实验：还原反应的探究.pdf

1 / 12聚焦初中还原反应实验1.下面是三套还原氧化铜的实验装置装置甲与乙的不同点原因 (用物质性质说明 ) 反应物角度①A 敞口， B 密闭②A 不用尾气处理，B 需要点燃尾气③A 试管口略向下倾斜，B 玻璃管水平①H2 无毒， CO 有毒②A 产物水是液体，倒流会引起试管破裂B 产物 CO2 是气体生成物角度A产物的检验是滴入盛有无水硫酸铜的蒸发皿，B产物的检验是通入盛有澄清石灰水的锥形瓶白色无水硫酸铜遇水变蓝，CO2 使澄清石灰水变浑浊注意： 1.用氢气碳一氧化碳还原氧化铜，从环保的角度考虑最好的是氢气，产物生成水2、氢气、一氧化碳还原氧化铜是吸热反应；碳还原氧化铜是放热反应实验一：氢气还原氧化铜实验步骤：(l) 先向试管中装人氧化铜、固定试管①试管口应倾斜向下（试管口下倾角度的稍大，实验效果更好）：防止在试管口处冷凝的水流到试管底部使试管炸裂②导气管管口应伸入接近试管底部；目的是排尽试管内的空气③试管口不用塞子，如果试管用塞子塞住就无法排出试管内的空气(2) 通人经过验纯的纯净氢气（目的是为了防止加热时混合气体发生爆炸.）(3) 点燃酒精灯给试管加热（先预热，再集中在装有氧化铜部位加热，目的是防止试管受热不均而发生炸裂) (4) 实验结束后撤离酒精灯(5) 继续通氢气直到试管冷却(目的是防止高温时生成的铜被空气中的氧气重新氧化为氧化铜) （6）可能出现的其他问题：氢气中含有酸性物质（如HCl），氧化铜与氢气中的酸性物质和水分发生反应，而变成铜离子，无法再被还原为铜单质。

2 / 12实验二：一氧化碳还原氧化铜【现象】 ① 黑色固体变红② 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体实验步骤】① 连好装置，检验气密性 ；②加入药品；③先缓慢均与的通入一氧化碳 ，片刻时间后，估计空气已排净（可用试管收集尾端出口的气体，进行检验，直到无爆鸣声为止）时，点燃 导管末端酒精灯 （一氧化碳 有毒，注意通风，不能一开始就点燃尾气，那样有可能爆炸）；④同时开始 加热 硬质大试管⑤熄灭 硬质大试管处的酒精灯，继续通一氧化碳直至装置冷却（防止刚生成的热的铜与氧气反应，使实验失败）；⑥停止通 入一氧化碳； ⑦最后 熄灭 尾端酒精灯【实验缺陷】一氧化碳用了太大（可以改用反应前后通入氮气：即减少一氧化碳用量，又安全环保）实验三：一氧化碳还原氧化铁实验现象 ： 固体粉末由红色逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊实验步骤：① 连好装置，检验气密性 ；②加入药品；③先缓慢均与的通入一氧化碳 ，片刻时间后，估计空气已排净（可用试管收集尾端出口的气体，进行检验， 直到无爆鸣声为止）时，点燃 导管末端酒精灯 （一氧化碳 有毒，注意通风，不能一开始就点燃尾 气，那样有可能爆炸）；④同时开始 加热 硬质大试管（起初小心加热整个试管，然后加大一氧化碳流量，集中强热样品 5 分钟左右，直到红棕色氧化铁 变为黑色铁）；⑤熄灭 酒精喷灯，继续通一氧化碳直至装置冷却（防止刚生成的铁在高温下又与氧气反应，使实验失败）；⑥停止通 入一氧化碳； ⑦最后 熄灭 尾端酒精灯【相关资料 :】一氧化碳与氧化铁在加热的条件下发生如下反应:3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2；Fe3O4+CO3FeO+CO2；FeO+COFe+CO2；总反应式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （注： Fe、FeO、Fe3O4均为黑色）【实验要点】：①通入 CO后,若加热时间短 ,反应不充分 ,则黑色产物中有大量“Fe3O4”;加热时间长 ,反应充分 ,则黑色产物主要为“铁”。

②反应产物如果在空气中3 / 12冷却会被重新氧化成FeO、Fe3O4、Fe2O3,温度高时重新氧化的最终产物为红色的Fe2O3③用“氢气”代替“一氧化碳”做上述实验,产生的实验现象和结论亦相同补充材料】：①不通 CO，单独加热玻璃管里的Fe2O3粉末，粉末也会由“红棕”色逐渐变“黑”所不同的是，粉末一旦冷却，又会恢复成加热前的红棕色原因是：有些无机化合物的颜色随温度的升高颜色变深②FeO 不稳定，在空气中加热会迅速被氧化成四氧化三铁，隔绝空气加热会歧化为铁单质和四氧化三铁【总结】 因实验条件不同而有所差异,其固体产物 有三种可能 :Fe 或 Fe3O4或它们的混合物实验四： .碳还原氧化铜【实验操作】①连好装置，检验气密性 ；②加入药品，固定装置：把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；将试管固定在铁架台上试管口装有通入澄清石灰水的导管；③ 先预热再集中加热；④ 过几分钟后，先 撤出导气管，再 熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上观察现象并分析实验现象】 澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色化学方程式】 C+2CuO2Cu+CO2↑理论分析：2C+O22CO C+ CO22CO C + CuO Cu + CO ↑CO+CuO Cu+CO2 【知识拓展】实际可能的反应历程：C+2CuO Cu2O+CO Cu2O+CO2Cu+CO2注：若生成的固体为砖红色，那是氧化亚铜，而并非铜，实验不成功。

实验中，若温度不够高或木炭粉量不足，除有铜生成外，还会生成红色的氧化亚铜总结】 1、碳还原氧化铜的反应产物因实验条件不同而有所差异,其固体产物 有可能是 Cu、Cu2O 以及其混合物等,气体产物 有可能是 CO、CO2以及其混合物等，2、若题目中没有给出资料，则不用考虑Cu2O，对于 剩余固体的成分 有三种可能：只有铜；铜和碳的混合物；铜和氧化铜的混合物碳还原氧化铜的最佳实验条件】①木炭 稍过量 ： 理论计算得出， mc：mcuo 的比值为 1：13.3 时，两反应物恰好完全反应但是，由于以下二个因素，a.实验中取用的是木炭，内中含有一些盐和氧化物等等其它物质;b.要使氧化铜中的铜被充分地还原出4 / 12来，木炭需要稍微过量，实验经验的比值（mc：mcuo ）为： 1：10～1：10.5，在此比值范围内，反应的现象最明显并且，木炭和氧化铜在称量之前，，应进行烘烤，除去吸附的水份，这样就可以减少反应物取量的误差，也拥有利于反应的发生②药品选择：碳粉选择木炭比活性炭好，氧化铜用分析纯③增大反应物的接触面积，使两者充分反应 ,增大反应速率：混合物研磨时间为15min 及以上；④ 温度控制 ：用火焰温度较高且稳定的酒精喷灯加热实验最佳。

注：碳还原氧化铁也可类推）【例题解析】 某同学为了探究木炭还原氧化铜所生成的气体产物是什么，提出了猜想： a.可能是二氧化碳；b.可能是一氧化碳并设计如图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：① 若澄清的石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳；② 若澄清的石灰水不变浑浊，则气体为一氧化碳请你回答：（1）该同学的猜想是否严谨？若不严谨，请作补充2）请你对该实验装置予以评价答案：（ 1）不严谨还可能是二氧化碳和一氧化碳的混合气体（1 分）（2）该装置的缺陷是：① 若产生的气体中有一氧化碳，则会造成空气污染；②若产生的气体为二氧化碳和一氧化碳的混合气体，则无法验证考点连接： 1、实验室常用木炭粉还原氧化铜，实验装置如下图所示查阅资料发现：实验中，若温度不够高或木炭粉量不足，除有铜生成外，还会生成红色的氧化亚铜下列有关该实验的说法正确的是A．反应后产生的气体一定是CO2B. 反应后得到的红色固体一定是Cu C．实验中一定发生了置换反应D. 实验结束时应先把导管从澄清石灰水中移出后，再熄灭酒精灯2、用纯净的木炭粉还原氧化铜粉末时，可能发生如下化学反应：5 / 12C + 2CuO == 2Cu + CO2↑ C + CuO == Cu + CO↑某同学设计一个实验，证明氧化铜中含有氧元素，实验装置如图所示。

回答下列问题：(1) 在实验前通入氮气的目的是_________________________________；(2)本实验能证明氧化铜中含有氧元素的证据是____________________，写出产生该现象的化学方程式________________________________；(3) 为了使实验成功，反应物要研细混匀，而且木炭粉与氧化铜的质量比为______( 填字母 )效果较好选择该质量比的理由是_____________ A ．3∶20 B ．1∶12 (4) 你认为本实验设计中的不足之处是_____________________________3、梧州市某中学化学兴趣小组按照课本实验方法（如图19 甲），做木炭与氧化铜反应实验时，发现很难观察到紫红色铜的生成，却往往有暗红色固体出现他们决定对这个实验进行探究和改进提出问题】 暗红色的固体是什么？如何选择合适的条件，使木炭还原氧化铜的实验现象更明显？【查阅资料】 铜有+1 和+2 两种化合价，通常情况下，氧的化合价为- 2，碳的化合价为+4 或- 4 【猜想与假设】（1）同学们认为这种暗红色固体可能是一种化合物，并猜测它的化学式为。

澄清的石灰水C+CuO 止水夹澄清的C+Cu O 高温高温6 / 12（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况 【分析与交流】（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验你认为这样建议的原理是2）小周建议用图19 的乙装置替代甲装置与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是3）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择 (填选项序号 ) 的比例A. 32 ︰3B. 40︰3 C. 48 ︰3 你认为小施这样选择的理由是实验与结论】同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装置的后，往试管中加入已干燥的药品并开始加热，当看到澄清的石灰水刚出现浑浊时，（填“可以”或“不能”）确定氧化铜和炭粉已经开始反应不久，即可看到试管底部变红热，停止加热后，仍能看到红热现象，并沿试管底部自下而上蔓延，这个现象说明该反应是（填“吸”或“放”）热反应待反应结束，先将导气管从石灰水中取出，然后关闭止水夹，让产物自然冷却若不关闭止水夹，可能出现的问题是待产物冷却后，同学们终于找到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

4、化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数Ⅰ．甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量．．的木炭粉混合后，用下图所示装置以合理的操作步骤测定 ( 假设杂质始终不发生变化) ①实验中持续通入干燥的氮气加热前缓缓通入一段时间，其作用是②停止加热前是否需要先断开a 和 b 的连接处以防止倒吸？为什么？③如果氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的质最变化测定出氧化铁的质量分数将 (选填“偏大”、“偏小”或“准确”) ，原因是若有误差，则减小误差的改进措施是答案： 1.C 2. （1 ）排除装置内的空气，防止碳与空气中的氧气反应；（2）澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O （3）B 控制木炭的质量，促成二氧化碳的生成（4）没有尾气处理装置 3 、 Cu2O （Cu4C、Cu2C 等其他合理答案同样给分）（1 ）固体反应物间的反应，使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，有利于反应的进行6 / 12（2）同学们还认为，通过改变反应物的状态、质量比，以及反应装置，可以使该实验现象更加明显，减少出现暗红色固体的情况。

【分析与交流】（1）小吴建议用超细炭粉与氧化铜粉末进行实验你认为这样建议的原理是2）小周建议用图19 的乙装置替代甲装置与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是3）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择 (填选项序号 ) 的比例A. 32 ︰3B. 40︰3 C. 48 ︰3 你认为小施这样选择的理由是实验与结论】同学们决定按改进后的方案进行实验，他们在检验了乙装。