白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．[设计实验]甲同学设计的实验装置如图所示:写� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．水蒸气通过炽热的焦炭可以得到水煤气（主要成分是CO和H₂），化学方程式为C+H₂O（气）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂，该反应是置换反应（填基本反应类型）．某兴趣小组的同学在实验室模拟了水煤气的制备，并设计实验验证水煤气中含有CO和H₂．
【查阅资料】白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．
【设计实验】甲同学设计的实验装置如图所示：

写出实验现象：B中固体变红，C中固体变蓝，D中溶液变浑浊．
【改进实验】乙同学认为要想达到实验目的，在装置A、B之间还需增加装置F、G，其中F的作用是除去水蒸气，G的作用是检验水蒸气是否已被全部除去．
【拓展探究】CO和H₂的混合气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料，还可用于冶炼某些金属．
（1）“绿色化学”能实现零排放（即反应物中的原子利用率达到100%）．根据零排放的要求，不可能以CO和H₂为原料合成的有机物是B（填字母）．
A．甲醇（CH₃OH） B．乙醇（C₂H₅OH） C．甲醛（CH₂O） D．乙酸（CH₃COOH）
（2）若用CO和H₂的混合气冶炼铁，混合气所起的作用是将铁从铁矿石中还原出来（或“作还原剂”）．
铁元素可以形成3种氧化物，分别是Fe₂O₃、Fe₃O₄ 和FeO（黑色）．如图所示实验中，黑色粉末可能为一种或几种铁的氧化物，充分反应至铁的氧化物全部转化为铁，装置I的增重为3.6g，装置J的增重为6.6g，假设每一步吸收都是完全的，黑色粉末为Fe₃O₄和FeO的混合物．

分析根据反应的特点来分析；
【设计实验】根据氢气和一氧化碳具有还原性、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊来分析；
【实验改进】根据反应物水蒸气是否完全参加反应来分析；
【拓展探究】根据质量守恒定律和化合反应的定义和特点判断，主要是利用反应前后原子的种类不变，其数目比保持不变分析判断．
根据CO和H₂具有还原性分析在冶炼铁的生产过程中所起的作用；
根据粉末的颜色以及化合物中氧元素的质量分数来分析．

解答解：反应物一种单质、一种是化合物，生成物一种是单质、一种是化合物，符合置换反应的概念．故答案为：置换；
【设计实验】当水蒸气通过装置A后，得到了氢气和一氧化碳，两种气体均具有还原性，在加热的条件下能将氧化铜还原为金属铜，故观察到黑色固体慢慢变成红色；一氧化碳与氧化铜反应生成了二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以观察到澄清的石灰水变浑浊；故填：变红；变浑浊；
【改进实验】一氧化碳与碳可能没有完全反应而有剩余，对后面的实验起到了干扰的作用，所以在装置A、B之间还需增加装置F、G，其中F的作用是除去水蒸气，G的作用是检验水蒸气是否已被全部除去；故填：除去水蒸气；检验水蒸气是否已被全部除去；
【拓展探究】（1）：“绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H₂在一定条件下按照不同的比例反应，可假定反应时的化学计量数之比为m：n，则只要各选项中的化学式能化为形式（CO）_m（H₂）_n，都是正确的．
A、甲醇（CH₄O）可变为（CO）₁（H₂）₂，所以正确．
B、乙醇（C₂H₆O）不能化为形式（CO）_m（H₂）_n，所以错误．
C、甲醛（CH₂O）可变为（CO）₁（H₂）₁，所以正确．
D、乙酸（C₂H₄O₂）可变为（CO）₂（H₂）₂，所以正确．
故选B．
（2）合成气（CO和H₂）具有还原性，在冶炼铁的生产过程中所起的作用是将铁从矿石中还原出来．故填：将铁从铁矿石中还原出来（或“作还原剂”）；
因为该混合物是黑色粉末，所以其中不含氧化铁，装置I的增重为3.6g，即氢气还原氧化铜生成水的质量为3.6g，其中的氧元素完全来自铁的氧化物，氧元素的质量为：3.6g×$\frac{16}{18}×100%$=3.2g；装置J的增重为6.6g，增重的质量为一氧化碳还原金属氧化物生成的二氧化碳的质量，由于CO--CO₂--O，那么来自于铁的氧化物的氧元素的质量为：6.6g×$\frac{16}{44}×100%$=2.4g．该黑色粉末中，氧元素的质量分数为：$\frac{3.2g+2.4g}{22.4g}×100%$=25%；四氧化三铁中，氧元素的质量分数为：$\frac{64}{232}×100%$≈27.6%，氧化亚铁中，氧元素的质量分数为$\frac{16}{72}×100%$≈22.2%．因为22.2%＜25%＜27.6%，所以该黑色粉末是四氧化三铁与氧化亚铁的混合物，故填：Fe₃O₄ 和FeO的混合物．

点评本题主要考查了实验设计的问题，有关实验方案的设计和对实验方案的评价是中考的热点之一，解答计算时要据物质的性质和方程式细心分析解答．

练习册系列答案

相关题目

12．正确的操作能保证化学实验的顺利进行．下列操作正确的是（　　）

	A．	将氢氧化钠固体直接放在托盘天平的托盘上称量
	B．	取用固体药品，一般用药匙，有些块状药品可用镊子夹取
	C．	为了节约药品，实验室用剩的药品应放回原瓶
	D．	用酒精灯加热试管里的液体时，试管内的液体不应超过试管容积的$\frac{1}{2}$

13．下列仪器中，能用酒精灯直接加热的是（　　）

10．“宏微观相结合”、“定性研究和定量研究相结合”是研究化学反应的重要方法．以下是运用上述方法认识红磷燃烧反应的过程，请完成下列问题．
（1）写出红磷燃烧的化学方程式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）定性认识，从宏观角度讲，该反应产生了新的物质五氧化二磷；从微观角度讲，该反应产生了新的五氧化二磷分子；
（3）定量认识，从宏观角度讲，参加反应的磷和氧气的总质量等于反应后生成的P₂O₅的质量；从微观角度讲，磷、氧原子的总个数在反应前后保持不变；
（4）现有62g红磷，要使其完全燃烧，至少需要O₂多少克？（需写出计算过程）

3．某金属冶炼厂的管道烟泥中含有某些单质，其中Cu约占10.3%、Zn约占5.0%、S约占1.2%．现欲回收铜和锌，并对硫进行环保处理，主要步骤如图所示：

已知：加热的条件下，Zn、Cu都可以与氧气反应生成相应的金属氧化物．
（1）步骤①产生的废气A中，一定含有的有害气体是二氧化硫．
（2）步骤③中反应的化学方程式是Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu．
（3）下列说法正确的是ad．
a．②、③中的操作均包含过滤
b．溶液D和溶液F中ZnSO₄的质量相等
c．溶液D中ZnSO₄的质量大于CuSO₄的质量
d．若步骤①中空气不足量，不会导致锌的回收率降低．

13．

同学们来到化学实验室，意外看到了一个不和谐的“音符”（如图）．由此，激发了同学们的探究欲望．
（1）同学们取该瓶中少量溶液滴加稀盐酸，看到冒气泡，说明药品已变质．
【进行猜想】猜想一：NaOH 溶液部分变质；
猜想二：NaOH溶液全部变质．
[查阅资料】CaCl₂ 溶液、Ca（NO₃）₂溶液、BaCl₂溶液、Ba（NO₃）₂溶液都显中性．
【实验探究]小明设计如下实验来验证猜想一，请你参与完成下表：

探究步骤	预计现象	探究目的
①：取少量溶液于试管中，滴加足量的CaCl₂溶液	出现白色沉淀	除尽溶液中的CO₃^2-
②：向实验①过滤后所得溶液中滴加酚酞试液	试液变红	证明溶液中尚存NaOH

【实验反思】
（2）下列物质①．BaCl₂溶液 ②．Ba（NO₃）₂③．Ba（OH）₂溶液 ④．Ca（OH）₂溶液 ⑤．Ca（NO₃）₂溶液，还能替代小明实验中CaCl₂溶液的是①②⑤（填序号）．
（3）小明第二次滴加的试剂除用指示剂外，还可以用CuSO₄溶液替代．

20．下列突发事故的处理措施得当的是（　　）

	A．	有人不慎跌入含有大量二氧化碳的深洞中，应立即下洞救人
	B．	厨房中的煤气大量泄漏时，应立即关闭气阀，不能打开抽烟机
	C．	家中电器着火，应马上用水浇灭
	D．	图书档案起火，用泡沫灭火器灭火

17．

经实验可知，硫酸铜溶液加到过氧化氢溶液中，也会产生大量的气泡．硫酸铜溶液中有三种粒子（H₂O SO₄^2- Cu²⁺），小明想知道硫酸铜溶液的哪种粒子能使过氧化氢分解的速率加快，请你和小明一起通过如图所示的三个实验完成这次探究活动，并填写空白：
（1）你认为最不可能是哪种离子？H₂O（或水分子），理由是双氧水是水溶液，本身含有水，所以水不是催化剂
（2）要证明另外两种粒子能否加快过氧化氢分解的速率，还需要进行
实验②和③：在实验②中加入稀硫酸后，无明显变化，说明SO₄^2-（或硫酸根离子）不起催化作用；在实验③中加入CuSO₄（或硫酸铜）后，会观察到大量气泡，证明起催化作用的是Cu²⁺或铜离子
（3）如果要确定硫酸铜是催化剂，还需通过实验确认它在化学反应前后化学性质和质量是否改变．

18．对知识的归纳是学习化学的一种重要方法．下列归纳正确的是（　　）

	A．	因为铁的化学性质不如铝活泼，所以铁更耐腐蚀，是全球用量和产量最多的金属
	B．	空气、糖水、高锰酸钾都属于混合物
	C．	不锈钢、焊锡、黄金都是金属材料
	D．	中和反应能生成盐和水，所以，生成盐和水的反应都是中和反应

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