7.取碳和氧化铜的混合物$a\ \mathrm{g}$在一定条件下恰好完全反应，相关量的变化如图所示，下列说法正确的是（）


A.M点对应的固体物质只有两种
B.N点对应的固体为黑色
C.反应后产生气体的总质量为$(a - b)\ \mathrm{g}$
D.$O∼ t_2\ \mathrm{min}$内，固体中铜元素质量分数不变

7.C

【分析】首先明确碳和氧化铜在高温下恰好完全反应，反应为$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$，固体质量减少是因为生成的$\ce{CO_{2}}$气体逸出，减少的质量即为生成$\ce{CO_{2}}$的质量。接下来逐一分析选项：A选项，M点反应未完全，固体包含未反应的$\ce{CuO}$、生成的$\ce{Cu}$，还有剩余的$\ce{C}$，不止两种，错误；B选项，N点反应完全，固体为$\ce{Cu}$，呈红色，不是黑色，错误；C选项，根据质量守恒，反应前固体总质量为$a\ \mathrm{g}$，反应后固体总质量为$b\ \mathrm{g}$，减少的质量$(a - b)\ \mathrm{g}$就是生成$\ce{CO_{2}}$的总质量，正确；D选项，反应前后铜元素质量不变，但固体总质量减少，所以固体中铜元素的质量分数会增大，不是不变，错误。
【解析】碳和氧化铜在高温下发生反应：$\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$，反应过程中固体质量减少是因为生成的二氧化碳气体逸出，结合图像分析各选项：
1. 选项A：M点对应反应进行到$t_1$时刻，反应未完全，此时固体有生成的铜、未反应的氧化铜，以及剩余的碳，共至少三种物质，故A错误；
2. 选项B：N点对应反应完全进行，固体为生成的铜，铜是紫红色固体，不是黑色，故B错误；
3. 选项C：根据质量守恒定律，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，反应前固体总质量为$a\ \mathrm{g}$，反应后剩余固体总质量为$b\ \mathrm{g}$，则生成二氧化碳气体的总质量为$(a - b)\ \mathrm{g}$，故C正确；
4. 选项D：反应前后铜元素的质量不变，但固体总质量因二氧化碳逸出而减小，因此固体中铜元素的质量分数会增大，并非不变，故D错误。
【答案】C
【知识点】质量守恒定律、碳还原氧化铜、元素质量分数
【点评】本题结合化学反应图像考查碳还原氧化铜的反应原理、质量守恒的应用，需理解反应中固体质量变化的本质，准确分析各时刻的固体成分，属于中等难度的基础应用题目。
【难度系数】0.5

8. 能力训练点·极值分析法 24 g碳与一定质量的氧气反应生成气体如图所示：

(1)碳不充分燃烧时的生成物是。生成物1是，生成物2是。(均填化学式)
(2)在密闭容器内，7.2 g碳和一定量的氧气恰好完全反应生成气体的质量不可能是。
A. 44 g
B. 16.8 g
C. 17.8 g
D. 26.4 g

8.(1)CO；CO；$\ce{CO_{2}}$
(2)A

【分析】
碳与氧气反应时，氧气量不同生成物不同：氧气不足生成CO，氧气充足生成CO₂，氧气量介于两者之间时生成CO和CO₂的混合物。解题时先利用极值法，结合碳的质量计算生成单一产物时所需氧气的量，对应图中氧气质量确定各生成物；再计算7.2g碳完全反应生成气体的质量范围，判断选项是否在该范围内。
【解析】
(1) 24g碳的物质的量为$\frac{24g}{12g/mol}=2mol$：
碳不充分燃烧生成CO，反应为$2C + O_2 \stackrel{点燃}{=\!=\!=} 2CO$，2mol C恰好需要1mol O₂，质量为$1mol×32g/mol=32g$，对应图中氧气质量32g，故生成物1为CO，即碳不充分燃烧的生成物是CO；
碳充分燃烧生成CO₂，反应为$C + O_2 \stackrel{点燃}{=\!=\!=} CO_2$，2mol C恰好需要2mol O₂，质量为$2mol×32g/mol=64g$，对应图中氧气质量64g，故生成物2为CO₂。
(2) 7.2g碳的物质的量为$\frac{7.2g}{12g/mol}=0.6mol$，计算生成气体的质量范围：
若全部生成CO，质量为$0.6mol×28g/mol=16.8g$；
若全部生成CO₂，质量为$0.6mol×44g/mol=26.4g$；
因此生成气体的质量范围是$16.8g ≤ m ≤26.4g$，选项中A（44g）超出该范围，不可能，故选A。
【答案】
(1) CO；CO；$\ce{CO_{2}}$ (2) A
【知识点】
碳的燃烧反应；极值分析法；化学计算
【点评】
本题考查碳与氧气反应的规律及极值分析法的应用，核心是确定生成单一产物的质量，进而判断混合物的质量范围，需掌握反应原理和相关计算方法。
【难度系数】
0.5

9. 科学探究与实践 某兴趣小组为探究木炭还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉末和氧化铜粉末的干燥混合物进行系列实验。
【查阅资料】木炭还原氧化铜得到的铜中可能含有少量红色的氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)固体。
【进行实验】实验1:取质量比为1:11的木炭和氧化铜粉末混合物1.2 g，进行实验。

(1)写出实验1中反应的化学方程式:，根据的现象可证明反应产生了$\ce{CO_{2}}$气体。
(2)实验1-2的优点是。
(3)实验1结束时，应先，再。
实验2:小组同学选用1-2装置，取一定量木炭粉和氧化铜粉末混合物，继续进行实验。

(4)实验2的目的是；结论是。
【反思交流】(5)由实验2中数据可知，实际冶炼工业中，起还原作用的物质的量一定要(填“大于”“小于”或“等于”)理论计算值。
(6)实验2没有进行质量比为1:14的实验，理由是。

9.(1)$\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$；澄清石灰水变浑浊
(2)使热量聚集，更好地加热混合物(合理即可)
(3)移出导管；熄灭酒精灯
(4)探究木炭与氧化铜反应的最佳质量比；木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12
(5)大于
(6)当木炭和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已经过量

【分析】
本题围绕木炭还原氧化铜的实验探究展开，需结合碳的化学性质、实验操作规范、实验探究的变量控制等知识逐一分析：
1. 第(1)问：木炭高温还原氧化铜生成铜和二氧化碳，需正确书写化学方程式；检验二氧化碳用澄清石灰水，其变浑浊是特征现象。
2. 第(2)问：实验1-2装置可集中热量，满足反应所需的高温条件，这是其优点。
3. 第(3)问：实验结束时，若先灭酒精灯会导致倒吸，需先移导管再灭酒精灯，防止试管炸裂。
4. 第(4)问：实验2改变木炭与氧化铜的质量比，目的是探究反应的最佳质量比；结合数据，1:12时效果最佳，故结论为该质量比是最佳条件。
5. 第(5)问：实际冶炼中，木炭会因损耗（如与氧气反应），故用量需大于理论值。
6. 第(6)问：实验2中1:13时氧化铜已过量，1:14实验无意义，故未进行。
【解析】
(1) 木炭与氧化铜在高温下反应，化学方程式为$\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此可通过澄清石灰水变浑浊的现象证明生成了$\ce{CO_{2}}$。
(2) 实验1-2装置可使热量聚集，更好地提供反应所需的高温环境，这是其优点。
(3) 实验结束时，为防止澄清石灰水倒吸进入热的试管导致试管炸裂，应先移出导管，再熄灭酒精灯。
(4) 实验2的变量是木炭与氧化铜的质量比，目的是探究木炭还原氧化铜的最佳质量比；根据实验数据，当质量比为1:12时反应效果最佳，故结论为木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12。
(5) 实际冶炼工业中，木炭可能因与空气中氧气反应、反应不完全等原因损耗，因此起还原作用的木炭的物质的量一定要大于理论计算值。
(6) 由实验2的数据可知，当木炭和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已经过量，继续进行质量比为1:14的实验无实际意义，故未进行该实验。
【答案】
(1)$\ce{2CuO + C\xlongequal{高温}2Cu + CO_{2}↑}$；澄清石灰水变浑浊
(2)使热量聚集，更好地加热混合物(合理即可)
(3)移出导管；熄灭酒精灯
(4)探究木炭与氧化铜反应的最佳质量比；木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:12
(5)大于
(6)当木炭和氧化铜质量比为1:13时，氧化铜已经过量
【知识点】
碳的还原性；化学方程式书写；实验探究的变量控制
【点评】
本题为科学探究题，综合考查木炭还原氧化铜的反应原理、实验操作、实验设计与数据分析，注重学生的实验探究能力和逻辑分析能力，是化学实验核心素养的典型考查题型。
【难度系数】
0.6