Question

11．某化学小组用下图所列装置（固定装置略）验证CO能还原CuO，并探究其还原产物的组成．

请回答：
（1）按气流方向，各装置从左到右的连接顺序为icd；gh（或hg）；ab；jk（或kj）；fe尾气处理（填仪器接口的字母编号）；
（2）说明CO能还原CuO的实验现象为F处硬质玻璃管中的黑色固体变为红色，C处澄清石灰水变浑浊；
（3）该实验处理尾气的方法为点燃烧掉或用气囊收集；
（4）若去掉B装置，可能产生的影响为NaHCO₃分解产生的水蒸气高温能与碳粉反应生成H₂，对实验产生干扰；
（5）将各装置按正确的顺序连接后进行实验．当反应结束后，F处硬质玻璃管中的固体全部变为红色．
[查阅资料]Cu和Cu₂O均为红色；Cu₂O在酸性溶液中能生成Cu和Cu²⁺．
[提出猜想]红色固体的成分可能为：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O；
[实验验证]该小组为验证上述猜想，分别取少量红色固体放人试管中，进行如下实验．

实验编号	操作	现象
a	加入足量稀硝酸、振荡	试管内红色固体完全溶解，溶液变为蓝色，并有无色气体产生
b	加入足量稀硫酸、振荡	试管内有红色固体，溶液为无色

[实验评价]根据上述实验，不能确定红色固体成分的实验是a（填实验编号），理由为3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O．（用化学方程式表示）；
[实验结论]根据上述实验结果，可知红色固体的成分为Cu（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）验证CO能还原CuO，并探究其还原产物的组成，利用的原理是一氧化碳还原氧化铜反应生成铜和二氧化碳，验证生成的二氧化碳用澄清石灰水，生成的产物为红色固体，先制备纯净的一氧化碳，依据装置图可知，装置E加热分解生成二氧化碳和水蒸气，通过装置B吸收水蒸气，通过装置D二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，通过装置A中的碱石灰除去未反应的二氧化碳气体，得到纯净的一氧化碳气体，通过装置F加热发生反应，生成的气体二氧化碳通过装置C中的澄清石灰水检验，最后剩余一氧化碳气体不能排放到空气中，需要收集或点燃进行尾气处理；
（2）依据上述分析说明CO能还原CuO的实验现象应根据生成的红色固体和二氧化碳去产生的现象判断；
（3）实验过程中生成的尾气为一氧化碳，一氧化碳气体有毒不能排放到空气中需要点燃或收集；
（4）B装置是吸收生成的水蒸气，若去掉B装置水蒸气进入装置D会和碳反应生成氢气，氢气也会还原氧化铜来分析；
（5）Cu和Cu₂O均为红色，所以红色固体的成分可能为：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O的混合物；
依据实验现象和物质性质分析，硝酸和铜、氧化亚铜都能发生反应，稀硫酸只和氧化亚铜发生反应．

解答 解：（1）验证CO能还原CuO，并探究其还原产物的组成，利用的原理是一氧化碳还原氧化铜反应生成铜和二氧化碳，验证生成的二氧化碳用澄清石灰水，生成的产物为红色固体，先制备纯净的一氧化碳，依据装置图可知，装置E加热分解生成二氧化碳和水蒸气，通过装置B吸收水蒸气，通过装置D二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，通过装置A中的碱石灰除去未反应的二氧化碳气体，得到纯净的一氧化碳气体，通过装置F加热发生反应，生成的气体二氧化碳通过装置C中的澄清石灰水检验，最后剩余一氧化碳气体不能排放到空气中，需要收集或点燃进行尾气处理，按气流方向，各装置从左到右的连接顺序为icdgh（或hg）abjk（或kj）fe；
故答案为：cd；gh（或hg）；ab；jk（或kj）；fe；
（2）上述分析可知说明CO能还原CuO的实验现象为F处硬质玻璃管中的黑色固体变为红色，C处澄清石灰水变浑浊；
故答案为：F处硬质玻璃管中的黑色固体变为红色，C处澄清石灰水变浑浊；
（3）实验过程中生成的尾气为一氧化碳，一氧化碳气体有毒不能排放到空气，该实验处理尾气的方法为点燃烧掉或用气囊收集；
故答案为：点燃烧掉或用气囊收集；
（4）B装置是吸收生成的水蒸气，若去掉B装置，NaHCO₃分解产生的水蒸气进入装置D，高温能与碳粉反应生成H₂ ，对实验产生干扰；
故答案为：NaHCO₃分解产生的水蒸气高温能与碳粉反应生成H₂，对实验产生干扰；
（5）Cu和Cu₂O均为红色，所以红色固体的成分可能为：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O的混合物；Cu₂O在酸性溶液中能生成Cu和Cu²⁺，分别取少量红色固体放人试管中，加入足量稀硝酸、振荡，试管内红色固体完全溶解，溶液变为蓝色，说明生成了铜离子，并有无色气体产生证明为一氧化氮，但铜和氧化亚铜都可以和硝酸发生反应，反应的化学方程式为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O，a实验不能确定红色固体成分；加入足量稀硫酸、振荡，试管内有红色固体，溶液不变色证明无氧化亚铜，红色固体为铜；
故答案为：Cu和Cu₂O；a；3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O；Cu．

点评 本题考查了实验验证生成物成分、实验探究物质组成的分析判断，主要是装置连接设计，物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．