Question

【題目】興趣小組對“一氧化碳還原氧化銅”的實驗進行改進。

（查閱資料及準備）

Ⅰ. 甲酸在 98%硫酸溶液催化下的反應為：HCOOH H2O+CO 。

Ⅱ. 一氧化碳的爆炸極限（混合氣體中的體積分數）為：12.5%-75%。

Ⅲ. 經測量，下圖裝置中試管、干燥管和 D 處前導管的總體積為 80mL。在廣口瓶的適當位置繪制放置爆炸的安全線。

（設計方案）實驗裝置如下（固定裝置略）：

實驗步驟	現象	分析和結論
Ⅰ. 檢查氣密性。按上圖連接裝置，D 處瓶中裝滿水，推動空注射器	D 處導管口產生氣泡	說明整套裝置_____（選填“漏氣”或“不漏氣”）
Ⅱ. 裝入藥品，進行反應。把 B 裝置放入A 中，逐滴滴入甲酸，待 D 處液面下降至安全線處，點燃酒精燈。反應完成后，熄滅酒精燈。裝置冷卻后取出 B	C 處黑色粉末變為紅色	C 處反應的化學方程式為_____
Ⅲ. 尾氣處理，打開D 處瓶塞，點燃瓶內氣體	瓶口出現藍色火焰	尾氣處理的目的是_____

（實驗分析）

（1）待 D 處液面下降至安全線處，再點燃酒精燈是為了_____。

（2）能證明 CuO 已知 CO 發生反應的現象有_____。

（3）若 B 處有a mol 甲酸參加反應，D 處生成 b mol 碳酸鈣，則a>b，理由是_____。

（4）假設裝置內空氣已全部排入D 處瓶中，當瓶內氣體體積為 400mL 時，點燃是否發生爆炸? 通過計算說明理由（不考慮藥品的體積）_____。

（5）逐滴滴入甲酸后，符合如圖變量 y 的是_____

a、B 處水的物質的量

b、B 處生成一氧化碳的質量

c、C 處生成金屬銅的物質的量

d、D 處碳酸鈣的質量

Answer 1

【答案】不漏氣 CO+CuOCu+CO2 防止CO排出污染環境 防止CO與空氣混合加熱發生爆炸 C中黑色固體變紅 部分CO未參與反應 不爆炸；CO的體積分數為80%，不在爆炸極限范圍內 b

【解析】

本題是對“一氧化碳還原氧化銅”的實驗改進與設計，要根據資料和實驗設計方案分析解答。

檢查裝置氣密性，推動空注射器使裝置內壓強增大，D 處導管口產生氣泡，說明裝置氣密性良好，選填不漏氣。

C 處是生成的一氧化碳氣體與氧化銅反應，化學方程式為CO+CuOCu+CO2。

點燃D收集的氣體，防止有毒的CO排出污染環境。

（1）待 D 處液面下降至安全線處，再點燃酒精燈是為了裝置內收集的一氧化碳氣體超出爆炸極限，防止CO與空氣混合加熱發生爆炸。

（2）CuO 與CO 發生反應，生成銅和二氧化碳，現象是黑色粉末會變紅色。

（3）若 B 處有a mol 甲酸參加反應，D 處生成 b mol 碳酸鈣，根據質量守恒定律和方程式計算，a=b；如果a>b，理由是部分CO未參與反應。

（4）根據題目可知裝置內氣體體積為80mL，且全部排入D 處瓶中，那么D 處瓶中空氣體積分數為 ，D 處瓶中一氧化碳的體積分數為 ，超出一氧化碳的爆炸極限，所以不爆炸。

（5）

a、在反應前B 處已經有水，所以曲線起點不應該從零點起，不符合題意；

b、反應一開始B 處就產生一氧化碳，符合題意；

c、B 處產生一氧化碳才能與C 處氧化銅反應生成金屬銅，曲線起點從零點起錯誤，不符合題意；

d、D 處碳酸鈣的質量，曲線起點從零點起錯誤，不符合題意。故選b。