Question

【題目】某校學生課外活動小組的同學設計下圖所示實驗裝置，用來驗證一氧化碳具有還原性。已知堿石灰的成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物；炭與水蒸氣在高溫條件下發生以下反應：C + H2O（g） CO + H2。回答下列問題：

(1)寫出裝置A中發生反應的離子方程式____________________。

(2)裝置B中最適宜的試劑是________。

(3)若實驗中沒有裝置C，使裝置B與裝置D直接相連，會對實驗造成的影響是：____________。

(4)裝置D中黑色固體為____(填名稱)，反應的化學方程式為____________。

(5)按照如圖裝置進行實驗時，首先進行的操作是_____________。

(6)根據實驗中的____________現象，可證明CO具有還原性，有關反應的化學方程式是_____________。

(7)若要根據裝置F中澄清石灰水變渾濁的現象確認一氧化碳具有還原性，應在上圖裝置____與____之間連接下圖中的__裝置(填序號)。

Answer 1

【答案】CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ 飽和碳酸氫鈉溶液 沒有除去氣體中的水蒸氣，高溫下水蒸氣與碳反應生成H2和CO，H2也能還原CuO 炭 C＋CO22CO 檢查裝置的氣密性 E裝置中黑色固體變成紅色 CuO＋COCu＋CO2 D E ②

【解析】

實驗為探究CO還原性，本實驗利用C和CO2反應生成的CO還原氧化銅，再結合實驗現象分析CO的還原性。裝置A為CO2的制備裝置，利用塊狀固體碳酸鈣與稀鹽酸反應制備CO2。鹽酸具有揮發性，CO2還會帶出水蒸氣，所以CO2中含有HCl和水蒸氣的。HCl可能與CuO反應干擾實驗，根據題干條件可知水蒸氣也能和C反應生成CO和H2，生成的H2有還原性對實驗有干擾，因此CO2必須先進行除雜干燥。裝置B除去HCl氣體，裝置C為干燥裝置。純凈的CO2進入D裝置與碳反應生成CO，CO進入E裝置與CuO反應，黑色固體變紅，且產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體。CO有毒，所以F裝置點燃除去CO，防止污染環境。

（1）裝置A中是鹽酸和石灰石反應生成CO2、氯化鈣和水，其反應離子方程式為：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑；

（2）用鹽酸制取CO2，鹽酸具有揮發性，所以CO2中含有HCl氣體，為除去HCl，選取的試劑應能吸收HCl且不和CO2反應，則選取可溶性的飽和碳酸氫鹽，一般常用飽和的碳酸氫鈉溶液，故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；

（3）若實驗中沒有裝置C，使裝置B與裝置D直接相連，則CO2中混有水蒸氣會與碳反應生成還原性的H2，影響CO還原性的判斷，故答案為：沒有除去氣體中的水蒸氣，高溫下水蒸氣與碳反應生成H2和CO，H2也能還原CuO；

（4）根據上述分析，選擇炭和CO2反應生成CO，反應方程式為：C＋CO22CO；故答案為：炭；C＋CO22CO；

（5）實驗前，需對整套裝置進行氣密性檢驗，故答案為：檢查裝置的氣密性；

（6）利用E裝置中的黑色氧化銅變為紅色，則氧化銅被還原為銅，推測CO具有還原性，反應方程式為CuO＋COCu＋CO2。故答案為：E裝置中黑色固體變成紅色；CuO＋COCu＋CO2；

（7）C＋CO22CO，CO2不可能完全轉化為CO，所以從D裝置出來的氣體中含有CO2。若要根據裝置F中澄清石灰水變渾濁的現象確認CO具有還原性，為防止原來CO2的干擾，應先把D出來的CO2除去，再將CO通過E裝置。①中NaHCO3不能吸收CO2且CO會帶出水蒸氣；②中堿石灰固體可以吸收CO2；③中用NaOH溶液，CO會帶出水蒸氣影響實驗；④濃硫酸不能吸收CO2。故選②。

故答案為：D；E；②。