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2021学年第四单元 燃料及其燃烧4.2 碳学案及答案
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这是一份2021学年第四单元 燃料及其燃烧4.2 碳学案及答案，共6页。学案主要包含了查阅资料，实验探究，饮料说明，提出问题，提出猜想，其方法是，交流讨论等内容，欢迎下载使用。
【查阅资料】水的沸点与气体压强有关，气体压强小，沸点低；气体压强大，沸点高．
【实验探究】实验步骤如下：
步骤①：如图所示，锥形瓶A盛满CO2气体，锥形瓶B盛有96%以上但未沸腾的热水，烧杯中加入同样温度的热水（起保持锥形瓶B中水温恒定的作用）．
步骤②：取2支注射器，一支抽取20mL水，另一支抽取20mL浓NaOH溶液．
步骤③：将注射器中20mL水注入锥形瓶A中，振荡后观察，锥形瓶B中的热水没有沸腾．
步骤④：取下盛水的注射器，再将盛20mL浓NaOH溶液的注射器迅速连接到锥形瓶A上，注入该溶液并振荡，观察到明显的现象．
请回答下列问题：
（1）实验开始前，依上图连接好装置（锥形瓶A、B和烧杯均未盛装物质），将一支空注射器连接到锥形瓶A上，并将其活塞缓慢向上拉，几秒钟后松手，观察活塞是否复位，这个操作的目的是 ．
（2）锥形瓶A中CO2与NaOH溶液反应的化学方程式是 ．
（3）步骤④锥形瓶B中产生的明显现象是 ；产生明显现象的原因是 。
2．（2014年山东济宁）实验室可用草酸（H2C2O4）在浓硫酸的作用下分解制得一氧化碳和二氧化碳（化学方程式为：H2C2O4
浓硫酸
CO2↑＋CO↑＋H2O）。用县的实验装置见下图：
若分别得到一氧化碳和二氧化碳，请回答：
①装置A中，盛放浓硫酸的仪器名称是 ；
②收集一氧化碳时，打开a、b，关闭c，装置B的作用是 。由于一氧化碳有毒，多余的气体应 （填写具体处理办法）；
③关闭 、打开 ，释放出二氧化碳，并通过装置 可收集到干燥的二氧化碳气体。
3.实验室可利用碱式碳酸铜（化学式：Cu2（OH）2CO3）制备氧化铜，并进行碳粉还原氧化铜的实验。
①制备氧化铜并检验产物，装置如下图所示（省略夹持仪器）：
步骤一：连接A和B，打开活塞，通入空气。
步骤二：关闭活塞，连上C和D，开始加热。
步骤三：在加热过程中，记录在B中固体质量变化如下表，在t3时停止加热。
B中发生反应的化学方程式为： Cu2(OH)2CO3 → CuO + H2O + CO2↑
请在 中填入配平后的系数 。
C中试剂是 。A的作用是吸收空气中的 ，防止对产物检验造成干扰。选择t3时停止加热的理由是 。
②一定量碳粉还原①中制得的氧化铜并检验产物，装置如下图所示：
实验过程中，观察到F中溶液变浑浊，E中的现象是 。
反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是 。
③分析：若①中省略步骤三，对②中反应产物判断可能产生的影响及其原因
。
4．（2014年山东潍坊，25题， 10分）某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（CH4）可将氧化铁（Fe2O3）还原为Fe、Fe3O4中的一种可两种。他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分，进行了如下实验：
（1）按右图装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。
①各黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有 ，产生气泡的化学方程式是 。
②导管b的作用是 。
（2）按下图装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹K通入含有少量二氧化碳的的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯。
①装置A中反应的化学方程式为 ，装置B中浓硫酸的作用是 。
②持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是 。D装置的作用是 。
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有 。尾气处理方法为。
。
5.（2013•武汉）（7分）某化学小组成功完成了下图所示实验（装置气密性良好），验证了二氧化碳的组成。探究过程如下：
Ⅰ.称量装有干燥块状木炭的试管D，质量为50.7g，
装有碱石灰的装置C质量为112.3g，连接A、B、D装置；
Ⅱ.从长颈漏斗加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯；
Ⅲ.待D中发生反应，熄灭酒精灯，冷却；
Ⅳ.称量试管D及剩余固体的质量为50.1g，装置C的质量为114.5g
已知：碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参与反应，B、C中所装药品足量，
能完全吸收相关物质。请回答下列问题：
（1）装置A反应的化学方程式为 ，该反应属于 反应
（2）酒精灯加热的作用是 。
（3）为减小误差，步骤Ⅲ冷却过程中需要注意的问题是 。
（4）根据实验数据计算参加反应的氧气的质量为（列式并计算） ，
从而计算出二氧化碳中碳、氧元素的质量比。
6.小明买了一种“汽泡爽”的冲调饮料。
【饮料说明】
①主要原料：柠檬酸（C6H8O7）和小苏打（NaHCO3）；
②使用说明：将一包“汽泡爽”粉末倒入玻璃杯中，加入200mL冷水，看到有大量气泡快速生成，待粉末完全溶解，就得到一杯果味饮料。
小明观察了饮料说明后，他借助化学实验的方法，探究“汽泡爽”产生气体的成分，以及加水温度对产生气体量的影响。
【实验一】探究“汽泡爽”产生气体的成分。
（1）小明阅读资料发现：“汽泡爽”原料中的柠檬酸（C6H8O7）和小苏打（NaHCO3）粉末混合后加水，可以发生以下反应，填写生成气体的化学式．3NaHCO3+C6H8O7═C6H5O7Na3+3H2O+3 ↑
（2）为了检验该气体，小明选择的试剂是 。
【实验二】探究加水温度对产生气体量的影响。
（1）小明先用冷水和热水各冲了一杯饮料，品尝时发现冷水冲的饮料中气泡较多，热水冲的饮料中气泡较少．当他摇动杯子时，发现有大量气泡从水中逸出．他查阅资料发现：随着温度升高，气体在一定量的水中溶解的量会迅速降低．于是小明设计了如下实验方案，请填写表中空白。
（2）在老师的帮助下，小明采用相同的两套实验装置（如图）分别完成上述实验，在A中加入水，再加入一袋“汽泡爽”，迅速塞紧胶塞．量筒C用于收集A中产生的气体所排出的液体，冷却至室温后读取数据．B中油层的作用是 。
（3）通过实验，小明测得：a=64mL，b=132mL，由此获得结论：“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系．但是老师看到小明的实验报告后却指出：两套装置中，“汽泡爽”产生气体的总量应该近似相等，与温度关系不大，其本质原因是 。
（4）通过反思，为了证明老师的观点，小明继续利用（3）中已反应完的两套装置，又做了一步实验，发现两套装置最终收集到的气体的总量确实相近，他的实验操作是 。
7．某同学为了测定磁铁矿石中四氧化三铁的质量分数，取该磁铁矿样品16g，与足量的一氧化碳充分反应，测得反应后固体物质的质量为12.8g。请你根据该同学的实验数据，计算该磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。
24．（6分）某活动小组在实验室研究碳的还原性时，他们将氧化铜粉末和木炭粉末混合均匀，放在硬质玻璃管内加热一段时间，冷却后将试管中的黑色粉末倒在玻璃片上，看到黑色粉末中有红色固体生成。
回答下列问题：
（1）将试管中的固体冷却后再倒出的原因是____________________________
(2)小组同学经过讨论，认为加热一段时间后，试管中的固体组成可能是：
a.铜和氧化铜；b.铜和炭。请你再做出一种猜想：c.__________________________
(3)设计实验验证你的猜想是正确的，并将混合粉末中的铜全部回收，且使回收后的铜元素质量不变。
.已知碳酸易分解，草酸与碳酸有相似的化学性质，在受热的条件下草酸也会分解，仅生成三种氧化物。我校研究性学习小组对此展开探究：
【提出问题】生成的三种氧化物是什么？
【查阅资料】无水硫酸铜是一种白色粉末物质，遇水变成淡蓝色硫酸铜晶体。
化学方程式为：CuSO4（白色粉末）+ 5H2O ＝ CuSO4·5H2O（蓝色晶体）
【提出猜想】生成的氧化物中有H2O、CO2和CO。
【实验探究】为了进一步确定气体中是否含有CO，可分别测定燃烧产物中H2O、CO2的质量。
【其方法是】将燃烧产物依次通过盛有 、 的装置，分别称量吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量，通过计算、分析得出结论。
张亮将生成的气体，依次通过如图所示装置，验证猜想。
（1）观察到A中 ，证明生成物中有水。
（2）B中澄清石灰水变浑浊，证明 。
（3）D中红色粉末是 （填化学式），实验现象 。
【交流讨论】
陈军认为：张亮不需要E装置也能够推断出生成物中有一氧化碳。你是否支持陈军的观点： （填“支持”或“不支持”），请说出你的理由： 。
陈军还认为：从环保的角度来看，此装置有一个缺陷，请你指出该缺陷： ，处理的方法是 。
9.某研究性学习小组查阅资料得知：
焦炭（主要成分是碳单质，杂质不与水反应）与水蒸气在高温条件下反应，能产生一种俗称为水煤气的气体燃料（水煤气中不含甲烷等有机物）。
为探究水煤气的成份，该小组开展了如下活动：
（1）设计焦炭与水蒸气反应的装置，见图1（图中夹持仪器和加热仪器已省略）。
（2）作出假设：依据所学知识分析，水煤气中一定含有水蒸气，可能含有H2、CO、CO2。
（3）实验探究：同学们为探究水煤气的成份，设计了如下实验装置（图2）并进行实验。
A B C D
请分析图2所示装置的实验原理，填写下表中的空格：
（4）结果分析：实验证明水煤气中有H2、CO、CO2。
①能证明CO2存在的现象是 。
②能证明CO存在的现象是 。
③能证明H2存在的现象是 。
（5）交流反思：同学们在反思实验结果时发现图2所示实验存在缺陷，请你分析造成此实验缺陷的原因： ，对此你提出的改进措施是 。
晓阳在实验室进行下列实验：将氧化铜粉末与炭粉混合均匀装入试管加热至高温，一段时间后，停止加热，冷却到室温倒出反应后固体物质，看到黑色固体全部变成了红色。在课外学习中晓阳知道：氧化亚铜（化学式为Cu2O）是一种红色固体物质，能与盐酸反应，反应的化学方程式为：Cu2O + 2HCl = CuCl2 + H2O + Cu。
请你帮助晓阳进行下列探究：
⑴对反应后固体物质的成分作出猜想。
猜想一：铜； 猜想二：氧化亚铜； 猜想三： ；
⑵取少量反应后固体物质的，加入盛有足量稀盐酸的试管中，看到溶液呈蓝色，试管底部有红色不溶物质。此时，晓阳应该得到什么结论？
⑶利用以下提供的条件设计实验确定固体的组成。
试剂：稀盐酸、蒸馏水
仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒、酒精灯、蒸发皿、铁架台、托盘天平
⑷若要使氧化铜与炭粉反应，氧化铜全部转化成铜，你对实验有什么建议？
加热时间（min）
0
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
4.80
实验序号
加入水的体积
加入水的温度
收集到的气体的体积
1
200mL
15℃
a（待记录）
2
50℃
b（待记录）
仪器编号
所盛试剂的名称
试剂或装置的作用
A
B
C
D
【查阅资料】水的沸点与气体压强有关，气体压强小，沸点低；气体压强大，沸点高．
【实验探究】实验步骤如下：
步骤①：如图所示，锥形瓶A盛满CO2气体，锥形瓶B盛有96%以上但未沸腾的热水，烧杯中加入同样温度的热水（起保持锥形瓶B中水温恒定的作用）．
步骤②：取2支注射器，一支抽取20mL水，另一支抽取20mL浓NaOH溶液．
步骤③：将注射器中20mL水注入锥形瓶A中，振荡后观察，锥形瓶B中的热水没有沸腾．
步骤④：取下盛水的注射器，再将盛20mL浓NaOH溶液的注射器迅速连接到锥形瓶A上，注入该溶液并振荡，观察到明显的现象．
请回答下列问题：
（1）实验开始前，依上图连接好装置（锥形瓶A、B和烧杯均未盛装物质），将一支空注射器连接到锥形瓶A上，并将其活塞缓慢向上拉，几秒钟后松手，观察活塞是否复位，这个操作的目的是 ．
（2）锥形瓶A中CO2与NaOH溶液反应的化学方程式是 ．
（3）步骤④锥形瓶B中产生的明显现象是 ；产生明显现象的原因是 。
2．（2014年山东济宁）实验室可用草酸（H2C2O4）在浓硫酸的作用下分解制得一氧化碳和二氧化碳（化学方程式为：H2C2O4
浓硫酸
CO2↑＋CO↑＋H2O）。用县的实验装置见下图：
若分别得到一氧化碳和二氧化碳，请回答：
①装置A中，盛放浓硫酸的仪器名称是 ；
②收集一氧化碳时，打开a、b，关闭c，装置B的作用是 。由于一氧化碳有毒，多余的气体应 （填写具体处理办法）；
③关闭 、打开 ，释放出二氧化碳，并通过装置 可收集到干燥的二氧化碳气体。
3.实验室可利用碱式碳酸铜（化学式：Cu2（OH）2CO3）制备氧化铜，并进行碳粉还原氧化铜的实验。
①制备氧化铜并检验产物，装置如下图所示（省略夹持仪器）：
步骤一：连接A和B，打开活塞，通入空气。
步骤二：关闭活塞，连上C和D，开始加热。
步骤三：在加热过程中，记录在B中固体质量变化如下表，在t3时停止加热。
B中发生反应的化学方程式为： Cu2(OH)2CO3 → CuO + H2O + CO2↑
请在 中填入配平后的系数 。
C中试剂是 。A的作用是吸收空气中的 ，防止对产物检验造成干扰。选择t3时停止加热的理由是 。
②一定量碳粉还原①中制得的氧化铜并检验产物，装置如下图所示：
实验过程中，观察到F中溶液变浑浊，E中的现象是 。
反应完全后，若仅撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是 。
③分析：若①中省略步骤三，对②中反应产物判断可能产生的影响及其原因
。
4．（2014年山东潍坊，25题， 10分）某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（CH4）可将氧化铁（Fe2O3）还原为Fe、Fe3O4中的一种可两种。他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分，进行了如下实验：
（1）按右图装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。
①各黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有 ，产生气泡的化学方程式是 。
②导管b的作用是 。
（2）按下图装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹K通入含有少量二氧化碳的的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯。
①装置A中反应的化学方程式为 ，装置B中浓硫酸的作用是 。
②持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是 。D装置的作用是 。
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有 。尾气处理方法为。
。
5.（2013•武汉）（7分）某化学小组成功完成了下图所示实验（装置气密性良好），验证了二氧化碳的组成。探究过程如下：
Ⅰ.称量装有干燥块状木炭的试管D，质量为50.7g，
装有碱石灰的装置C质量为112.3g，连接A、B、D装置；
Ⅱ.从长颈漏斗加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯；
Ⅲ.待D中发生反应，熄灭酒精灯，冷却；
Ⅳ.称量试管D及剩余固体的质量为50.1g，装置C的质量为114.5g
已知：碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参与反应，B、C中所装药品足量，
能完全吸收相关物质。请回答下列问题：
（1）装置A反应的化学方程式为 ，该反应属于 反应
（2）酒精灯加热的作用是 。
（3）为减小误差，步骤Ⅲ冷却过程中需要注意的问题是 。
（4）根据实验数据计算参加反应的氧气的质量为（列式并计算） ，
从而计算出二氧化碳中碳、氧元素的质量比。
6.小明买了一种“汽泡爽”的冲调饮料。
【饮料说明】
①主要原料：柠檬酸（C6H8O7）和小苏打（NaHCO3）；
②使用说明：将一包“汽泡爽”粉末倒入玻璃杯中，加入200mL冷水，看到有大量气泡快速生成，待粉末完全溶解，就得到一杯果味饮料。
小明观察了饮料说明后，他借助化学实验的方法，探究“汽泡爽”产生气体的成分，以及加水温度对产生气体量的影响。
【实验一】探究“汽泡爽”产生气体的成分。
（1）小明阅读资料发现：“汽泡爽”原料中的柠檬酸（C6H8O7）和小苏打（NaHCO3）粉末混合后加水，可以发生以下反应，填写生成气体的化学式．3NaHCO3+C6H8O7═C6H5O7Na3+3H2O+3 ↑
（2）为了检验该气体，小明选择的试剂是 。
【实验二】探究加水温度对产生气体量的影响。
（1）小明先用冷水和热水各冲了一杯饮料，品尝时发现冷水冲的饮料中气泡较多，热水冲的饮料中气泡较少．当他摇动杯子时，发现有大量气泡从水中逸出．他查阅资料发现：随着温度升高，气体在一定量的水中溶解的量会迅速降低．于是小明设计了如下实验方案，请填写表中空白。
（2）在老师的帮助下，小明采用相同的两套实验装置（如图）分别完成上述实验，在A中加入水，再加入一袋“汽泡爽”，迅速塞紧胶塞．量筒C用于收集A中产生的气体所排出的液体，冷却至室温后读取数据．B中油层的作用是 。
（3）通过实验，小明测得：a=64mL，b=132mL，由此获得结论：“汽泡爽”产生气体的量与加水温度有关系．但是老师看到小明的实验报告后却指出：两套装置中，“汽泡爽”产生气体的总量应该近似相等，与温度关系不大，其本质原因是 。
（4）通过反思，为了证明老师的观点，小明继续利用（3）中已反应完的两套装置，又做了一步实验，发现两套装置最终收集到的气体的总量确实相近，他的实验操作是 。
7．某同学为了测定磁铁矿石中四氧化三铁的质量分数，取该磁铁矿样品16g，与足量的一氧化碳充分反应，测得反应后固体物质的质量为12.8g。请你根据该同学的实验数据，计算该磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。
24．（6分）某活动小组在实验室研究碳的还原性时，他们将氧化铜粉末和木炭粉末混合均匀，放在硬质玻璃管内加热一段时间，冷却后将试管中的黑色粉末倒在玻璃片上，看到黑色粉末中有红色固体生成。
回答下列问题：
（1）将试管中的固体冷却后再倒出的原因是____________________________
(2)小组同学经过讨论，认为加热一段时间后，试管中的固体组成可能是：
a.铜和氧化铜；b.铜和炭。请你再做出一种猜想：c.__________________________
(3)设计实验验证你的猜想是正确的，并将混合粉末中的铜全部回收，且使回收后的铜元素质量不变。
.已知碳酸易分解，草酸与碳酸有相似的化学性质，在受热的条件下草酸也会分解，仅生成三种氧化物。我校研究性学习小组对此展开探究：
【提出问题】生成的三种氧化物是什么？
【查阅资料】无水硫酸铜是一种白色粉末物质，遇水变成淡蓝色硫酸铜晶体。
化学方程式为：CuSO4（白色粉末）+ 5H2O ＝ CuSO4·5H2O（蓝色晶体）
【提出猜想】生成的氧化物中有H2O、CO2和CO。
【实验探究】为了进一步确定气体中是否含有CO，可分别测定燃烧产物中H2O、CO2的质量。
【其方法是】将燃烧产物依次通过盛有 、 的装置，分别称量吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量，通过计算、分析得出结论。
张亮将生成的气体，依次通过如图所示装置，验证猜想。
（1）观察到A中 ，证明生成物中有水。
（2）B中澄清石灰水变浑浊，证明 。
（3）D中红色粉末是 （填化学式），实验现象 。
【交流讨论】
陈军认为：张亮不需要E装置也能够推断出生成物中有一氧化碳。你是否支持陈军的观点： （填“支持”或“不支持”），请说出你的理由： 。
陈军还认为：从环保的角度来看，此装置有一个缺陷，请你指出该缺陷： ，处理的方法是 。
9.某研究性学习小组查阅资料得知：
焦炭（主要成分是碳单质，杂质不与水反应）与水蒸气在高温条件下反应，能产生一种俗称为水煤气的气体燃料（水煤气中不含甲烷等有机物）。
为探究水煤气的成份，该小组开展了如下活动：
（1）设计焦炭与水蒸气反应的装置，见图1（图中夹持仪器和加热仪器已省略）。
（2）作出假设：依据所学知识分析，水煤气中一定含有水蒸气，可能含有H2、CO、CO2。
（3）实验探究：同学们为探究水煤气的成份，设计了如下实验装置（图2）并进行实验。
A B C D
请分析图2所示装置的实验原理，填写下表中的空格：
（4）结果分析：实验证明水煤气中有H2、CO、CO2。
①能证明CO2存在的现象是 。
②能证明CO存在的现象是 。
③能证明H2存在的现象是 。
（5）交流反思：同学们在反思实验结果时发现图2所示实验存在缺陷，请你分析造成此实验缺陷的原因： ，对此你提出的改进措施是 。
晓阳在实验室进行下列实验：将氧化铜粉末与炭粉混合均匀装入试管加热至高温，一段时间后，停止加热，冷却到室温倒出反应后固体物质，看到黑色固体全部变成了红色。在课外学习中晓阳知道：氧化亚铜（化学式为Cu2O）是一种红色固体物质，能与盐酸反应，反应的化学方程式为：Cu2O + 2HCl = CuCl2 + H2O + Cu。
请你帮助晓阳进行下列探究：
⑴对反应后固体物质的成分作出猜想。
猜想一：铜； 猜想二：氧化亚铜； 猜想三： ；
⑵取少量反应后固体物质的，加入盛有足量稀盐酸的试管中，看到溶液呈蓝色，试管底部有红色不溶物质。此时，晓阳应该得到什么结论？
⑶利用以下提供的条件设计实验确定固体的组成。
试剂：稀盐酸、蒸馏水
仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒、酒精灯、蒸发皿、铁架台、托盘天平
⑷若要使氧化铜与炭粉反应，氧化铜全部转化成铜，你对实验有什么建议？
加热时间（min）
0
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
4.80
实验序号
加入水的体积
加入水的温度
收集到的气体的体积
1
200mL
15℃
a（待记录）
2
50℃
b（待记录）
仪器编号
所盛试剂的名称
试剂或装置的作用
A
B
C
D
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