8. (2025·扬州月考)碳可以还原氧化铁。在不同温度下，分别用石墨粉、活性炭还原氧化铁，并在混合物中加入碳酸钾粉末(碳酸钾反应前后质量和化学性质均不变)，通入氩气进行实验。实验结果如图所示。下列说法错误的是（）
(还原率=$\frac{与碳反应消耗Fe_2O_3质量}{Fe_2O_3总质量}×100\%$)


A.实验中氩气不参加反应，用作保护气
B.随着碳酸钾含量的增加，还原率增大，碳酸钾在反应中起催化作用
C.上述实验说明活性炭还原氧化铁的还原率比石墨粉低
D.温度越高，炭粉还原氧化铁的还原率越高

8. C 提示:氩气化学性质不活泼,用作保护气,防止铁被氧化;由图可知,随着碳酸钾含量的增加,还原率增大,而碳酸钾反应前后质量和化学性质均不变,说明碳酸钾在反应中起催化作用;在相同条件下,活性炭还原氧化铁的还原率比石墨粉高;温度越高,炭粉还原氧化铁的还原率越高。

【分析】
要判断各选项正误，需结合题干信息和图像数据逐一分析：首先明确氩气的性质与作用；其次根据碳酸钾的反应前后特征及图像变化判断其作用；再对比相同条件下活性炭与石墨粉还原氧化铁的还原率；最后分析温度对还原率的影响。
【解析】
A选项：氩气化学性质稳定，实验中用作保护气，可防止生成的铁被氧化，该说法正确。
B选项：由图像可知，随着碳酸钾含量增加，还原率增大；且题干说明碳酸钾反应前后质量和化学性质均不变，符合催化剂的特征，起催化作用，该说法正确。
C选项：对比相同温度、相同碳酸钾含量的条件，如700℃、碳酸钾含量为0时，活性炭还原氧化铁的还原率（约30%）高于石墨粉（约10%），说明活性炭还原氧化铁的还原率比石墨粉高，该选项说法错误。
D选项：观察图像，无论是石墨粉还是活性炭还原氧化铁，同一类炭在温度越高时，还原率越高，说明温度越高，炭粉还原氧化铁的还原率越高，该说法正确。
【答案】
C
【知识点】
催化剂作用、图像分析、碳还原氧化铁
【点评】
本题结合实验图像考查碳还原氧化铁的实验分析，需准确提取图像中不同条件下的还原率数据，结合题干信息判断选项，重点在于图像的对比分析能力。
【难度系数】
0.5

9. 某中学化学兴趣小组按照课本实验方法(甲装置),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。
（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】
（3）小吴建议用超细碳粉与氧化铜粉末进行实验。你认为这样建议的原理是。
（4）小周建议用乙装置替代甲装置。与甲相比较，乙装置中将试管直立放置的作用是。
（5）对下列三种氧化铜和碳的质量比例，小施建议选择（填字母）的比例。
A. $32:3$ B. $40:3$ C. $48:3$
你认为小施这样选择的理由是。
【实验与结论】
（6）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，当看到澄清石灰水刚出现浑浊时，（填“能”或“不能”）确定氧化铜和碳粉已经开始反应。
（7）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。
（8）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。
（9）待产物冷却后，同学们终于得到了期待已久的紫红色铜珠，实验获得了圆满成功。

9. 【猜想与假设】(1) $\ce{Cu_{2}O}$（或$\ce{Cu_{4}C}$、$\ce{Cu_{2}C}$等，合理均可） 【分析与交流】(3) 固体间反应，使用颗粒更小的反应物，可以增加表面积，使反应物充分接触，有利于反应的进行
(4) 有利于集中加热，获得持续高温
(5) A 反应中碳粉会与试管内的氧气反应而部分消耗，故稍过量的碳粉有利于反应的进行
【实验与结论】(6) 气密性 不能 (7) 放
(8) 空气会进入反应的试管中，使灼热的铜重新被氧化
提示:(1) 根据在化合物中正负化合价代数和为0,可知Cu与O或C组成的化合物化学式。(3) 固体间反应,反应物颗粒越小,反应越易进行,反应越完全。(5) 高温下试管中空气里的氧气会与碳反应,所以碳的量应略多于与CuO反应所需的量。(6) CuO与C是否发生了反应,不能只看石灰水是否变浑浊,因为两者反应前就发生了碳与氧气的反应,生成了$\ce{CO_{2}}$。

【分析】
本题围绕木炭还原氧化铜实验的异常现象及改进展开，需结合化合价规则、反应原理、实验装置特点、实验操作注意事项分析各问题：
1. 猜想暗红色固体：根据化合物中正负化合价代数和为0，结合Cu的+1价，可推测其与O或C形成的化合物，如Cu₂O。
2. 超细碳粉的作用：固体反应中，颗粒越小，表面积越大，反应物接触更充分，反应更易进行。
3. 乙装置直立的作用：酒精灯外焰加热，直立放置可集中热量，维持反应所需的高温。
4. 质量比选择：反应原理为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$，计算得C与CuO的质量比为$12:(2×80)=3:40$；但试管内有空气，$\ce{O_{2}}$会消耗部分C，故C需稍过量，因此选A。
5. 实验操作：有气体参与的实验需先检查装置气密性；石灰水变浑浊可能是C与$\ce{O_{2}}$反应生成的$\ce{CO_{2}}$，不能确定CuO与C已反应；反应停止后需先撤导管，再关闭止水夹，防止空气进入使灼热Cu氧化。
【解析】
（1）根据化合价规则，Cu为+1价，O为-2价，化合物中正负化合价代数和为0，故暗红色固体可推测为$\ce{Cu_{2}O}$（合理即可）。
（3）超细碳粉颗粒更小，能增大与CuO的接触面积，使反应物充分接触，反应更完全。
（4）乙装置将试管直立放置，可集中酒精灯的火焰，获得反应所需的持续高温。
（5）反应的化学方程式为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$，计算得C与CuO的质量比为$3:40$；由于试管内空气中的$\ce{O_{2}}$会与C反应消耗部分C，因此需C稍过量，选项A中CuO与C的质量比为$32:3$，符合C稍过量的要求，故选A。
（6）有气体参与的实验，需先检验装置的气密性；澄清石灰水刚出现浑浊时，不能确定是CuO与C反应生成的$\ce{CO_{2}}$，因为C会先与试管内的$\ce{O_{2}}$反应生成$\ce{CO_{2}}$。
（7）停止加热后反应仍能继续，说明该反应放出热量，维持反应进行。
（8）若不关闭止水夹，空气会进入反应后的试管，灼热的铜会与空气中的$\ce{O_{2}}$反应，重新被氧化为CuO。
【答案】
（1）$\ce{Cu_{2}O}$（合理即可）；（3）增大反应物接触面积，使反应更充分；（4）集中加热，获得持续高温；（5）A；反应中碳会与试管内氧气反应而部分消耗，稍过量的碳有利于反应进行；（6）气密性；不能；（7）放；（8）空气进入试管，使灼热的铜重新被氧化。
【知识点】
木炭还原氧化铜实验、化合价规则、实验装置改进
【点评】
本题通过对木炭还原氧化铜实验异常现象的探究，考查了化合价应用、实验装置优化、反应条件控制及实验操作注意事项，注重学生的实验分析与探究能力，是化学实验探究类的典型题目。
【难度系数】
0.5