Question

【题目】兴趣小组对“一氧化碳还原氧化铜”的实验进行改进。

（查阅资料及准备）

Ⅰ. 甲酸在 98%硫酸溶液催化下的反应为：HCOOH H2O+CO 。

Ⅱ. 一氧化碳的爆炸极限（混合气体中的体积分数）为：12.5%-75%。

Ⅲ. 经测量，下图装置中试管、干燥管和 D 处前导管的总体积为 80mL。在广口瓶的适当位置绘制放置爆炸的安全线。

（设计方案）实验装置如下（固定装置略）：

实验步骤	现象	分析和结论
Ⅰ. 检查气密性。按上图连接装置，D 处瓶中装满水，推动空注射器	D 处导管口产生气泡	说明整套装置_____（选填“漏气”或“不漏气”）
Ⅱ. 装入药品，进行反应。把 B 装置放入A 中，逐滴滴入甲酸，待 D 处液面下降至安全线处，点燃酒精灯。反应完成后，熄灭酒精灯。装置冷却后取出 B	C 处黑色粉末变为红色	C 处反应的化学方程式为_____
Ⅲ. 尾气处理，打开D 处瓶塞，点燃瓶内气体	瓶口出现蓝色火焰	尾气处理的目的是_____

（实验分析）

（1）待 D 处液面下降至安全线处，再点燃酒精灯是为了_____。

（2）能证明 CuO 已知 CO 发生反应的现象有_____。

（3）若 B 处有a mol 甲酸参加反应，D 处生成 b mol 碳酸钙，则a>b，理由是_____。

（4）假设装置内空气已全部排入D 处瓶中，当瓶内气体体积为 400mL 时，点燃是否发生爆炸? 通过计算说明理由（不考虑药品的体积）_____。

（5）逐滴滴入甲酸后，符合如图变量 y 的是_____

a、B 处水的物质的量

b、B 处生成一氧化碳的质量

c、C 处生成金属铜的物质的量

d、D 处碳酸钙的质量

Answer 1

【答案】不漏气 CO+CuOCu+CO2 防止CO排出污染环境 防止CO与空气混合加热发生爆炸 C中黑色固体变红 部分CO未参与反应 不爆炸；CO的体积分数为80%，不在爆炸极限范围内 b

【解析】

本题是对“一氧化碳还原氧化铜”的实验改进与设计，要根据资料和实验设计方案分析解答。

检查装置气密性，推动空注射器使装置内压强增大，D 处导管口产生气泡，说明装置气密性良好，选填不漏气。

C 处是生成的一氧化碳气体与氧化铜反应，化学方程式为CO+CuOCu+CO2。

点燃D收集的气体，防止有毒的CO排出污染环境。

（1）待 D 处液面下降至安全线处，再点燃酒精灯是为了装置内收集的一氧化碳气体超出爆炸极限，防止CO与空气混合加热发生爆炸。

（2）CuO 与CO 发生反应，生成铜和二氧化碳，现象是黑色粉末会变红色。

（3）若 B 处有a mol 甲酸参加反应，D 处生成 b mol 碳酸钙，根据质量守恒定律和方程式计算，a=b；如果a>b，理由是部分CO未参与反应。

（4）根据题目可知装置内气体体积为80mL，且全部排入D 处瓶中，那么D 处瓶中空气体积分数为 ，D 处瓶中一氧化碳的体积分数为 ，超出一氧化碳的爆炸极限，所以不爆炸。

（5）

a、在反应前B 处已经有水，所以曲线起点不应该从零点起，不符合题意；

b、反应一开始B 处就产生一氧化碳，符合题意；

c、B 处产生一氧化碳才能与C 处氧化铜反应生成金属铜，曲线起点从零点起错误，不符合题意；

d、D 处碳酸钙的质量，曲线起点从零点起错误，不符合题意。故选b。