Question

20．某化學(xué)小組用如圖所列裝置（固定裝置略）驗(yàn)證CO能還原CuO，并探究其還原產(chǎn)物的組成．

請(qǐng)回答：
（1）按氣流方向，各裝置從左到右的連接順序?yàn)椋篿→cd→gh或hg→ab→jk或kj→fe尾氣處理（填儀器接口的字母編號(hào)）．
（2）說(shuō)明CO能還原CuO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為F處硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體變?yōu)榧t色，C處澄清石灰水變渾濁．
（3）該實(shí)驗(yàn)處理尾氣的方法為點(diǎn)燃燒掉或用氣囊收集．
（4）若去掉B裝置，可能產(chǎn)生的影響為NaHCO₃分解產(chǎn)生的水蒸氣高溫能與碳粉反應(yīng)生成H₂，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾．
（5）將各裝置按正確的順序連接后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，F(xiàn)處硬質(zhì)玻璃管中的固體全部變?yōu)榧t色．
[查閱資料]Cu和Cu₂O均為紅色；Cu₂O在酸性溶液中能生成Cu和Cu²⁺．
[提出猜想]紅色固體的成分可能為：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O．
[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]該小組為驗(yàn)證上述猜想，分別取少量紅色固體放人試管中，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	操作	現(xiàn)象
a	加入足量稀硝酸、振蕩	試管內(nèi)紅色固體完全溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，并有無(wú)色氣體產(chǎn)生
b	加入足量稀硫酸、振蕩	試管內(nèi)有紅色固體，溶液為無(wú)色

[實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，不能確定紅色固體成分的實(shí)驗(yàn)是a（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)），理由為3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O．（用化學(xué)方程式表示）．
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知紅色固體的成分為Cu（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證CO能還原CuO，并探究其還原產(chǎn)物的組成，利用的原理是一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，驗(yàn)證生成的二氧化碳用澄清石灰水，生成的產(chǎn)物為紅色固體，先制備純凈的一氧化碳，依據(jù)裝置圖可知，裝置E加熱分解生成二氧化碳和水蒸氣，通過(guò)裝置B吸收水蒸氣，通過(guò)裝置D二氧化碳和碳反應(yīng)生成一氧化碳，通過(guò)裝置A中的堿石灰除去未反應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w，得到純凈的一氧化碳?xì)怏w，通過(guò)裝置F加熱發(fā)生反應(yīng)，生成的氣體二氧化碳通過(guò)裝置C中的澄清石灰水檢驗(yàn)，最后剩余一氧化碳?xì)怏w不能排放到空氣中，需要收集或點(diǎn)燃進(jìn)行尾氣處理；
（2）依據(jù)上述分析說(shuō)明CO能還原CuO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)根據(jù)生成的紅色固體和二氧化碳去產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷；
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的尾氣為一氧化碳，一氧化碳?xì)怏w有毒不能排放到空氣中需要點(diǎn)燃或收集；
（4）B裝置是吸收生成的水蒸氣，若去掉B裝置水蒸氣進(jìn)入裝置D會(huì)和碳反應(yīng)生成氫氣，氫氣也會(huì)還原氧化銅來(lái)分析；
（5）Cu和Cu₂O均為紅色，所以紅色固體的成分可能為：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O的混合物；
依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和物質(zhì)性質(zhì)分析，硝酸和銅、氧化亞銅都能發(fā)生反應(yīng)，稀硫酸只和氧化亞銅發(fā)生反應(yīng)．

解答 解：（1）驗(yàn)證CO能還原CuO，并探究其還原產(chǎn)物的組成，利用的原理是一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，驗(yàn)證生成的二氧化碳用澄清石灰水，生成的產(chǎn)物為紅色固體，先制備純凈的一氧化碳，依據(jù)裝置圖可知，裝置E加熱分解生成二氧化碳和水蒸氣，通過(guò)裝置B吸收水蒸氣，通過(guò)裝置D二氧化碳和碳反應(yīng)生成一氧化碳，通過(guò)裝置A中的堿石灰除去未反應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w，得到純凈的一氧化碳?xì)怏w，通過(guò)裝置F加熱發(fā)生反應(yīng)，生成的氣體二氧化碳通過(guò)裝置C中的澄清石灰水檢驗(yàn)，最后剩余一氧化碳?xì)怏w不能排放到空氣中，需要收集或點(diǎn)燃進(jìn)行尾氣處理，按氣流方向，各裝置從左到右的連接順序?yàn)閕cdgh（或hg）abjk（或kj）fe；
故答案為：cd；gh（或hg）；ab；jk（或kj）；fe；
（2）上述分析可知說(shuō)明CO能還原CuO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為F處硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體變?yōu)榧t色，C處澄清石灰水變渾濁；
故答案為：F處硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體變?yōu)榧t色，C處澄清石灰水變渾濁；
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的尾氣為一氧化碳，一氧化碳?xì)怏w有毒不能排放到空氣，該實(shí)驗(yàn)處理尾氣的方法為點(diǎn)燃燒掉或用氣囊收集；
故答案為：點(diǎn)燃燒掉或用氣囊收集；
（4）B裝置是吸收生成的水蒸氣，若去掉B裝置，NaHCO₃分解產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入裝置D，高溫能與碳粉反應(yīng)生成H₂ ，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
故答案為：NaHCO₃分解產(chǎn)生的水蒸氣高溫能與碳粉反應(yīng)生成H₂，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
（5）Cu和Cu₂O均為紅色，所以紅色固體的成分可能為：①Cu；②Cu₂O；③Cu和Cu₂O的混合物；Cu₂O在酸性溶液中能生成Cu和Cu²⁺，分別取少量紅色固體放人試管中，加入足量稀硝酸、振蕩，試管內(nèi)紅色固體完全溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，說(shuō)明生成了銅離子，并有無(wú)色氣體產(chǎn)生證明為一氧化氮，但銅和氧化亞銅都可以和硝酸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Cu₂O+14HNO₃（�。�=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O，a實(shí)驗(yàn)不能確定紅色固體成分；加入足量稀硫酸、振蕩，試管內(nèi)有紅色固體，溶液不變色證明無(wú)氧化亞銅，紅色固體為銅；
故答案為：Cu和Cu₂O；a；3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O；Cu．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證生成物成分、實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成的分析判斷，主要是裝置連接設(shè)計(jì)，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．