2.5 物质的转化-【帮课堂】2024-2025学年九年级科学上册同步学与练（浙教版）

2.5 物质的转化 1.能通过学习非金属单质及其化合物之间转化、金属单质及其化合物转化以及化合物之间相互转化，掌握物质间相互转化规律。 2.知道金属冶炼的方法，了解还原反应，知道一些常见的还原剂。 3.能利用物质转化规律寻找制取物质途径。 4.学会有关纯度问题的计算，并提高分析问题和解决问题的能力。 一、非金属及其化合物之间的转化 （一）有的非金属可以转化为非金属氧化物(以硫黄燃烧实验为例) 实验步骤 实验现象 化学方程式 取一药匙硫黄，观察其外观 淡黄色粉末 将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象 硫黄燃烧，产生淡蓝色火焰并放出热量，生成无色、有刺激性气味的气体 S+O2 点燃 SO2 把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象 燃烧更旺， 产生明亮的蓝紫色火焰， 生成无色、有刺激性气味的气体 S+O2 点燃 SO2 其他非金属在一定条件下也可以与O2发生反应，如: 4P+5O2 点燃 2P2O5 C+O2 点燃 CO2 2H2+O2 点燃 2H2O （二）非金属氧化物可以转化生成酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物(以CO2与碳酸的转化实验为例) 实验步骤 实验现象 原因分析 反应的化学方程式 取2杯蒸馏水，向其中1杯蒸馏水中吹气或通入CO2。然后，分别向2只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试液 吹气或通入二氧化碳的烧杯中滴入紫色石蕊试液后，溶液变红；另一烧杯无变化 吹气或通入二氧化碳的烧杯中，生成了碳酸 CO2+H2O==H2CO3 从2只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，观察现象 变红色的烧杯内的溶液又变成了原来的紫色，另一烧杯内无变化 碳酸不稳定， 受热分解生成了二氧化碳和水 H2CO3 △ CO2↑+ H2O 其他非金属氧化物也可以与H2O反应，如:SO2+H2O = H2SO3 SO3+H2O = H2SO4 （三）非金属与其他化合物的转化 非金属 → 非金属氧化物 → 酸 → 盐 非金属 → 非金属氧化物 → 盐+水 【能力拓展】 ①二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不要直接排放到空气中。该实验最好在通风橱中进行；硫的用量不能过多，为了吸收SO2，集气瓶中要预留一些水(或NaOH溶液)。用NaOH溶液吸收SO2，反应的化学方程式为2NaOH+SO2 = Na2SO3+H2O。 ②非金属单质+O2 → 非金属氧化物。 参与此反应的常见的非金属有C、S、P、H2等。 二、金属及其化合物之间的转化 （一）有的金属与非金属可以发生反应，转化成化合物(以铁粉和硫黄反应的实验为例) (1)实验药品:铁粉(黑色)，硫黄。 (2)实验步骤、实验现象、反应的化学方程式 实验步骤 实验现象、反应的化学方程式 取少量铁粉放在白纸上，再取少量硫黄与铁粉混合。用磁铁接近混合物，观察现象 铁粉能被磁铁吸引 把混合物放进试管内，用酒精灯加热，观察现象 铁粉和硫黄反应发光，生成黑色固体，同时放出大量的热，反应的化学方程式为Fe+S △ FeS 将生成物倒在白纸上，观察生成物的外观，再用磁铁靠近生成物，观察磁铁能否吸引生成物 生成物呈块状，不能被磁铁吸引 其他一些金属与非金属也可以发生反应，如: 2Na+Cl2 点燃 2NaCl 2Fe+3Cl2 点燃 2FeC13 Cu+Cl2 点燃 CuCl2 (3)实验解释:反应前是单质铁，可以被磁铁吸引，反应后生成物不再是铁，而是硫化亚铁，所以不能被磁铁吸引。充分说明单质铁转化成了相应的化合物。 （二）某些金属氧化物可以与水反应生成碱（活泼性较强的金属） 实验步骤 实验现象 反应的化学方程式 在蒸发皿中放1小块生石灰，加少量水，搅拌，观察现象 生石灰与水反应放出大量的热 CaO+H2O= Ca(OH)2 向反应后的蒸发皿中滴加几滴无色酚酞试液，观察现象 无色酚酞试液变红 其他一些金属氧化物也可以与水反应生成碱，如:Na2O+H2O = 2NaOH BaO+H2O = Ba(OH)2 K2O+H2O=2KOH （三）金属与其化合物的转化 金属 + 氧气 → 金属氧化物， 金属 + 非金属单质 → 盐（除O2，N2，C外）； 金属氧化物 + 水→ 碱(只有BaO、K2O、CaO、Na2O能与水反应)； 碱 + 酸 → 盐 金属氧化物 + 酸 → 盐和水。 用化学方程式表示下列物质间的转化：“钙→氧化钙→氢氧化钙→碳酸钙”， ①2Ca＋O2===2CaO， ②CaO＋H2O===Ca(OH)2， ③Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。 写出相应的转化规律：金属→金属氧化物→碱→盐。 【能力拓展】 不是所有的金属氧化物都能和水反应；可溶性碱对应的金属氧化物能和水直接化合，如Na2O、CaO、K2O、BaO；不溶性碱对应的金属氧化物不能和水化合生成碱，如CuO、Fe2O3等。 三、金属的冶炼 （一）金属在自然界中的存在 在自然界中，仅有少数金属(化学性质非常稳定)是以游离态(即单质)的形式存在的，大多数金属(化学性质活泼)是以化合态的形式存在的。 （二）金属的冶炼原理与方法 (1)冶炼原理:金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 (2)冶炼方法:用C、CO、H2等还原剂与金属氧化物反应，夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质，如C+2CuO高温 CO2↑+2Cu CO+CuO高温 CO2↑+Cu H2+CuO = H2O+Cu （三）氢气与氧化铜反应 (1)实验器材:试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)。 (2)实验装置:如图所示。 (3)实验步骤:检(检验氢气的纯度)、通(通氢气)、点(点燃酒精灯加热)、熄(实验完毕，先熄灭酒精灯)冷(继续通氢气，直到试管完全冷却)。 (4)实验现象:黑色固体逐渐变为红色，同时试管口出现小水珠。 (5)注意事项 ①试管口应略向下倾斜，且试管口不能塞塞子。向下倾斜的目的是避免反应中生成的水倒流而炸裂试管。 ②氧化铜要铺在试管底部，目的是增大反应物的受热面积，加快反应速率。 ③通氢气的导管应插到试管底部的氧化铜上方，一是为了避免氧化铜粉末堵塞导管口，二是易把试管里的空气排净，加热后不易发生危险。 ④实验之前先通氢气后加热，目的是排出试管内的空气，防止氢气和空气混合加热时发生爆炸。实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气，直至试管冷却为止。目的是防止生成的铜在温度较高时再次被氧气氧化成氧化铜，使实验失败。 ⑤因为要先通氢气，实验结束后还要通氢气，所以实际所用氢气的量要远大于理论用量。 （四）还原反应 (1)还原反应:含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应。如CuO中的氧被C、H2、CO等夺取，CuO发生了还原反应。 (2)还原性:能从含氧化合物中夺取氧的性质叫做还原性。 (3)还原剂:具有还原性的物质可做还原剂。C、H2、CO是常见的还原剂。 （五）铁的冶炼 (1)反应原理:在高温下，用还原剂(主要是一氧化碳 )从铁矿石中把铁还原出来。 (2)反应方程式:3CO+Fe2O3 高温2Fe+3CO2 (3)实验现象:红色的固体逐渐变为黑色(铁粉),同时产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。 (4)尾气处理:一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，可将尾气点燃或收集。 （六）有关纯度问题的计算 纯度 = 纯物质的质量/不纯物质的质量 x 100% (1)根据混合物的质量及纯度，计算纯净物的质量。纯净物的质量=混合物的质量x纯度。 (2)根据纯净物的质量，求其中组成元素的质量。 组成元素的质量=纯净物的质量x纯净物中某组成元素的质量分数。 (3)求工业产品中含杂质的物质的质量，即求混合物的质量。 混合物的质量=纯净物的质量/纯度 【能力拓展】 金、银等少数金属因为很不活泼，很难与别的物质反应，所以在自然界中多以单质形式存在，铁、铝等金属的化学性质比较活泼，在自然界中以化合物形式存在。 四、化合物之间的相互转化 （一）金属在自然界中的存在 1.化合物相互转化的普遍性 在自然界中不断发生着各种物质间的相互转化。石灰岩岩洞里的钟乳石和石笋就是岩石中的碳酸钙经过复杂的化学反应转化而成的。发生反应的化学方程式为 CaCO3 + H2O +CO2 = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 △ CaCO3+H2O+CO2↑。 2.物质相互转化的规律 研究表明:酸、碱盐、氧化物在一定条件下能发生相互转化。 (1)两条纵线(两列) a.金属 → 金属氧化物 → 碱 → 盐: 金属+氧气 → 金属氧化物， 金属氧化物+水 → 碱， 碱+酸 → 盐+水 b.非金属 → 非金属氧化物酸盐: 非金属+氧气 → 非金属氧化物， 非金属氧化物+水 → 酸, 酸+碱 → 盐+水 (2)两条折线(两外围) a.金属+酸→盐+氢气 b.金属1+盐1→金属2+盐2 (3)四条横线(四横) a.金属+非金属 → 无氧酸盐 b.金属氧化物+非金属氧化物 → 含氧酸盐 c.碱+酸 → 盐+水 d.盐1+盐2 → 盐3+盐4 (4)四条交叉线(四交叉) a. 金属氧化物+酸 → 盐+水 b. 非金属氧化物+碱 → 盐+水 c.碱1+盐1 → 碱2+盐2 d.酸1+盐1 → 酸2+盐2 题型1非金属及其化合物间的转化 [例题1] （2022秋•仙居县期末）如图是小科同学绘制的单质铜及其化合物的转化模型图，其中能转化的环节有（　　） A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 根据铜能和氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜不能和水反应生成氢氧化铜，氢氧化铜能和酸反应生成铜盐和水，铜不能和稀硫酸、盐酸反应来分析。 [变式1] （2022秋•温州期末）茶叶蛋的蛋黄表面有一层黑色的物质（如图甲），有人担忧它是否能食用。小明决定利用科学知识来揭秘。他取两个带有黑色物质的蛋黄开展实验，实验结果如图乙。 （1）根据实验结果可知该黑色物质的化学性质有 。 （2）小明推测黑色物质是课堂上学习过的一种含硫的化合物，其化学式是 。 （3）查阅资料得知Fe2+可被人体吸收和利用。因此，小明认为蛋黄中的黑色物质不但能食用，且能为人体补充铁元素，他推测的理由是 。 [变式2] （2023•温州模拟）月球上的水﹣气供给可以利用现空间站采用的水﹣气整合系统，如图所示，其中“氧气生成系统”，能通过电解水产生氢气和氧气；“萨巴蒂尔系统”能把H2和航天员呼吸产生的CO2反应生成液态水和甲烷气体：4H2+CO2CH4+2H2O。其中，液态水循环利用，甲烷排放到外太空。有人认为，在此水﹣气整合系统中，液态水被循环利用，“水将用之不竭”，请对此观点进行判断并简述理由。 。 题型2金属及其化合物间的转化 [例题2] 下列物质的转化都能一步实现： ①Fe2O3→FeCl3 ②Fe（OH）3→FeCl3 ③Fe2（SO4）3→FeCl3 下列相关说法不正确的是（　　） A．三个反应中铁元素的化合价均不变 B．三个反应均可用于制备氯化铁溶液 C．三个反应中均有明显现象产生 D．三个反应都可通过加入盐酸来实现 A、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； B、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； C、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； D、硫酸铁与盐酸不能反应。 [变式3] 下列物质转化在一定条件下可以一步实现的是（　　） A．C→CO2→Na2CO3 B．Cu→CuO→Cu （OH）2 C．NaCl→KCl→AgCl D．Fe→Fe2O3→FeSO4 [变式4] Ca与水可以发生剧烈反应并产生一种气体。单质Ca的一种转化路线为：Ca→CaO→Ca（OH）2→CaCO3，有关说法错误的是（　　） A．Ca与水反应产生的气体是氢气 B．CaO也可直接转化为CaCO3 C．CaO和Ca（OH）2均可用于吸收SO2 D．Na与Cu也可以发生上述转化 题型3金属还原实验 [例题3] （2024•浙江一模）如图所示为氢气和氧化铜反应的实验装置图。请分析回答： （1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 。 A.加热 B.通入氢气 C.停止通入氢气 D.停止加热 （2）在实验过程中看到的现象是黑色氧化铜变成红色的物质，同时试管口有水珠出现，说明氢气具有 性。 （1）根据氢气还原氧化铜的实验步骤，进行分析解答。 （2）根据在实验过程中看到的现象是黑色氧化铜变成红色的物质，同时试管口有水珠出现，说明生成了铜和水，进行分析解答。 [变式5] （2023秋•路桥区期末）某氧化铜（CuO）粉末中混有少量氧化亚铜（Cu2O），某一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu2O的含量，实验用盐酸与锌反应制得的气体作为反应原料。（碱石灰是CaO和NaOH固体的混合物，Cu2O+H22Cu+H2O） 请根据图示内容回答下列问题： （1）装置B的作用是 。 （2）实验操作时，应 。（选填字母） A.先加热，再通气体 B.先通气体，再加热 （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），则原混合物中Cu2O的质量为 。 （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值 。（选填“偏大”、“无影响”或“偏小”） [变式6] （2024•浙江模拟）为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小明进行如下实验。（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行） 质量装置 反应前的质量 反应后的质量 A（试管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+溶液） m3 m4 （1）实验时，若A处试管内壁出现光亮的红色物质，则说明碳具有 （填写性质）。 （2）若观察到 （填写现象），则说明一定有CO2生成。 （3）用电子天平测得数据记录如表，若还有CO生成，则理论上（m4﹣m3） （m1﹣m2）（填“＜”“＞”或“＝”）。 [变式7] （2024•宁波模拟）某实验小组的同学设计了如图甲所示的微型实验装置模拟工业炼铁。 【查阅资料】甲酸（HCOOH）在热浓硫酸存在时发生的反应：HCOOHH2O+CO↑。 【实验步骤】 ①如图甲连接装置，再检查装置的气密性。 ②装入药品，……，点燃酒精喷灯。 ③实验结束时，先停止加热，等装置冷却到室温后停止通入CO。 （1）为确保实验安全，请将步骤②中“点燃酒精喷灯”前的具体操作补充完整： 。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从 （填“a”或“b”）口导入。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，此处反应体现了CO的 （填“氧化性”或“还原性”）。 题型4化合物间的相互转化 [例题4] （2022•杭州二模）某同学在学习了金属及其化合物之间的转化规律后，绘制了可以通过一步反应制取ZnSO4的思维导图，其中所选用的物质错误的是（　　） A．①一Zn B．②﹣Zn（NO3）2 C．③﹣H2SO4 D．④﹣Zn（OH）2 A、根据锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜分析； B、根据可溶性的碱与硝酸锌反应生成了氢氧化锌沉淀分析； C、氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水； D、稀硫酸和氢氧化锌反应生成硫酸锌和水。 [变式8] 如图物质经一步反应转化的两种途径，相关说法正确的是（　　） A．氧化物为SO2 B．X只能是硫酸 C．②可能有沉淀生成 D．①②属于复分解反应 [变式9] 下列物质的转化在给定条件下均能实现的是（　　） A．AgNO3AgClCuCl2 B．BaCl2溶液BaCO3Ba（OH）2溶液 C．Na2SO4Na2CO3NaOH溶液 D．CaCO3CO2CO [变式10] （2023•温州模拟）有关物质之间的部分转化关系如图所示。其中“﹣”表示物质之间能发生化学反应，“→”表示物质之间的转化关系。下列说法中正确的是（　　） A．物质X是一种常见的有机化合物 B．反应②是一定有盐参加反应 C．向Ca（OH）2溶液中加入CaO，所得溶液的溶质质量分数一定增大 D．图中的所有反应均不属于置换反应 [变式11] （2023秋•西湖区校级期中）某同学归纳了金属及其化合物之间的部分转化关系，如图1所示。 （1）我国古代劳动人民最早发明使用湿法炼铜，其原理是：第一步用硫酸将铜矿中的铜转变为可溶性的硫酸铜，第二步将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来。其中第二步利用了图中转化规律 （填序号）。 （2）若铁和硫酸铜溶液反应前后溶液中存在的离子种类如图2所示，其中“”“”“”表示不同种类的离子，则“”表示 （填写离子符号）。 【基础强化】 1. 下列选项所示的物质转化均能一步实现的是（　　） A．Fe→Fe2O3→Fe（OH）3 B．CO2→CaCO3→Ca（OH）2 C．S→SO2→Na2SO4 D．CuO→CuSO4→CuCl2 2. 下列物质的转化在给定条件下均能实现的是（　　） A．SSO3H2SO4 B．CaCO3CO2CO C．Cu Cu（NO3）2CuSO4 D．Na2SO4Na2CO3NaOH 3. 下列转化不能通过一步反应实现的是（　　） A．CuO→Cu（OH）2 B．BaCl2→Ba（NO3）2 C．Cu（OH）2→CuCl2 D．Fe→FeCl2 4. 初中化学中几种常见物质之间的相互转化关系如图所示。已知常温下B、C为气体，且B是植物进行光合作用的一种重要原料；D、F均为无色液体，都由两种相同的元素组成，且分子中原子个数比依次为2：1和1：1；E为黑色固体，与稀硫酸反应得到蓝色溶液（部分反应物和生成物及反应条件已略去）。下列有关判断正确的是（　　） A．E转变为B一定是置换反应 B．A不一定是含CO32﹣或HCO3﹣的盐 C．D、F中相同元素的化合价一定相同 D．除去B中混有的少量C，可以将混合气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶 5. （2024•宁波模拟）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知HCOOHH2O+CO↑，下列说法错误的是（　　） A．该反应中一氧化碳被氧化，还原剂是CO B．此装置空间小、易排净空气、节约用品，但缺少尾气处理装置 C．实验时，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，一段时间后点燃酒精灯 D．该实验中所涉及的基本反应类型是分解反应和置换反应 【素养提升】 6. （2023秋•上城区月考）在氢气还原氧化铜的实验中，观察到的现象是（　　） A．有红色的铜生成 B．试管底有水生成 C．有铜和水生成 D．黑色固体变成红色，试管口有水珠生成 7. （2023秋•江干区校级期中）如图是氢气还原氧化铜的实验，下列说法错误的是（　　） A．点燃酒精灯之前，应先通入氢气一段时间 B．反应后，铜元素的化合价升高了 C．本实验体现了氢气具有还原性 D．氢气发生氧化反应 8. 几千年前，人类就用木炭作为还原剂进行金属冶炼。木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”可能是：①一氧化碳，②二氧化碳，③一氧化碳和二氧化碳的混合物。某学习小组为此用如图装置对木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”进行探究。关于该实验说法正确的（　　） A．观察到试管中的黑色物质变红色，则“气体产物”一定是①一氧化碳 B．观察到澄清石灰水变浑浊，则“气体产物”中一定有②二氧化碳 C．要证明是否存在二氧化碳，不需要在原装置前再连接一个装澄清石灰水的洗气瓶 D．该实验不能确定“气体产物”是一氧化碳，或二氧化碳，或二者的混合物 9. （2024•慈溪市一模）中国科学家已实现由CO2到淀粉的全人工合成，其中一步重要反应的物质转化如图所示（反应a中，各物质分子个数比为1：1：1：1）。下列说法不正确的是（　　） A．O2是反应a、b中可循环利用的物质 B．反应a、b中均有元素化合价的改变 C．由反应a可推测甲醛中含氢量高于甲醇 D．为使甲醇持续转化为甲醛，反应b需补充H2O2 【能力培优】 10. （2024•瓯海区校级模拟）下列从原料到制取的最终产物的实验设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（　　） A．CuCu（NO3）2溶液Cu（OH）2 B．CaCO3CaOCa（OH）2溶液NaOH溶液 C．FeFe2O3Fe2（SO4）3溶液 D．CuOCuCl2溶液CuSO4溶液 11. （2024•上城区一模）氢氧化铜是一种广泛应用于农业生产中的杀菌剂，以防治校园植物花卉出现的炭疽病。某校学生开展氢氧化铜杀菌剂制备研究。 【实验原理】2NaOH+CuSO4═Cu（OH）2↓+Na2SO4 小组同学用质量分数为7%的NaOH溶液和14%的CuSO4溶液进行如下实验，得到了甲、乙两种不同的实验现象。 【探究一】哪一支试管中的沉淀是Cu（OH）2？ 小组同学在查阅资料后，将两支试管分别在酒精灯上加热，发现只有甲试管中的沉淀变黑，说明 （选填“甲”或“乙”）试管中的沉淀是Cu（OH）2。 【探究二】产物的不同跟什么因素有关？ 小组同学又用所给溶液在室温条件下进一步实验，得到的结果如下表。他们基于的猜想是产物的不同可能与 有关。 组别 m（NaOH溶液）：m（CuSO4溶液） 立即观察沉淀 24h后观察沉淀 1 1：5 浅绿色 浅绿色 2 1：2 浅绿色 浅绿色 3 1：1 蓝绿色 黑色 4 3：2 蓝色 黑色 通过实验，以上猜想得到验证。 【拓展应用】根据以上探究过程： ①写出一条Cu（OH）2制备时的注意事项 。 ②提出一条Cu（OH）2有效使用的合理建议 。 12. （2023秋•瓯海区期中）兴趣小组利用稀废酸浸泡含有氧化铜、氧化锌的废料，实现废物的综合利用。其实验流程如图所示（图中部分物质已略去）。 （1）①中氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式是 。 （2）②中反应后过滤，所得滤液中的溶质一定有 （填化学式）。 （3）物质X中一定含有的元素是 。 13. （2023秋•杭州期中）利用工业碳酸钙（含少量铁、铝、钠等元素的金属矿物杂质）生产医用二水合氯化钙（CaCl2•2H2O），工艺流程如图所示。回答问题： （1）为了提高“盐酸酸浸”的效果可采取的措施有：适当升高温度、 （写出1条）。 （2）写出碳酸钙与盐酸反应的化学方程式 。 （3）试剂A的化学式为 ，已知部分氢氧化物形成沉淀和沉淀溶解时溶液的pH如表所示，则加入试剂A调节溶液的pH，其合理范围为 ，以便能除去溶液中的Al3+、Fe3+。 氢氧化物 Fe（OH）3 Al（OH）3 Al（OH）3 开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解时的pH 7.8 完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解时的pH 10.8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.5 物质的转化 1.能通过学习非金属单质及其化合物之间转化、金属单质及其化合物转化以及化合物之间相互转化，掌握物质间相互转化规律。 2.知道金属冶炼的方法，了解还原反应，知道一些常见的还原剂。 3.能利用物质转化规律寻找制取物质途径。 4.学会有关纯度问题的计算，并提高分析问题和解决问题的能力。 一、非金属及其化合物之间的转化 （一）有的非金属可以转化为非金属氧化物(以硫黄燃烧实验为例) 实验步骤 实验现象 化学方程式 取一药匙硫黄，观察其外观 淡黄色粉末 将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象 硫黄燃烧，产生淡蓝色火焰并放出热量，生成无色、有刺激性气味的气体 S+O2 点燃 SO2 把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象 燃烧更旺， 产生明亮的蓝紫色火焰， 生成无色、有刺激性气味的气体 S+O2 点燃 SO2 其他非金属在一定条件下也可以与O2发生反应，如: 4P+5O2 点燃 2P2O5 C+O2 点燃 CO2 2H2+O2 点燃 2H2O （二）非金属氧化物可以转化生成酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物(以CO2与碳酸的转化实验为例) 实验步骤 实验现象 原因分析 反应的化学方程式 取2杯蒸馏水，向其中1杯蒸馏水中吹气或通入CO2。然后，分别向2只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试液 吹气或通入二氧化碳的烧杯中滴入紫色石蕊试液后，溶液变红；另一烧杯无变化 吹气或通入二氧化碳的烧杯中，生成了碳酸 CO2+H2O==H2CO3 从2只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，观察现象 变红色的烧杯内的溶液又变成了原来的紫色，另一烧杯内无变化 碳酸不稳定， 受热分解生成了二氧化碳和水 H2CO3 △ CO2↑+ H2O 其他非金属氧化物也可以与H2O反应，如:SO2+H2O = H2SO3 SO3+H2O = H2SO4 （三）非金属与其他化合物的转化 非金属 → 非金属氧化物 → 酸 → 盐 非金属 → 非金属氧化物 → 盐+水 【能力拓展】 ①二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不要直接排放到空气中。该实验最好在通风橱中进行；硫的用量不能过多，为了吸收SO2，集气瓶中要预留一些水(或NaOH溶液)。用NaOH溶液吸收SO2，反应的化学方程式为2NaOH+SO2 = Na2SO3+H2O。 ②非金属单质+O2 → 非金属氧化物。 参与此反应的常见的非金属有C、S、P、H2等。 二、金属及其化合物之间的转化 （一）有的金属与非金属可以发生反应，转化成化合物(以铁粉和硫黄反应的实验为例) (1)实验药品:铁粉(黑色)，硫黄。 (2)实验步骤、实验现象、反应的化学方程式 实验步骤 实验现象、反应的化学方程式 取少量铁粉放在白纸上，再取少量硫黄与铁粉混合。用磁铁接近混合物，观察现象 铁粉能被磁铁吸引 把混合物放进试管内，用酒精灯加热，观察现象 铁粉和硫黄反应发光，生成黑色固体，同时放出大量的热，反应的化学方程式为Fe+S △ FeS 将生成物倒在白纸上，观察生成物的外观，再用磁铁靠近生成物，观察磁铁能否吸引生成物 生成物呈块状，不能被磁铁吸引 其他一些金属与非金属也可以发生反应，如: 2Na+Cl2 点燃 2NaCl 2Fe+3Cl2 点燃 2FeC13 Cu+Cl2 点燃 CuCl2 (3)实验解释:反应前是单质铁，可以被磁铁吸引，反应后生成物不再是铁，而是硫化亚铁，所以不能被磁铁吸引。充分说明单质铁转化成了相应的化合物。 （二）某些金属氧化物可以与水反应生成碱（活泼性较强的金属） 实验步骤 实验现象 反应的化学方程式 在蒸发皿中放1小块生石灰，加少量水，搅拌，观察现象 生石灰与水反应放出大量的热 CaO+H2O= Ca(OH)2 向反应后的蒸发皿中滴加几滴无色酚酞试液，观察现象 无色酚酞试液变红 其他一些金属氧化物也可以与水反应生成碱，如:Na2O+H2O = 2NaOH BaO+H2O = Ba(OH)2 K2O+H2O=2KOH （三）金属与其化合物的转化 金属 + 氧气 → 金属氧化物， 金属 + 非金属单质 → 盐（除O2，N2，C外）； 金属氧化物 + 水→ 碱(只有BaO、K2O、CaO、Na2O能与水反应)； 碱 + 酸 → 盐 金属氧化物 + 酸 → 盐和水。 用化学方程式表示下列物质间的转化：“钙→氧化钙→氢氧化钙→碳酸钙”， ①2Ca＋O2===2CaO， ②CaO＋H2O===Ca(OH)2， ③Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。 写出相应的转化规律：金属→金属氧化物→碱→盐。 【能力拓展】 不是所有的金属氧化物都能和水反应；可溶性碱对应的金属氧化物能和水直接化合，如Na2O、CaO、K2O、BaO；不溶性碱对应的金属氧化物不能和水化合生成碱，如CuO、Fe2O3等。 三、金属的冶炼 （一）金属在自然界中的存在 在自然界中，仅有少数金属(化学性质非常稳定)是以游离态(即单质)的形式存在的，大多数金属(化学性质活泼)是以化合态的形式存在的。 （二）金属的冶炼原理与方法 (1)冶炼原理:金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 (2)冶炼方法:用C、CO、H2等还原剂与金属氧化物反应，夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质，如C+2CuO高温 CO2↑+2Cu CO+CuO高温 CO2↑+Cu H2+CuO = H2O+Cu （三）氢气与氧化铜反应 (1)实验器材:试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)。 (2)实验装置:如图所示。 (3)实验步骤:检(检验氢气的纯度)、通(通氢气)、点(点燃酒精灯加热)、熄(实验完毕，先熄灭酒精灯)冷(继续通氢气，直到试管完全冷却)。 (4)实验现象:黑色固体逐渐变为红色，同时试管口出现小水珠。 (5)注意事项 ①试管口应略向下倾斜，且试管口不能塞塞子。向下倾斜的目的是避免反应中生成的水倒流而炸裂试管。 ②氧化铜要铺在试管底部，目的是增大反应物的受热面积，加快反应速率。 ③通氢气的导管应插到试管底部的氧化铜上方，一是为了避免氧化铜粉末堵塞导管口，二是易把试管里的空气排净，加热后不易发生危险。 ④实验之前先通氢气后加热，目的是排出试管内的空气，防止氢气和空气混合加热时发生爆炸。实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气，直至试管冷却为止。目的是防止生成的铜在温度较高时再次被氧气氧化成氧化铜，使实验失败。 ⑤因为要先通氢气，实验结束后还要通氢气，所以实际所用氢气的量要远大于理论用量。 （四）还原反应 (1)还原反应:含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应。如CuO中的氧被C、H2、CO等夺取，CuO发生了还原反应。 (2)还原性:能从含氧化合物中夺取氧的性质叫做还原性。 (3)还原剂:具有还原性的物质可做还原剂。C、H2、CO是常见的还原剂。 （五）铁的冶炼 (1)反应原理:在高温下，用还原剂(主要是一氧化碳 )从铁矿石中把铁还原出来。 (2)反应方程式:3CO+Fe2O3 高温2Fe+3CO2 (3)实验现象:红色的固体逐渐变为黑色(铁粉),同时产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。 (4)尾气处理:一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，可将尾气点燃或收集。 （六）有关纯度问题的计算 纯度 = 纯物质的质量/不纯物质的质量 x 100% (1)根据混合物的质量及纯度，计算纯净物的质量。纯净物的质量=混合物的质量x纯度。 (2)根据纯净物的质量，求其中组成元素的质量。 组成元素的质量=纯净物的质量x纯净物中某组成元素的质量分数。 (3)求工业产品中含杂质的物质的质量，即求混合物的质量。 混合物的质量=纯净物的质量/纯度 【能力拓展】 金、银等少数金属因为很不活泼，很难与别的物质反应，所以在自然界中多以单质形式存在，铁、铝等金属的化学性质比较活泼，在自然界中以化合物形式存在。 四、化合物之间的相互转化 （一）金属在自然界中的存在 1.化合物相互转化的普遍性 在自然界中不断发生着各种物质间的相互转化。石灰岩岩洞里的钟乳石和石笋就是岩石中的碳酸钙经过复杂的化学反应转化而成的。发生反应的化学方程式为 CaCO3 + H2O +CO2 = Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 △ CaCO3+H2O+CO2↑。 2.物质相互转化的规律 研究表明:酸、碱盐、氧化物在一定条件下能发生相互转化。 (1)两条纵线(两列) a.金属 → 金属氧化物 → 碱 → 盐: 金属+氧气 → 金属氧化物， 金属氧化物+水 → 碱， 碱+酸 → 盐+水 b.非金属 → 非金属氧化物酸盐: 非金属+氧气 → 非金属氧化物， 非金属氧化物+水 → 酸, 酸+碱 → 盐+水 (2)两条折线(两外围) a.金属+酸→盐+氢气 b.金属1+盐1→金属2+盐2 (3)四条横线(四横) a.金属+非金属 → 无氧酸盐 b.金属氧化物+非金属氧化物 → 含氧酸盐 c.碱+酸 → 盐+水 d.盐1+盐2 → 盐3+盐4 (4)四条交叉线(四交叉) a. 金属氧化物+酸 → 盐+水 b. 非金属氧化物+碱 → 盐+水 c.碱1+盐1 → 碱2+盐2 d.酸1+盐1 → 酸2+盐2 题型1非金属及其化合物间的转化 [例题1] （2022秋•仙居县期末）如图是小科同学绘制的单质铜及其化合物的转化模型图，其中能转化的环节有（　　） A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【解答】解：①铜能和氧气在加热的条件下生成氧化铜，则①能转化； ②氧化铜不能和水反应生成氢氧化铜，则②不能转化； ③氢氧化铜和和酸反应生成铜盐和水，则③能转化； ④在金属活动性顺序中，铜排在氢的后面，铜不能和稀硫酸、盐酸反应，则④不能转； 其中能转化的环节有①③，故选：C。 根据铜能和氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜不能和水反应生成氢氧化铜，氢氧化铜能和酸反应生成铜盐和水，铜不能和稀硫酸、盐酸反应来分析。 [变式1] （2022秋•温州期末）茶叶蛋的蛋黄表面有一层黑色的物质（如图甲），有人担忧它是否能食用。小明决定利用科学知识来揭秘。他取两个带有黑色物质的蛋黄开展实验，实验结果如图乙。 （1）根据实验结果可知该黑色物质的化学性质有 。 （2）小明推测黑色物质是课堂上学习过的一种含硫的化合物，其化学式是 。 （3）查阅资料得知Fe2+可被人体吸收和利用。因此，小明认为蛋黄中的黑色物质不但能食用，且能为人体补充铁元素，他推测的理由是 。 【解答】解：（1）由题干信息可知，该物质难溶于水，能与稀盐酸反应，该黑色物质的化学性质是能与稀盐酸反应；故答案为：能与稀盐酸反应； （2）该黑色物质与盐酸反应生成FeCl2和H2S，由复分解反应的特点可知，该黑色物质是FeS；故答案为：FeS； （3）由于人体胃液中含有稀盐酸，能与FeS反应生成FeCl2，FeCl2溶液中的Fe2+可被人体吸收和利用，所以蛋黄中的黑色物质不但能食用，且能为人体补充铁元素；故答案为：人体胃液中含有稀盐酸，能与FeS反应生成可被人体吸收的Fe2+。 [变式2] （2023•温州模拟）月球上的水﹣气供给可以利用现空间站采用的水﹣气整合系统，如图所示，其中“氧气生成系统”，能通过电解水产生氢气和氧气；“萨巴蒂尔系统”能把H2和航天员呼吸产生的CO2反应生成液态水和甲烷气体：4H2+CO2CH4+2H2O。其中，液态水循环利用，甲烷排放到外太空。有人认为，在此水﹣气整合系统中，液态水被循环利用，“水将用之不竭”，请对此观点进行判断并简述理由。 。 【解答】根据图示转化信息可知，2H2O2H2↑+O2↑反应中每电解72g水，生成氢气8g，而4H2+CO2CH4+2H2O反应中，8g氢气与二氧化碳完全反应生成水36g，水需要进行补充，因此在此水﹣气整合系统中，液态水被循环利用，“水将用之不竭”的观点是错误的。 题型2金属及其化合物间的转化 [例题2] 下列物质的转化都能一步实现： ①Fe2O3→FeCl3 ②Fe（OH）3→FeCl3 ③Fe2（SO4）3→FeCl3 下列相关说法不正确的是（　　） A．三个反应中铁元素的化合价均不变 B．三个反应均可用于制备氯化铁溶液 C．三个反应中均有明显现象产生 D．三个反应都可通过加入盐酸来实现 【解答】解：A、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁，三个反应都是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，都属于复分解反应，故三个反应中铁元素的化合价都不变，故A正确； B、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁，三个反应均可用于制备氯化铁溶液，故B正确； C、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，固体消失，溶液由无色变成黄色；氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，红褐色固体消失，溶液由无色变成黄色；硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁，产生白色沉淀，三个反应中均有明显现象，故C正确； D、氯化铁不能通过硫酸铁与盐酸反应制得，硫酸铁与盐酸不能反应，故D不正确； 故选：D。 A、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； B、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； C、氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，硫酸铁和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铁； D、硫酸铁与盐酸不能反应。 [变式3] 下列物质转化在一定条件下可以一步实现的是（　　） A．C→CO2→Na2CO3 B．Cu→CuO→Cu （OH）2 C．NaCl→KCl→AgCl D．Fe→Fe2O3→FeSO4 【解答】解：A、碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故选项符合题意。 B、铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜无法一步转化成氢氧化铜，故选项不符合题意。 C、钠盐、钾盐都能溶于水，氯化钠无法一步转化成氯化钾，故选项不符合题意。 D、根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，铁可以与氧气反应一步转化为氧化铁，氧化铁与硫酸反应不能生成硫酸亚铁，故选项不符合题意。 故选：A。 [变式4] Ca与水可以发生剧烈反应并产生一种气体。单质Ca的一种转化路线为：Ca→CaO→Ca（OH）2→CaCO3，有关说法错误的是（　　） A．Ca与水反应产生的气体是氢气 B．CaO也可直接转化为CaCO3 C．CaO和Ca（OH）2均可用于吸收SO2 D．Na与Cu也可以发生上述转化 【解答】解：A、Ca与水可以发生剧烈反应并产生一种气体，由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，产生的气体是氢气，故选项说法正确。 B、氧化钙不能与二氧化碳反应，不能直接转化为CaCO3，故选项说法错误。 C、CaO和Ca（OH）2均能与二氧化硫反应，均可用于吸收SO2，故选项说法正确。 D、钠的金属活动性较强，与钾相似；可以发生上述转化；Cu不能发生上述转化，铜与氧气在加热条件下生成氧化铜，氧化铜难溶于水，不能与反应生成氢氧化铜，氢氧化铜难溶于水，不能与盐反应生成碳酸铜，故选项说法错误。 故选：BD。 题型3金属还原实验 [例题3] （2024•浙江一模）如图所示为氢气和氧化铜反应的实验装置图。请分析回答： （1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 。 A.加热 B.通入氢气 C.停止通入氢气 D.停止加热 （2）在实验过程中看到的现象是黑色氧化铜变成红色的物质，同时试管口有水珠出现，说明氢气具有 性。 【解答】解：（1）氢气还原氧化铜的步骤为：①先检验氢气的纯度，防止氢气不纯实验时引起爆炸；②通入氢气，排净试管内原有空气；③加热氧化铜；④观察到由黑变红时停止加热；⑤继续通氢气至试管冷却为止，防止生成的铜再次被氧化；应先熄灭酒精灯，待试管冷却至室温后再停止通氢气，正确的操作顺序是BADC。 （2）在实验过程中看到的现象是黑色氧化铜变成红色的物质，同时试管口有水珠出现，说明生成了铜和水，说明氢气夺取了氧化铜中的氧，氢气具有还原性。 （1）根据氢气还原氧化铜的实验步骤，进行分析解答。 （2）根据在实验过程中看到的现象是黑色氧化铜变成红色的物质，同时试管口有水珠出现，说明生成了铜和水，进行分析解答。 [变式5] （2023秋•路桥区期末）某氧化铜（CuO）粉末中混有少量氧化亚铜（Cu2O），某一课外活动小组利用下图所示装置测定其中Cu2O的含量，实验用盐酸与锌反应制得的气体作为反应原料。（碱石灰是CaO和NaOH固体的混合物，Cu2O+H22Cu+H2O） 请根据图示内容回答下列问题： （1）装置B的作用是 。 （2）实验操作时，应 。（选填字母） A.先加热，再通气体 B.先通气体，再加热 （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），则原混合物中Cu2O的质量为 。 （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值 。（选填“偏大”、“无影响”或“偏小”） 【解答】解：（1）浓硫酸具有吸水性，可以吸收气体中的水分，则装置B的作用是吸收水分，干燥气体； （2）实验操作时，应先通气体，再加热，因为先通氢气可以排尽装置内的空气，防止氢气和空气混合加热时发生爆炸； （3）已知反应前混合物的总质量为15.2g，完全反应后U型管内物质的质量增加了2.7g（损失忽略不计），设原混合物中Cu2O的质量为x，则CuO的质量为15.2g﹣x，，则x＝7.2g，即原混合物中Cu2O的质量为7.2g； （4）若缺少装置A，对测定的Cu2O含量相比于真实值偏小，因为氢气中混有的氯化氢会被U型管中的碱石灰吸收，导致U型管内物质的质量增加，从而测定的Cu2O含量偏小。 [变式6] （2024•浙江模拟）为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小明进行如下实验。（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行） 质量装置 反应前的质量 反应后的质量 A（试管+固体） m1 m2 B+C（广口瓶+溶液） m3 m4 （1）实验时，若A处试管内壁出现光亮的红色物质，则说明碳具有 （填写性质）。 （2）若观察到 （填写现象），则说明一定有CO2生成。 （3）用电子天平测得数据记录如表，若还有CO生成，则理论上（m4﹣m3） （m1﹣m2）（填“＜”“＞”或“＝”）。 【解答】解：（1）C+2CuO2Cu+CO2↑，碳可以夺取氧化铜中的氧，实验时，若A处试管内壁出现光亮的红色物质，则说明碳具有还原性； （2）C+2CuO2Cu+CO2↑，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，若观察到B中澄清的石灰水变浑浊，则说明一定有CO2生成； （3）若还有CO生成，则气体为一氧化碳和二氧化碳，一氧化碳不能被吸收，所以固体减少质量大于B、C装置吸收的气体质量，故（m4﹣m3）＜（m1﹣m2）。 [变式7] （2024•宁波模拟）某实验小组的同学设计了如图甲所示的微型实验装置模拟工业炼铁。 【查阅资料】甲酸（HCOOH）在热浓硫酸存在时发生的反应：HCOOHH2O+CO↑。 【实验步骤】 ①如图甲连接装置，再检查装置的气密性。 ②装入药品，……，点燃酒精喷灯。 ③实验结束时，先停止加热，等装置冷却到室温后停止通入CO。 （1）为确保实验安全，请将步骤②中“点燃酒精喷灯”前的具体操作补充完整： 。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从 （填“a”或“b”）口导入。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，此处反应体现了CO的 （填“氧化性”或“还原性”）。 【解答】解：（1）实验开始时先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，则步骤②中“点燃酒精喷灯”前应将软塑料滴瓶中的液体滴入热浓硫酸中，甲酸在热浓硫酸的作用下分解生成一氧化碳气体。 （2）甲图实验中没有对尾气进行处理，会污染环境，若用图乙的装置进行收集，气体应从a口导入，将水从长导管排出。 （3）甲图B处玻璃管中可观察到红棕色固体变为黑色，一氧化碳在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，此处反应体现了CO的还原性。 题型4化合物间的相互转化 [例题4] （2022•杭州二模）某同学在学习了金属及其化合物之间的转化规律后，绘制了可以通过一步反应制取ZnSO4的思维导图，其中所选用的物质错误的是（　　） A．①一Zn B．②﹣Zn（NO3）2 C．③﹣H2SO4 D．④﹣Zn（OH）2 【解答】解：A、锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，该选项选择正确； B、可溶性的碱与硝酸锌反应生成了氢氧化锌沉淀，不能得到硫酸锌，该选项选择不正确； C、氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，该选项选择正确； D、稀硫酸和氢氧化锌反应生成硫酸锌和水，该选项选择正确。 故选：B。 A、根据锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜分析； B、根据可溶性的碱与硝酸锌反应生成了氢氧化锌沉淀分析； C、氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水； D、稀硫酸和氢氧化锌反应生成硫酸锌和水。 [变式8] 如图物质经一步反应转化的两种途径，相关说法正确的是（　　） A．氧化物为SO2 B．X只能是硫酸 C．②可能有沉淀生成 D．①②属于复分解反应 【解答】解：A、二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，氧化物应为三氧化硫，故选项说法错误。 B、氢氧化钠与三氧化硫反应生成硫酸钠和水，X不一定只能是硫酸，故选项说法错误。 C、氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸，②可能有沉淀生成，故选项说法正确。 D、非金属氧化物与碱的反应，不属于复分解反应，故选项说法错误。 故选：C。 [变式9] 下列物质的转化在给定条件下均能实现的是（　　） A．AgNO3AgClCuCl2 B．BaCl2溶液BaCO3Ba（OH）2溶液 C．Na2SO4Na2CO3NaOH溶液 D．CaCO3CO2CO 【解答】解：A、硝酸银能与盐酸反应生成氯化银和硝酸，但氯化银难溶于水，不能与铜反应，故A错误； B、氯化钡溶液中通入二氧化碳不会生成碳酸钡沉淀，故B错误； C、硫酸钠和碳酸钾都是可溶性的盐，交换成分后没有沉淀生成，所以硫酸钠加入碳酸钾溶液不会转化为碳酸钠，故C错误； D、碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和碳在高温下生成一氧化碳，故D正确。 故选：D。 [变式10] （2023•温州模拟）有关物质之间的部分转化关系如图所示。其中“﹣”表示物质之间能发生化学反应，“→”表示物质之间的转化关系。下列说法中正确的是（　　） A．物质X是一种常见的有机化合物 B．反应②是一定有盐参加反应 C．向Ca（OH）2溶液中加入CaO，所得溶液的溶质质量分数一定增大 D．图中的所有反应均不属于置换反应 【解答】解：A、由于二氧化碳、碳酸钙之间相互转化，二氧化碳能与氢氧化钙反应，x可以为二氧化碳，二氧化碳不属于有机化合物，故A错误； B、由于氢氧化钙能与二氧化碳反应生成碳酸钙，二氧化碳不属于盐，故B错误； C、向Ca（OH）2溶液中加入CaO，如是饱和溶液，溶液的质量分数不会变大，故C错误； D、由图中物质之间的反应可知，所有反应均不属于置换反应，故D正确。 故选：D。 [变式11] （2023秋•西湖区校级期中）某同学归纳了金属及其化合物之间的部分转化关系，如图1所示。 （1）我国古代劳动人民最早发明使用湿法炼铜，其原理是：第一步用硫酸将铜矿中的铜转变为可溶性的硫酸铜，第二步将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来。其中第二步利用了图中转化规律 （填序号）。 （2）若铁和硫酸铜溶液反应前后溶液中存在的离子种类如图2所示，其中“”“”“”表示不同种类的离子，则“”表示 （填写离子符号）。 【解答】解：（1）转化规律⑧是盐转化为金属，铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，是盐转化为金属，故答案为：⑧； （2）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应前溶液中存在的离子有铜离子，硫酸根离子，反应后溶液中存在离子有硫酸根离子，铜离子，亚铁离子，故“”表示Fe2+，故答案为：Fe2+。 【基础强化】 1. 下列选项所示的物质转化均能一步实现的是（　　） A．Fe→Fe2O3→Fe（OH）3 B．CO2→CaCO3→Ca（OH）2 C．S→SO2→Na2SO4 D．CuO→CuSO4→CuCl2 【解答】解：A、铁生锈过程中生成氧化铁，氧化铁不能和其它物质通过一步反应生成氢氧化铁，该选项不正确。 B、二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，碳酸钙不能和其它物质通过一步反应生成氢氧化钙，该选项不正确。 C、硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫不能和其它物质通过一步反应生成硫酸钠，该选项不正确。 D、氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化铜，该选项正确。 故选：D。 2. 下列物质的转化在给定条件下均能实现的是（　　） A．SSO3H2SO4 B．CaCO3CO2CO C．Cu Cu（NO3）2CuSO4 D．Na2SO4Na2CO3NaOH 【解答】解：A、硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，故选项错误。 B、碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，转化在给定条件下均能实现，故选项正确。 C、铜与硝酸银溶液反应生成硝酸铜溶液和银，硝酸铜与硫酸交换成分没有沉淀、气体或水生成，不能发生复分解反应，故选项错误。 D、硫酸钠与碳酸钾溶液交换成分没有沉淀、气体或水生成，不能发生复分解反应，故选项错误。 故选：B。 3. 下列转化不能通过一步反应实现的是（　　） A．CuO→Cu（OH）2 B．BaCl2→Ba（NO3）2 C．Cu（OH）2→CuCl2 D．Fe→FeCl2 【解答】解：A、氧化铜难溶于水，不能与水反应，不能一步反应生成氢氧化铜，故选项符合题意； B、氯化钡与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸钡，转化能一步实现，故选项不符合题意； C、氢氧化铜与稀盐酸反应生成氯化铜和水，转化能一步实现，故选项不符合题意； D、Fe→FeCl2 可通过Fe与稀盐酸或者氯化铜等反应一步实现，故选项不符合题意； 故选：A。 4. 初中化学中几种常见物质之间的相互转化关系如图所示。已知常温下B、C为气体，且B是植物进行光合作用的一种重要原料；D、F均为无色液体，都由两种相同的元素组成，且分子中原子个数比依次为2：1和1：1；E为黑色固体，与稀硫酸反应得到蓝色溶液（部分反应物和生成物及反应条件已略去）。下列有关判断正确的是（　　） A．E转变为B一定是置换反应 B．A不一定是含CO32﹣或HCO3﹣的盐 C．D、F中相同元素的化合价一定相同 D．除去B中混有的少量C，可以将混合气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶 【解答】解：常温下B、C为气体，且B是植物进行光合作用的一种重要原料，故B是二氧化碳，C能生成二氧化碳，故C是氧气；D、F均为无色液体，都由两种相同的元素组成，且分子中原子个数比依次为2：1和1：1，F能生成氧气和D，故F是过氧化氢，D是水；E为黑色固体，与稀硫酸反应得到蓝色溶液，故E是氧化铜，A能与二氧化碳相互转化，故A可能是碳酸钠； A、E是氧化铜，B是二氧化碳，可以通过一氧化碳和氧化铜反应生成二氧化碳，不一定是置换反应，错误； B、A可能是一氧化碳，不一定含有CO32﹣或HCO3﹣，正确； C、水和过氧化氢中氧元素的化合价不同，错误； D、除去二氧化碳中混有的少量氧气，不能将混合气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，错误； 故选：B。 5. （2024•宁波模拟）如图为CO还原CuO“微型”实验装置（夹持仪器等略），已知HCOOHH2O+CO↑，下列说法错误的是（　　） A．该反应中一氧化碳被氧化，还原剂是CO B．此装置空间小、易排净空气、节约用品，但缺少尾气处理装置 C．实验时，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，一段时间后点燃酒精灯 D．该实验中所涉及的基本反应类型是分解反应和置换反应 【解答】解：A、一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，一氧化碳得到氧，被氧化，是还原剂，故A说法正确； B、“微型”实验装置内空间较小，空气易排尽，可以节约药品，一氧化碳有毒，直接排放会造成空气污染，该装置缺少尾气处理装置，故B说法正确； C、为了防止一氧化碳与空气混合在点燃时发生爆炸，应先将甲酸（HCOOH）滴入热浓硫酸中，过一会儿再点燃酒精灯，以排尽装置中的空气，防止发生爆炸，故C说法正确； D、甲酸在热浓硫酸的催化下分解生成一氧化碳和水，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，故D说法错误； 故选：D。 【素养提升】 6. （2023秋•上城区月考）在氢气还原氧化铜的实验中，观察到的现象是（　　） A．有红色的铜生成 B．试管底有水生成 C．有铜和水生成 D．黑色固体变成红色，试管口有水珠生成 【解答】解：A、氢气具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和水，有红色的铜生成是实验结论而不是实验现象，故选项错误。 B、氢气具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和水，该实验中，试管口是略向下倾斜的，因此试管口有水珠生成，故选项错误。 C、有铜和水生成，是实验结论而不是实验现象，故选项错误。 D、氢气具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和水，会观察到黑色固体变成红色，试管口有水珠生成，故选项正确。 故选：D。 7. （2023秋•江干区校级期中）如图是氢气还原氧化铜的实验，下列说法错误的是（　　） A．点燃酒精灯之前，应先通入氢气一段时间 B．反应后，铜元素的化合价升高了 C．本实验体现了氢气具有还原性 D．氢气发生氧化反应 【解答】解：A、点燃酒精灯之前，应先通入氢气一段时间，以排尽试管中的空气，防止加热时发生爆炸，故选项说法正确。 B、氢气具有还原性，能与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水，反应后，铜元素的化合价降低了，由+2价变为0价，故选项说法错误。 C、本实验氢气夺取了氧化铜中的氧，体现了氢气具有还原性，故选项说法正确。 D、氢气夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，故选项说法正确。 故选：B。 8. 几千年前，人类就用木炭作为还原剂进行金属冶炼。木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”可能是：①一氧化碳，②二氧化碳，③一氧化碳和二氧化碳的混合物。某学习小组为此用如图装置对木炭在高温条件下还原氧化铜所生成的“气体产物”进行探究。关于该实验说法正确的（　　） A．观察到试管中的黑色物质变红色，则“气体产物”一定是①一氧化碳 B．观察到澄清石灰水变浑浊，则“气体产物”中一定有②二氧化碳 C．要证明是否存在二氧化碳，不需要在原装置前再连接一个装澄清石灰水的洗气瓶 D．该实验不能确定“气体产物”是一氧化碳，或二氧化碳，或二者的混合物 【解答】解：A、一氧化碳具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，观察到试管中的黑色物质变红色，则“气体产物”一定有一氧化碳，也可能是一氧化碳与二氧化碳的混合物，故选项说法错误。 B、观察到澄清石灰水变浑浊，则“气体产物”中不一定有二氧化碳，也可能是一氧化碳与氧化铜反应生成的二氧化碳，故选项说法错误。 C、开始时先不加热缓缓通入气体产物，通过观察B中澄清石灰水是否变浑浊来判断气体产物中是否有二氧化碳气体，故选项说法正确。 D、通入气体后过一段时间后再加热，观察A中黑色粉末CuO是否变红，来判断CO是否存在。如果只有澄清石灰水变浑浊，则气体产物中只有二氧化碳；如果只有黑色粉末变红，则说明气体产物中只有一氧化碳；如果二者现象都有，则说明一氧化碳和二氧化碳都有，故选项说法错误。 故选：C。 9. （2024•慈溪市一模）中国科学家已实现由CO2到淀粉的全人工合成，其中一步重要反应的物质转化如图所示（反应a中，各物质分子个数比为1：1：1：1）。下列说法不正确的是（　　） A．O2是反应a、b中可循环利用的物质 B．反应a、b中均有元素化合价的改变 C．由反应a可推测甲醛中含氢量高于甲醇 D．为使甲醇持续转化为甲醛，反应b需补充H2O2 【解答】解：A、由图可知：反应a参与化学反应，反应b为过氧化氢分解生成水和氧气的过程，所以O2是反应a、b中可循环利用的物质，故A正确； B、根据化合物中化合价的代数和为0，过氧化氢中氢元素的化合价为+1价，可得氧元素的化合价为﹣1价，同理在水、甲醇和甲醛中氧元素的化合价为﹣2价，O2是单质，氧元素的化合价为0，反应a、b中氧元素化合价的改变，故B正确； C、反应a为甲醇和氧气反应生成甲醛和过氧化氢，根据题中条件反应a中四种物质的化学计量数均为1，故反应a方程式为：CH3OH+O2＝CH2O+H2O2，反应前有1个碳原子，4个氢原子，3个氧原子，反应后有2个氢原子和2个氧原子，根据反应前后原子的种类、数目不变，故甲醛的化学式为 CH2O，故甲醇含氢量为：12.5%，甲醛含氢量为：6.67%，故甲醛中含氢量低于甲醇，故C错误； D、由图可知：反应a方程式为：CH3OH+O2＝CH2O+H2O2，反应b为过氧化氢分解生成水和氧气，方程式为：2H2O2＝2H2O+O2，反应b中每两个过氧化氢分子分解才能得到一个氧分子，而反应a中，每消耗一个氧分子只能生成一个过氧化氢分子，需要另外补充一个过氧化氢分子才能使甲醇持续转化为甲醛，故D正确； 故选：C。 【能力培优】 10. （2024•瓯海区校级模拟）下列从原料到制取的最终产物的实验设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（　　） A．CuCu（NO3）2溶液Cu（OH）2 B．CaCO3CaOCa（OH）2溶液NaOH溶液 C．FeFe2O3Fe2（SO4）3溶液 D．CuOCuCl2溶液CuSO4溶液 【解答】解：A、铜能和硝酸银反应生成硝酸铜，硝酸铜和氢氧化钠反应能生成氢氧化铜沉淀，此项实验，理论上正确、操作上可行、但经济上不合理，因为AgNO3很贵，此项错误； B、碳酸钙高温下分解生成的氧化钙与水反应可生成氢氧化钙，氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液通过复分解反应，可以得到氢氧化钠溶液，此方案理论上正确，操作也较为简单可行，又可实验纯碱制得烧碱，经济上合理；故此项正确； C、理论上错误，因为Fe在O2里燃烧的生成物是Fe3O4，而不是Fe2O3，故此项错误； D、实验设计得不合理，因为从CuO→CuSO4只需CuO→H2SO4一步即可完成；故此项错误。 故选：B。 11. （2024•上城区一模）氢氧化铜是一种广泛应用于农业生产中的杀菌剂，以防治校园植物花卉出现的炭疽病。某校学生开展氢氧化铜杀菌剂制备研究。 【实验原理】2NaOH+CuSO4═Cu（OH）2↓+Na2SO4 小组同学用质量分数为7%的NaOH溶液和14%的CuSO4溶液进行如下实验，得到了甲、乙两种不同的实验现象。 【探究一】哪一支试管中的沉淀是Cu（OH）2？ 小组同学在查阅资料后，将两支试管分别在酒精灯上加热，发现只有甲试管中的沉淀变黑，说明 （选填“甲”或“乙”）试管中的沉淀是Cu（OH）2。 【探究二】产物的不同跟什么因素有关？ 小组同学又用所给溶液在室温条件下进一步实验，得到的结果如下表。他们基于的猜想是产物的不同可能与 有关。 组别 m（NaOH溶液）：m（CuSO4溶液） 立即观察沉淀 24h后观察沉淀 1 1：5 浅绿色 浅绿色 2 1：2 浅绿色 浅绿色 3 1：1 蓝绿色 黑色 4 3：2 蓝色 黑色 通过实验，以上猜想得到验证。 【拓展应用】根据以上探究过程： ①写出一条Cu（OH）2制备时的注意事项 。 ②提出一条Cu（OH）2有效使用的合理建议 。 【解答】解：【探究一】氢氧化铜和碱式硫酸铜受热都会分解成黑色CuO，分解温度分别是80℃和300℃，将两支试管分别在酒精灯上加热，发现只有甲试管中的沉淀变黑，说明甲试管中的沉淀是Cu（OH）2。 【探究二】由表中数据可知，产物的不同可能与反应物质量之比有关； ①由表中数据将氢氧化钠与硫酸铜质量控制在大于1：1时生成较纯的氢氧化铜，所以Cu（OH）2制备时将氢氧化钠与硫酸铜质量控制在大于1：1； ②氢氧化铜受热会分解成黑色CuO，所以Cu（OH）2现配现用。 12. （2023秋•瓯海区期中）兴趣小组利用稀废酸浸泡含有氧化铜、氧化锌的废料，实现废物的综合利用。其实验流程如图所示（图中部分物质已略去）。 （1）①中氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式是 。 （2）②中反应后过滤，所得滤液中的溶质一定有 （填化学式）。 （3）物质X中一定含有的元素是 。 【解答】解：（1）①中氧化铜与稀硫酸反应的化学方程式是 CuO+H2SO4═CuSO4+H2O。 故答案为：CuO+H2SO4═CuSO4+H2O。 （2）②中反应后过滤，所得滤液中的溶质一定有ZnSO4。 故答案为：ZnSO4。 （3）反应前后元素种类不变，物质X中一定含有的元素是氢元素。 故答案为：氢元素。 13. （2023秋•杭州期中）利用工业碳酸钙（含少量铁、铝、钠等元素的金属矿物杂质）生产医用二水合氯化钙（CaCl2•2H2O），工艺流程如图所示。回答问题： （1）为了提高“盐酸酸浸”的效果可采取的措施有：适当升高温度、 （写出1条）。 （2）写出碳酸钙与盐酸反应的化学方程式 。 （3）试剂A的化学式为 ，已知部分氢氧化物形成沉淀和沉淀溶解时溶液的pH如表所示，则加入试剂A调节溶液的pH，其合理范围为 ，以便能除去溶液中的Al3+、Fe3+。 氢氧化物 Fe（OH）3 Al（OH）3 Al（OH）3 开始沉淀时的pH 2.3 4.0 开始溶解时的pH 7.8 完全沉淀时的pH 3.7 5.2 完全溶解时的pH 10.8 【解答】解：（1）影响反应速率因素还有反应物接触面积，所以可以将碳酸钙粉碎，提高反应物浓度也可以加快反应速率； 故答案为：粉碎碳酸钙（或适当提高盐酸浓度）。 （2）盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，书写化学方程式注意配平及气体符号，所以化学方程式为2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑； 故答案为：2HCl+CaCO3＝CaCl2+H2O+CO2↑。 （3）最终得到氯化钙，同时去除铝离子和铁离子，所以加入足量氢氧化钙可以满足使用要求；保证铁离子变为氢氧化铁，铝离子变为氢氧化铝且不能溶解，所以控制pH在5.2﹣7.8之间就可以； 故答案为：Ca（OH）2；5.2﹣7.8。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$