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11. (2025·武汉)一氧化碳与氧化铜反应除了生成二氧化碳，还会生成铜、氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)中的一种或两种。项目小组取4.00 g氧化铜，对一氧化碳还原氧化铜的反应展开系列探究。
Ⅰ. 利用如图所示装置制取一氧化碳并还原氧化铜
(1)下列与实验有关的图标中，提示实验中会用到加热操作的是
(2)装置甲锥形瓶内发生反应的化学方程式为
(3)实验中部分操作及现象如下：
a. 加入稀盐酸，观察到二氧化碳传感器的示数不断增大至稳定；
b. 点燃乙处酒精灯，加热炭粉；
c. 点燃丙处酒精灯，加热氧化铜；
d. 观察到丙中玻璃管内黑色粉末全部变红；停止加热，收集尾气。
①从安全环保的角度考虑，以上操作的正确顺序为
②二氧化碳传感器的示数不断增大至稳定，说明装置内已充满了二氧化碳。若无二氧化碳传感器，检验装置内已充满二氧化碳的实验方法是
Ⅱ. 探究装置丙硬质玻璃管内剩余固体的性质并测定其组成
查阅资料：氧化亚铜为红色粉末，可与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水。
实验Ⅰ结束后将装置丙硬质玻璃管内的剩余固体全部转移至烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应，过滤出烧杯中的红色固体，洗涤、干燥、称量其质量为2.56 g。
(4)装置丙硬质玻璃管内剩余固体中铜单质的质量分数为
Ⅰ. 利用如图所示装置制取一氧化碳并还原氧化铜
(1)下列与实验有关的图标中，提示实验中会用到加热操作的是
C
（填序号）。(2)装置甲锥形瓶内发生反应的化学方程式为
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。(3)实验中部分操作及现象如下：
a. 加入稀盐酸，观察到二氧化碳传感器的示数不断增大至稳定；
b. 点燃乙处酒精灯，加热炭粉；
c. 点燃丙处酒精灯，加热氧化铜；
d. 观察到丙中玻璃管内黑色粉末全部变红；停止加热，收集尾气。
①从安全环保的角度考虑，以上操作的正确顺序为
acbd
（填序号）。②二氧化碳传感器的示数不断增大至稳定，说明装置内已充满了二氧化碳。若无二氧化碳传感器，检验装置内已充满二氧化碳的实验方法是
在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳
（简述实验操作和现象）。Ⅱ. 探究装置丙硬质玻璃管内剩余固体的性质并测定其组成
查阅资料：氧化亚铜为红色粉末，可与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水。
实验Ⅰ结束后将装置丙硬质玻璃管内的剩余固体全部转移至烧杯中，加入足量的稀硫酸，充分反应，过滤出烧杯中的红色固体，洗涤、干燥、称量其质量为2.56 g。
(4)装置丙硬质玻璃管内剩余固体中铜单质的质量分数为
57.1%
（结果精确到0.1%）。答案
11. (1)C
(2)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3)①acbd ②在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳
(4)57.1%
(2)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3)①acbd ②在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳
(4)57.1%
解析
【分析】
本题围绕一氧化碳还原氧化铜的实验展开探究，分两部分解决问题：
1. 第(1)问需回忆常见实验安全图标，加热操作对应特定图标，直接判断；
2. 第(2)问装置甲制取CO₂，利用碳酸钙与稀盐酸反应，需正确书写化学方程式；
3. 第(3)问①操作顺序需考虑安全（防止CO爆炸），先通CO₂排空气，再制CO、还原CuO，最后处理尾气；②利用CO₂不支持燃烧的性质，在出口检验是否充满；
4. 第(4)问需利用Cu元素守恒和Cu₂O与稀硫酸反应的质量关系，列方程求解Cu单质质量，再计算质量分数，核心是守恒法的应用。
【解析】
(1) 常见实验图标中，提示加热操作的是选项C，故答案为C；
(2) 装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；
(3)① 实验需先通CO₂排尽装置内空气，防止CO加热时发生爆炸，因此先加入稀盐酸（a），再点燃乙处酒精灯制CO（b），接着点燃丙处酒精灯还原氧化铜（c），最后停止加热收集尾气（d），故正确顺序为acbd；
② 二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，检验装置内充满二氧化碳的方法为：在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳；
(4) 4.00g氧化铜中铜元素的质量为：$4.00\ \mathrm{g} × \frac{64}{80} = 3.2\ \mathrm{g}$。设剩余固体中氧化亚铜的质量为$x$，铜单质的质量为$y$。氧化亚铜与稀硫酸反应的化学方程式为$\ce{Cu_{2}O + H_{2}SO_{4} = Cu + CuSO_{4} + H_{2}O}$，反应后红色固体为原铜和生成的铜，因此：
$y + \frac{64}{144}x = 2.56\ \mathrm{g}$ ①
根据铜元素守恒，剩余固体中铜元素总质量等于氧化铜中铜元素质量：
$y + \frac{128}{144}x = 3.2\ \mathrm{g}$ ②
② - ①得：$\frac{64}{144}x = 0.64\ \mathrm{g}$，解得$x = 1.44\ \mathrm{g}$，代入①得$y = 1.92\ \mathrm{g}$。
剩余固体总质量为$1.44\ \mathrm{g} + 1.92\ \mathrm{g} = 3.36\ \mathrm{g}$，则铜单质的质量分数为：$\frac{1.92\ \mathrm{g}}{3.36\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 57.1\%$。
【答案】
(1)C
(2)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3)①acbd；②在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳
(4)57.1%
【知识点】
化学实验基本操作、化学方程式计算、二氧化碳的性质
【点评】
本题为实验探究综合题，涵盖实验操作、化学方程式书写、物质检验及化学计算，重点考查实验安全意识和守恒法的应用，需学生熟练掌握相关知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕一氧化碳还原氧化铜的实验展开探究，分两部分解决问题：
1. 第(1)问需回忆常见实验安全图标，加热操作对应特定图标，直接判断；
2. 第(2)问装置甲制取CO₂，利用碳酸钙与稀盐酸反应，需正确书写化学方程式；
3. 第(3)问①操作顺序需考虑安全（防止CO爆炸），先通CO₂排空气，再制CO、还原CuO，最后处理尾气；②利用CO₂不支持燃烧的性质，在出口检验是否充满；
4. 第(4)问需利用Cu元素守恒和Cu₂O与稀硫酸反应的质量关系，列方程求解Cu单质质量，再计算质量分数，核心是守恒法的应用。
【解析】
(1) 常见实验图标中，提示加热操作的是选项C，故答案为C；
(2) 装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$；
(3)① 实验需先通CO₂排尽装置内空气，防止CO加热时发生爆炸，因此先加入稀盐酸（a），再点燃乙处酒精灯制CO（b），接着点燃丙处酒精灯还原氧化铜（c），最后停止加热收集尾气（d），故正确顺序为acbd；
② 二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，检验装置内充满二氧化碳的方法为：在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳；
(4) 4.00g氧化铜中铜元素的质量为：$4.00\ \mathrm{g} × \frac{64}{80} = 3.2\ \mathrm{g}$。设剩余固体中氧化亚铜的质量为$x$，铜单质的质量为$y$。氧化亚铜与稀硫酸反应的化学方程式为$\ce{Cu_{2}O + H_{2}SO_{4} = Cu + CuSO_{4} + H_{2}O}$，反应后红色固体为原铜和生成的铜，因此：
$y + \frac{64}{144}x = 2.56\ \mathrm{g}$ ①
根据铜元素守恒，剩余固体中铜元素总质量等于氧化铜中铜元素质量：
$y + \frac{128}{144}x = 3.2\ \mathrm{g}$ ②
② - ①得：$\frac{64}{144}x = 0.64\ \mathrm{g}$，解得$x = 1.44\ \mathrm{g}$，代入①得$y = 1.92\ \mathrm{g}$。
剩余固体总质量为$1.44\ \mathrm{g} + 1.92\ \mathrm{g} = 3.36\ \mathrm{g}$，则铜单质的质量分数为：$\frac{1.92\ \mathrm{g}}{3.36\ \mathrm{g}} × 100\% \approx 57.1\%$。
【答案】
(1)C
(2)$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3)①acbd；②在装置丁的短导管口放置一根燃着的木条，木条熄灭，说明装置内已充满二氧化碳
(4)57.1%
【知识点】
化学实验基本操作、化学方程式计算、二氧化碳的性质
【点评】
本题为实验探究综合题，涵盖实验操作、化学方程式书写、物质检验及化学计算，重点考查实验安全意识和守恒法的应用，需学生熟练掌握相关知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
12. (2025·日照)探究木炭和氧化铜反应生成的气体。兴趣小组将氧化铜粉末和木炭粉以质量比为$13.3:1$混合进行实验($\ce{2CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}2Cu + CO_{2}\uparrow}$)，将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中澄清石灰水先变浑浊后变澄清。实验结束后称量，发现混合固体减少的质量大于试管增加的质量。
【查阅资料】$\ce{CaCO_{3} + CO_{2} + H_{2}O = Ca(HCO_{3})_{2}}$，$\ce{Ca(HCO_{3})_{2}}$可溶于水。
任务一:探究固体减少的质量和试管增加的质量不相等的原因。
【作出猜想】木炭和氧化铜反应生成的气体。
(1)猜想一:只有$\ce{CO_{2}}$；猜想二:只有$\ce{CO}$；猜想三:$\underline{\hspace{5cm}}$。
(2)甲同学提出猜想二不成立，依据是$\underline{\hspace{10cm}}$。
【实验探究 1】乙同学使用足量的澄清石灰水，重复上述实验，发现固体减小的质量仍然大于试管增大的质量。
【实验结论 1】
(3)猜想$\underline{\hspace{0.5cm}}$不成立。
【实验探究 2】丙同学将氧化铜粉末与木炭粉以质量比为$13.3:1$混合，称取$0.4\ \mathrm{g}$混合粉末放入W形玻璃管a处，在b处放入$0.2\ \mathrm{g}$氧化铜粉末，
。a、b两处同时加热，一段时间后，发现a处固体变红，b处有少量红色固体产生。
(4)写出b处发生反应的化学方程式:$\underline{\hspace{5cm}}$。
【实验结论 2】猜想三成立。
任务二:探究$\ce{CO}$的来源。
【作出猜想】可能发生的化学反应。
猜想四:$\ce{2CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}2Cu + CO_{2}\uparrow}$，$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{\mathrm{高温}}2CO}$。
猜想五:$\ce{CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}Cu + CO\uparrow}$。
【实验探究 3】丁同学在两支大试管中分别装入$0.3\ \mathrm{g}$氧化铜和木炭质量比为$13.3:1$和$13.3:2$的混合粉末。向两支大试管中先通入足量的氦气，然后同时加热两支大试管。利用传感器测定产生$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$的浓度，实验结果
。
(5)先通入氦气的目的是排净装置中的空气。能否用氢气代替氦气?$\underline{\hspace{2cm}}$(选填“能”或“否”)。
(6)由图2可知，反应先生成$\underline{\hspace{1cm}}$(填化学式);增大固体混合物中木炭的质量分数，$\ce{CO}$的浓度$\underline{\hspace{1cm}}$(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【实验结论 3】
(7)$\ce{CO}$的来源:猜想$\underline{\hspace{0.5cm}}$成立。
【查阅资料】$\ce{CaCO_{3} + CO_{2} + H_{2}O = Ca(HCO_{3})_{2}}$，$\ce{Ca(HCO_{3})_{2}}$可溶于水。
任务一:探究固体减少的质量和试管增加的质量不相等的原因。
【作出猜想】木炭和氧化铜反应生成的气体。
(1)猜想一:只有$\ce{CO_{2}}$；猜想二:只有$\ce{CO}$；猜想三:$\underline{\hspace{5cm}}$。
(2)甲同学提出猜想二不成立，依据是$\underline{\hspace{10cm}}$。
【实验探究 1】乙同学使用足量的澄清石灰水，重复上述实验，发现固体减小的质量仍然大于试管增大的质量。
【实验结论 1】
(3)猜想$\underline{\hspace{0.5cm}}$不成立。
【实验探究 2】丙同学将氧化铜粉末与木炭粉以质量比为$13.3:1$混合，称取$0.4\ \mathrm{g}$混合粉末放入W形玻璃管a处，在b处放入$0.2\ \mathrm{g}$氧化铜粉末，
。a、b两处同时加热，一段时间后，发现a处固体变红，b处有少量红色固体产生。(4)写出b处发生反应的化学方程式:$\underline{\hspace{5cm}}$。
【实验结论 2】猜想三成立。
任务二:探究$\ce{CO}$的来源。
【作出猜想】可能发生的化学反应。
猜想四:$\ce{2CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}2Cu + CO_{2}\uparrow}$，$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{\mathrm{高温}}2CO}$。
猜想五:$\ce{CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}Cu + CO\uparrow}$。
【实验探究 3】丁同学在两支大试管中分别装入$0.3\ \mathrm{g}$氧化铜和木炭质量比为$13.3:1$和$13.3:2$的混合粉末。向两支大试管中先通入足量的氦气，然后同时加热两支大试管。利用传感器测定产生$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$的浓度，实验结果
。(5)先通入氦气的目的是排净装置中的空气。能否用氢气代替氦气?$\underline{\hspace{2cm}}$(选填“能”或“否”)。
(6)由图2可知，反应先生成$\underline{\hspace{1cm}}$(填化学式);增大固体混合物中木炭的质量分数，$\ce{CO}$的浓度$\underline{\hspace{1cm}}$(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【实验结论 3】
(7)$\ce{CO}$的来源:猜想$\underline{\hspace{0.5cm}}$成立。
答案
12. (1)含有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$
(2)将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含有$\ce{CO_{2}}$
(3)一
(4)$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(5)否
(6)$\ce{CO_{2}}$；变大
(7)四
(2)将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含有$\ce{CO_{2}}$
(3)一
(4)$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(5)否
(6)$\ce{CO_{2}}$；变大
(7)四
解析
【分析】
本题围绕木炭与氧化铜反应的气体产物展开探究，需结合实验现象、查阅资料及反应原理逐步推理：
1. 猜想气体产物时，根据碳的氧化物有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$，结合已有猜想（只有$\ce{CO_{2}}$、只有$\ce{CO}$），推出第三种可能；
2. 判断猜想二是否成立，依据澄清石灰水变浑浊的现象，确定气体含$\ce{CO_{2}}$，排除只有$\ce{CO}$的情况；
3. 实验探究1中，足量澄清石灰水仍无法吸收全部气体，说明气体含$\ce{CO}$，进而排除只有$\ce{CO_{2}}$的猜想；
4. b处反应是$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$，需正确书写化学方程式；
5. 替换气体时，考虑氢气会与$\ce{CuO}$反应，故不能替代氦气；
6. 结合图像判断生成气体的先后顺序及木炭量对$\ce{CO}$浓度的影响；
7. 最终根据实验结论确定$\ce{CO}$的来源对应的猜想。
【解析】
(1) 碳还原氧化铜的气体产物可能为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$中的一种或两种，故猜想三为含有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$。
(2) 澄清石灰水遇$\ce{CO_{2}}$会变浑浊，实验中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含$\ce{CO_{2}}$，因此猜想二（只有$\ce{CO}$）不成立。
(3) 固体减少的质量是反应生成气体的总质量，试管增加的质量是吸收$\ce{CO_{2}}$的质量，若固体减少质量大于试管增加的质量，说明气体中除$\ce{CO_{2}}$外还有$\ce{CO}$，故猜想一（只有$\ce{CO_{2}}$）不成立。
(4) b处是$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$在加热条件下反应，生成$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，化学方程式为$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$。
(5) 若用氢气代替氦气，氢气会与装置中的$\ce{CuO}$反应，干扰原实验对气体产物的探究，故不能用氢气，填“否”。
(6) 由实验结果图可知，反应先生成$\ce{CO_{2}}$；增大木炭的质量分数，$\ce{CO}$的浓度变大。
(7) 猜想四包含$\ce{2CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}2Cu + CO_{2}\uparrow}$和$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{\mathrm{高温}}2CO}$，符合$\ce{CO}$的来源，故猜想四成立。
【答案】
(1) 含有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$
(2) 将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含有$\ce{CO_{2}}$
(3) 一
(4) $\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(5) 否
(6) $\ce{CO_{2}}$；变大
(7) 四
【知识点】
碳的化学性质、二氧化碳与一氧化碳的性质、化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，以木炭还原氧化铜的气体产物为核心，考查学生的猜想能力、实验分析能力及化学用语的书写，需结合实验现象、反应原理及资料信息逐步推理，是初中化学的重点题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕木炭与氧化铜反应的气体产物展开探究，需结合实验现象、查阅资料及反应原理逐步推理：
1. 猜想气体产物时，根据碳的氧化物有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$，结合已有猜想（只有$\ce{CO_{2}}$、只有$\ce{CO}$），推出第三种可能；
2. 判断猜想二是否成立，依据澄清石灰水变浑浊的现象，确定气体含$\ce{CO_{2}}$，排除只有$\ce{CO}$的情况；
3. 实验探究1中，足量澄清石灰水仍无法吸收全部气体，说明气体含$\ce{CO}$，进而排除只有$\ce{CO_{2}}$的猜想；
4. b处反应是$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$，需正确书写化学方程式；
5. 替换气体时，考虑氢气会与$\ce{CuO}$反应，故不能替代氦气；
6. 结合图像判断生成气体的先后顺序及木炭量对$\ce{CO}$浓度的影响；
7. 最终根据实验结论确定$\ce{CO}$的来源对应的猜想。
【解析】
(1) 碳还原氧化铜的气体产物可能为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$中的一种或两种，故猜想三为含有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$。
(2) 澄清石灰水遇$\ce{CO_{2}}$会变浑浊，实验中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含$\ce{CO_{2}}$，因此猜想二（只有$\ce{CO}$）不成立。
(3) 固体减少的质量是反应生成气体的总质量，试管增加的质量是吸收$\ce{CO_{2}}$的质量，若固体减少质量大于试管增加的质量，说明气体中除$\ce{CO_{2}}$外还有$\ce{CO}$，故猜想一（只有$\ce{CO_{2}}$）不成立。
(4) b处是$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$在加热条件下反应，生成$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，化学方程式为$\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$。
(5) 若用氢气代替氦气，氢气会与装置中的$\ce{CuO}$反应，干扰原实验对气体产物的探究，故不能用氢气，填“否”。
(6) 由实验结果图可知，反应先生成$\ce{CO_{2}}$；增大木炭的质量分数，$\ce{CO}$的浓度变大。
(7) 猜想四包含$\ce{2CuO + C\xlongequal{\mathrm{高温}}2Cu + CO_{2}\uparrow}$和$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{\mathrm{高温}}2CO}$，符合$\ce{CO}$的来源，故猜想四成立。
【答案】
(1) 含有$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$
(2) 将生成的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，试管中澄清石灰水先变浑浊，说明气体中一定含有$\ce{CO_{2}}$
(3) 一
(4) $\ce{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_{2}}$
(5) 否
(6) $\ce{CO_{2}}$；变大
(7) 四
【知识点】
碳的化学性质、二氧化碳与一氧化碳的性质、化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，以木炭还原氧化铜的气体产物为核心，考查学生的猜想能力、实验分析能力及化学用语的书写，需结合实验现象、反应原理及资料信息逐步推理，是初中化学的重点题型。
【难度系数】
0.5
