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跟踪训练1 把8 g碳和16 g氧气放在密闭的容器里，在一定条件下充分反应，最终密闭容器中有(
A.二氧化碳
B.一氧化碳
C.二氧化碳和一氧化碳
D.二氧化碳和氧气
【思路导引】碳在氧气中燃烧，有完全燃烧和不完全燃烧两种情况。根据反应的化学方程式进行分析，即可通过计算来确定最终密闭容器中的物质。
C
)。A.二氧化碳
B.一氧化碳
C.二氧化碳和一氧化碳
D.二氧化碳和氧气
【思路导引】碳在氧气中燃烧，有完全燃烧和不完全燃烧两种情况。根据反应的化学方程式进行分析，即可通过计算来确定最终密闭容器中的物质。
答案
C 解析 根据化学方程式：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2}}$、$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO}$可知，当碳与氧气的质量比为12：32=3：8时，两者完全反应生成$\ce{CO_{2}}$；当碳与氧气的质量比为24：32=3：4时，两者完全反应生成CO。由题给条件碳与氧气的质量比为8 g：16 g=1：2，介于3：8和3：4之间，则最终密闭容器中有二氧化碳和一氧化碳。
解析
【分析】
要确定密闭容器中的产物，需明确碳在氧气中燃烧有完全燃烧（生成二氧化碳）和不完全燃烧（生成一氧化碳）两种情况。解题思路为：①写出两种燃烧反应的化学方程式，计算反应中碳与氧气的质量比；②计算题目中碳和氧气的实际质量比；③将实际质量比与两种反应的质量比对比，判断最终产物。
【解析】
1. 写出碳的两种燃烧反应的化学方程式并计算质量比：
完全燃烧：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2}}$，碳与氧气的质量比为$12:32=3:8$；
不完全燃烧：$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO}$，碳与氧气的质量比为$(2×12):32=24:32=3:4$；
2. 计算题目中碳与氧气的实际质量比：$8\ \mathrm{g}:16\ \mathrm{g}=1:2$；
3. 对比质量比：$1:2=0.5$，介于$3:8=0.375$和$3:4=0.75$之间，说明碳既发生完全燃烧又发生不完全燃烧，最终产物为二氧化碳和一氧化碳。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式的计算；碳的燃烧反应
【点评】
本题通过碳与氧气反应的产物判断，考查学生对化学方程式计算的应用能力，核心是利用质量比分析反应程度，属于化学基础应用题型，需掌握两种燃烧情况的条件。
【难度系数】
0.5
要确定密闭容器中的产物，需明确碳在氧气中燃烧有完全燃烧（生成二氧化碳）和不完全燃烧（生成一氧化碳）两种情况。解题思路为：①写出两种燃烧反应的化学方程式，计算反应中碳与氧气的质量比；②计算题目中碳和氧气的实际质量比；③将实际质量比与两种反应的质量比对比，判断最终产物。
【解析】
1. 写出碳的两种燃烧反应的化学方程式并计算质量比：
完全燃烧：$\ce{C + O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2}}$，碳与氧气的质量比为$12:32=3:8$；
不完全燃烧：$\ce{2C + O_{2}\xlongequal{点燃}2CO}$，碳与氧气的质量比为$(2×12):32=24:32=3:4$；
2. 计算题目中碳与氧气的实际质量比：$8\ \mathrm{g}:16\ \mathrm{g}=1:2$；
3. 对比质量比：$1:2=0.5$，介于$3:8=0.375$和$3:4=0.75$之间，说明碳既发生完全燃烧又发生不完全燃烧，最终产物为二氧化碳和一氧化碳。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式的计算；碳的燃烧反应
【点评】
本题通过碳与氧气反应的产物判断，考查学生对化学方程式计算的应用能力，核心是利用质量比分析反应程度，属于化学基础应用题型，需掌握两种燃烧情况的条件。
【难度系数】
0.5
二、木炭还原氧化铜
| 实验装置 |
|
| --- | --- |
| 实验步骤 | (1)检查装置气密性；
(2)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；
(3)将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；
(4)打开弹簧夹，用酒精灯(可加网罩使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟；
(5)先撤出导管，再停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上 |
| 实验现象 | 开始加热时，导管口有气泡产生；一段时间后，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 |
| 实验结论 | 碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳 |
| 化学方程式 | $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$ |
跟踪训练2 某学校九年级学生学习了木炭还原氧化铜实验后，对反应的产物产生了质疑，认为可能有其他物质产生，于是进行了如下探究。
【查阅资料】
1.氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)为红色固体，能和稀硫酸反应：$\ce{Cu_{2}O + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + Cu + H_{2}O}$；
2.氮气不与木炭和氧化铜发生反应；
3.氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，浓硫酸能干燥气体。
探究一:探究生成的气体。
【提出问题1】木炭还原氧化铜实验中除了生成二氧化碳气体，还有其他气体产生吗?
【作出猜想】猜想一:小雅认为可能混有氢气。猜想二:小礼认为可能混有一氧化碳。
(1)小西结合自己所学的化学知识很快就否定了小雅的猜想，他的判断依据是
【实验探究】
(2)同学们设计了上图装置，加热A装置前先通一段时间的氮气，目的是
(3)探究实验中是否产生了一氧化碳，证明产生了一氧化碳的实验现象是
【结论】
(4)由实验可得，小礼的猜想是正确的。同学们分析讨论后一致认为有两个原因，一是木炭与氧化铜反应生成铜和一氧化碳，另一个是
探究二:探究固体产物的成分。
【提出问题2】木炭还原氧化铜实验中生成的红色固体除了铜，是否可能有氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)的存在?
【实验探究】
| 实验操作 | 现象 | 结论 |
| --- | --- | --- |
| 取少量红色固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡后观察现象 | (5)
| 实验装置 |
|| --- | --- |
| 实验步骤 | (1)检查装置气密性；
(2)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；
(3)将试管固定在铁架台上，将导管插入澄清石灰水中；
(4)打开弹簧夹，用酒精灯(可加网罩使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟；
(5)先撤出导管，再停止加热，用弹簧夹夹紧乳胶管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上 |
| 实验现象 | 开始加热时，导管口有气泡产生；一段时间后，黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 |
| 实验结论 | 碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳 |
| 化学方程式 | $\ce{C + 2CuO\xlongequal{高温} 2Cu + CO_{2}↑}$ |
跟踪训练2 某学校九年级学生学习了木炭还原氧化铜实验后，对反应的产物产生了质疑，认为可能有其他物质产生，于是进行了如下探究。
【查阅资料】
1.氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)为红色固体，能和稀硫酸反应：$\ce{Cu_{2}O + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + Cu + H_{2}O}$；
2.氮气不与木炭和氧化铜发生反应；
3.氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，浓硫酸能干燥气体。
探究一:探究生成的气体。
【提出问题1】木炭还原氧化铜实验中除了生成二氧化碳气体，还有其他气体产生吗?
【作出猜想】猜想一:小雅认为可能混有氢气。猜想二:小礼认为可能混有一氧化碳。
(1)小西结合自己所学的化学知识很快就否定了小雅的猜想，他的判断依据是
化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素
【实验探究】
(2)同学们设计了上图装置，加热A装置前先通一段时间的氮气，目的是
排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰
(3)探究实验中是否产生了一氧化碳，证明产生了一氧化碳的实验现象是
C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊
【结论】
(4)由实验可得，小礼的猜想是正确的。同学们分析讨论后一致认为有两个原因，一是木炭与氧化铜反应生成铜和一氧化碳，另一个是
$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(用化学方程式表示)。探究二:探究固体产物的成分。
【提出问题2】木炭还原氧化铜实验中生成的红色固体除了铜，是否可能有氧化亚铜($\ce{Cu_{2}O}$)的存在?
【实验探究】
| 实验操作 | 现象 | 结论 |
| --- | --- | --- |
| 取少量红色固体于试管中，加入足量稀硫酸，振荡后观察现象 | (5)
溶液变为蓝色
| 含有$\ce{Cu_{2}O}$ |答案
(1) 化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素
(2) 排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰
(3) C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊
(4) $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(5) 溶液变为蓝色
解析 (1)根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素，故不能生成氢气；(2)加热前先通一段时间的氮气是要排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰，同时防止生成的一氧化碳与空气混合在加热时发生爆炸；(3)如果实验中产生一氧化碳，在加热条件下一氧化碳会还原E中的氧化铜，生成红色的铜和二氧化碳，故实验现象为C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变红，F中的澄清石灰水变浑浊；(4)实验中生成的二氧化碳可能又与木炭发生反应生成一氧化碳，故化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$；(5)在生成的红色固体中加入稀硫酸，如果有氧化亚铜，氧化亚铜会与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液、铜和水，故现象为溶液变为蓝色。
(2) 排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰
(3) C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊
(4) $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(5) 溶液变为蓝色
解析 (1)根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素，故不能生成氢气；(2)加热前先通一段时间的氮气是要排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰，同时防止生成的一氧化碳与空气混合在加热时发生爆炸；(3)如果实验中产生一氧化碳，在加热条件下一氧化碳会还原E中的氧化铜，生成红色的铜和二氧化碳，故实验现象为C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变红，F中的澄清石灰水变浑浊；(4)实验中生成的二氧化碳可能又与木炭发生反应生成一氧化碳，故化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$；(5)在生成的红色固体中加入稀硫酸，如果有氧化亚铜，氧化亚铜会与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液、铜和水，故现象为溶液变为蓝色。
解析
【分析】
本题围绕木炭还原氧化铜的产物探究展开，需结合质量守恒定律、物质的化学性质及实验装置的作用逐一分析：
1. 否定氢气的猜想，依据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物不含氢元素，无法生成含氢的氢气；
2. 加热前通氮气，目的是排尽装置内空气，避免空气中的CO₂干扰气体检验，同时防止CO与空气混合加热爆炸；
3. 检验一氧化碳需利用其还原性，CO还原CuO生成CO₂，结合装置中C、E、F的现象判断；
4. 生成CO的另一原因是CO₂与过量木炭高温反应；
5. 检验Cu₂O利用其与稀硫酸反应生成蓝色硫酸铜溶液的性质，观察溶液颜色变化。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物为木炭（C）和氧化铜（CuO），不含氢元素，因此不可能生成氢气，故否定小雅的猜想；
(2) 装置内原有空气含二氧化碳，会干扰生成气体中CO的检验，且若混有空气，生成的CO与空气混合加热可能爆炸，因此通氮气可排尽装置内空气，避免上述干扰；
(3) 若生成CO，气体先经过C（澄清石灰水，除去原有CO₂），C中不变浑浊；随后CO进入E装置，在加热下还原黑色CuO为红色Cu，E中黑色固体变红；生成的CO₂进入F装置，使澄清石灰水变浑浊，因此现象为C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊；
(4) 反应中生成的CO₂可与过量的木炭在高温下反应生成CO，化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$；
(5) 若红色固体含Cu₂O，加入足量稀硫酸后，Cu₂O与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液，因此现象为溶液变为蓝色。
【答案】
(1) 化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素
(2) 排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰，同时防止生成的一氧化碳与空气混合在加热时发生爆炸
(3) C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊
(4) $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(5) 溶液变为蓝色
【知识点】
质量守恒定律、一氧化碳的还原性、酸的化学性质
【点评】
本题为实验探究题，综合考查质量守恒定律、常见物质的化学性质及实验分析能力，需结合题目给出的查阅资料和实验装置逻辑推导，是中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
本题围绕木炭还原氧化铜的产物探究展开，需结合质量守恒定律、物质的化学性质及实验装置的作用逐一分析：
1. 否定氢气的猜想，依据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应物不含氢元素，无法生成含氢的氢气；
2. 加热前通氮气，目的是排尽装置内空气，避免空气中的CO₂干扰气体检验，同时防止CO与空气混合加热爆炸；
3. 检验一氧化碳需利用其还原性，CO还原CuO生成CO₂，结合装置中C、E、F的现象判断；
4. 生成CO的另一原因是CO₂与过量木炭高温反应；
5. 检验Cu₂O利用其与稀硫酸反应生成蓝色硫酸铜溶液的性质，观察溶液颜色变化。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物为木炭（C）和氧化铜（CuO），不含氢元素，因此不可能生成氢气，故否定小雅的猜想；
(2) 装置内原有空气含二氧化碳，会干扰生成气体中CO的检验，且若混有空气，生成的CO与空气混合加热可能爆炸，因此通氮气可排尽装置内空气，避免上述干扰；
(3) 若生成CO，气体先经过C（澄清石灰水，除去原有CO₂），C中不变浑浊；随后CO进入E装置，在加热下还原黑色CuO为红色Cu，E中黑色固体变红；生成的CO₂进入F装置，使澄清石灰水变浑浊，因此现象为C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊；
(4) 反应中生成的CO₂可与过量的木炭在高温下反应生成CO，化学方程式为$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$；
(5) 若红色固体含Cu₂O，加入足量稀硫酸后，Cu₂O与稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液，因此现象为溶液变为蓝色。
【答案】
(1) 化学反应前后元素种类不变，反应物木炭和氧化铜中不含氢元素
(2) 排尽装置内的空气，防止空气中的二氧化碳对实验产生干扰，同时防止生成的一氧化碳与空气混合在加热时发生爆炸
(3) C中澄清石灰水不变浑浊，E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊
(4) $\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
(5) 溶液变为蓝色
【知识点】
质量守恒定律、一氧化碳的还原性、酸的化学性质
【点评】
本题为实验探究题，综合考查质量守恒定律、常见物质的化学性质及实验分析能力，需结合题目给出的查阅资料和实验装置逻辑推导，是中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.5
