Question

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

請回答：
（1）按氣流方向，各裝置從左到右的連接順序為：i→cd→gh或hg→ab→jk或kj→fe尾氣處理（填儀器接口的字母編號）．
（2）說明CO能還原CuO的實驗現(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）該實驗處理尾氣的方法為點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生成H₂，對實驗產(chǎn)生干擾．
（5）將各裝置按正確的順序連接后進行實驗．當反應結(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．
[實驗驗證]該小組為驗證上述猜想，分別取少量紅色固體放人試管中，進行如下實驗．

實驗編號	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{色，并有無色氣體產(chǎn)生
b	加入足量稀硫酸、振蕩	試管內(nèi)有紅色固體，溶液為無色

[實驗評價]根據(jù)上述實驗，不能確定紅色固體成分的實驗是a（填實驗編號），理由為3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu₂O+14HNO₃（�。�=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O．（用化學方程式表示）．
[實驗結(jié)論]根據(jù)上述實驗結(jié)果，可知紅色固體的成分為Cu（填化學式）．

Answer 1

分析 （1）驗證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生成銅和二氧化碳，驗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，通過裝置B吸收水蒸氣，通過裝置D二氧化碳和碳反應生成一氧化碳，通過裝置A中的堿石灰除去未反應的二氧化碳氣體，得到純凈的一氧化碳氣體，通過裝置F加熱發(fā)生反應，生成的氣體二氧化碳通過裝置C中的澄清石灰水檢驗，最后剩余一氧化碳氣體不能排放到空氣中，需要收集或點燃進行尾氣處理；
（2）依據(jù)上述分析說明CO能還原CuO的實驗現(xiàn)象應根據(jù)生成的紅色固體和二氧化碳去產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷；
（3）實驗過程中生成的尾氣為一氧化碳，一氧化碳氣體有毒不能排放到空氣中需要點燃或收集；
（4）B裝置是吸收生成的水蒸氣，若去掉B裝置水蒸氣進入裝置D會和碳反應生成氫氣，氫氣也會還原氧化銅來分析；
（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)實驗現(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，稀硫酸只和氧化亞銅發(fā)生反應．

解答 解：（1）驗證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生成銅和二氧化碳，驗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，通過裝置B吸收水蒸氣，通過裝置D二氧化碳和碳反應生成一氧化碳，通過裝置A中的堿石灰除去未反應的二氧化碳氣體，得到純凈的一氧化碳氣體，通過裝置F加熱發(fā)生反應，生成的氣體二氧化碳通過裝置C中的澄清石灰水檢驗，最后剩余一氧化碳氣體不能排放到空氣中，需要收集或點燃進行尾氣處理，按氣流方向，各裝置從左到右的連接順序為icdgh（或hg）abjk（或kj）fe；
故答案為：cd；gh（或hg）；ab；jk（或kj）；fe；
（2）上述分析可知說明CO能還原CuO的實驗現(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）實驗過程中生成的尾氣為一氧化碳，一氧化碳氣體有毒不能排放到空氣，該實驗處理尾氣的方法為點燃燒掉或用氣囊收集；
故答案為：點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)生的水蒸氣進入裝置D，高溫能與碳粉反應生成H₂ ，對實驗產(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生成H₂，對實驗產(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{色，說明生成了銅離子，并有無色氣體產(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，反應的化學方程式為：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，3Cu₂O+14HNO₃（�。�=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O，a實驗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，溶液不變色證明無氧化亞銅，紅色固體為銅；
故答案為：Cu和Cu₂O；a；3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O；Cu．

點評 本題考查了實驗驗證生成物成分、實驗探究物質(zhì)組成的分析判斷，主要是裝置連接設計，物質(zhì)性質(zhì)的理解應用，掌握基礎是關(guān)鍵，題目難度中等．