内容正文:
第五节 物质的转化
知识点一 非金属及其化合物之间的转化
非金属燃烧
硫黄,淡黄色,在空气中燃烧产生淡蓝色火焰并放出热量,在氧气中燃烧更旺, 产生明亮的蓝紫色火焰
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,集气瓶中要预留一些水(或溶液)。用溶液吸收,反应的化学方程式为
二氧化碳与碳酸的转化
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(产生碳酸)
碳酸不稳定, 受热分解生成了二氧化碳和水,变红色的烧杯内的溶液又变成了原来的紫色
二氧化硫与水反应
硫黄和铁粉反应
反应发光,生成黑色固体,同时放出大量的热
生成物呈块状,不能被磁铁吸引,原因是反应前是单质铁,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说明单质铁转化成了相应的化合物
硫及其化合物的转化
相关的化学方程式
碳及其化合物的转化
相关的化学方程式
知识点二 金属及其化合物之间的转化
相关的化学方程式
相关的化学方程式
知识点三 可溶性金属氧化物和难溶性金属氧化物的区别
可溶性碱对应的氧化物
、、、
溶于水能放出大量的热,生成碱
不溶性碱对应的氧化物
,等
不溶于水,但不溶性碱加热能生成对应的氧化物
如
知识点四 金属的冶炼
金属存在的形式
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,如金和银等;大多数金属(化学性质活泼)是以化合态的形式存在的,如铁和铝等
金属冶炼的发展
从金银,到青铜,到铁,到铝等
常用的金属
冶炼方法
碳与金属氧化物在高温下反应,碳能夺取金属氧化物中的氧,从而得到金属单质,如
C、H2、CO 在反应中作为还原剂,具有还原性
知识点五 氢气还原氧化铜实验
氢气还原氧化铜实验
注意事项
①所通氢气要先验纯,防止实验过程中发生爆炸
②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
③氧化铜要铺在试管底部,增大反应物的受热面积,加快反应速率
④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
⑤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
⑥点燃酒精灯,先预热来回移动,再集中在药品下加热,防止试管受热不均破裂
⑦黑色固体变红色,试管口出现小水滴
实验结束,先移走酒精灯,停止加热
⑧持续通氢气,直到冷却到室温,防止生成的铜重新被氧化
知识点六 金属铁的冶炼
铁的冶炼
(还原赤铁矿 Fe2O3 / 磁铁矿 Fe3O4 )
将可能混有二氧化碳、一氧化碳、氢气的气体,通入该实验装置需要注意
①实验开始前,先检验装置气密性
②通气体前,先验纯
③实验开始,通气体,排尽空气,防止爆炸
④若要达到高温条件,需要换用酒精喷灯或者再酒精灯火焰周围围铁丝网
⑤第一个装置A是为了检验混合气体重是否有二氧化碳
⑥装置B用于吸收混合气体中的二氧化碳
⑦装置C用于吸收通过装置A、B时混入气体中的水
⑧若硬质玻璃管内,红棕色固体变为黑色,且E装置中不变色,
第二个A装置变浑浊,则说明混合气体中有一氧化碳,没有氢
气
⑨实验结束,先移走酒精灯,停止加热;持续通气体,直到冷却到室温
⑩装置末端,加装酒精灯点燃,处理尾气,防止空气污染
知识点七 氧化还原反应
升失氧化还原剂,降得还原氧化剂
知识点八 四大基本反应类型与氧化还原反应的关系
四大反应类型
化合价变化
化学方程式举例
分解反应
有
无
化合反应
有
无
复分解反应
无
置换反应
有
知识点九 有关纯度问题的计算
(1)根据混合物的质量及纯度,计算纯净物的质量。
(2)根据纯净物的质量,求其中组成元素的质量。
(3)求工业产品中含杂质的物质的质量,即求混合物的质量。
知识点十 化学计算的一般思路
①理解实验操作原理
②书写相应化学方程式
③分析图像图表,关注溶质组成
④求样品中反应物质量,注意质量分数的求解
⑤求样品中杂质质量,注意质量分数的求解
⑥关注反应溶液的质量和质量分数,包括原溶液和反应后的溶液
⑦求什么物质质量或其质量分数,找到它完全反应的数据进行分析计算
⑧求溶质质量分数,要除去杂质质量,气体质量,容器质量,沉淀质量,加上原溶液质量及反应物质量
随堂练习
1.下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
证明二氧化碳中含有少量氧气
将带火星的木条伸入集气瓶,观察木条是否复燃
B
除去氯化钠中少量的碳酸钠
加入过量的氯化钙溶液,过滤;滤液蒸发结晶
C
检验氢氧化钠固体部分变质
取样,加入足量氢氧化钡溶液,过滤;滤液中加酚酞
D
分离二氧化锰和氯化钾固体
加入足量水溶解,过滤,滤渣洗涤干燥,滤液蒸发结晶
2.在实验室中进行下列实验,其中实验方案设计正确且能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
鉴别CO和O2
将两种气体分别通入澄清石灰水
B
除去粗盐中的CaCl2
将粗盐用足量水溶解、过滤
C
测定溶液的pH
将湿润的pH试纸浸入溶液中,取出,与标准比色卡对照
D
制备O2
向装有少量MnO2的锥形瓶中慢慢加入稀H2O2溶液
3.下列实验方案不能达到目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
鉴别酒精和水
扇闻法闻气味
B
分离铁粉和铜粉的混合物
利用磁铁吸引、分离
C
除去 CO2气体中的CO
将混合气体通过灼热的碳粉
D
比较镁、铁、银的金属活动性
取样, 加入等质量、同浓度的稀硫酸
4.下列各组物质检验与鉴别方案的描述,错误的是( )
A.、NaOH、、四种稀溶液,只利用组内物质无法鉴别
B.、HCl、NaCl、四种溶液,只利用组内物质即可鉴别
C.NaCl、NaOH、CaO、四种固体,只用适量水即可鉴别
D.用稀硝酸和溶液,可以检验溶液中的
5.一定条件下物质间可以转化。,结合上述转化过程和初中知识,下列说法正确的是( )
A.CO和都能与碱反应生成盐和水
B.可以一步反应制取NaOH,不能一步反应制取
C.工业上冶炼铁时,用CO氧化
D.恒温下,饱和溶液中加入CaO固体时,溶液中溶质的质量分数增大
6.《天工开物》记载了冶炼锌的过程:将炉甘石(主要成分为)高温煅烧可获得氧化锌,再将氧化锌还原可制得金属锌。
(1)氧化锌(ZnO)中锌的化合价是 价。
(2)高温煅烧炉甘石发生的主要反应为:,该反应类型属于 。
7.白色粉末A由硫酸钠、碳酸钠、硝酸钡、氯化钠中的两种或三种混合而成。把A加入到适量水中后,可得到白色沉淀B和溶液C,则:
(1)若B能全部溶于稀硝酸,则A中一定含有的物质是 ;
(2)若B全部不能溶于稀硝酸,证明相应的溶液C中存在NaCl的实验方案:
8.如图是用铜丝绕成的锥形螺旋罩,置于酒精灯火焰上方。随着铜丝罩的垂直下移,可观察到酒精灯火焰越来越小,当火焰正好被罩住时,最终完全熄灭。
(1)已知铜丝具有良好的导热性,能将热量很快散失。根据该信息,可推断火焰熄灭的原因可能是 。
(2)受热后的铜丝,表面会生成黑色物质 (填化学式)。下移过程中遇到酒精蒸气,黑色的表面又会变回光亮的红色,这是因为黑色物质发生了 (选填“氧化”或“还原”)反应。
9.《天工开物》中记录了我国古代金属的开采、冶炼以及制作合金的技术。
(1)其中描述锡的冶炼方法——“点铅勾锡”,是指当锡难熔时,可加入少量的铅,形成合金,增加产物的流动性从而使锡顺畅地流出,这是因为合金的熔点更 。
(2)“五金”这一章节介绍的密封加热法是世界冶金史上关于炼锌的最早确切记载,在高温下用碳还原氧化锌,生成气态锌和二氧化碳,该反应属于基本反应类型中的 反应。
(3)古代冶炼熟铁时,将泥土粉末洒在生铁液中,用柳木棍快速搅拌,将生铁炒成熟铁。用柳木棍快速搅拌的作用是使得生铁液中的碳和空气中的 充分接触反应,从而除去碳。
10.明代宋应星所著《天工开物》中介绍了“火法炼锌”的方法:把炉甘石()和煤炭饼装入炼锌罐泥封,“其底铺薪,发火煅红”,“冷定毁罐取出”。炼锌装置剖面图如图所示。
(1)火法炼锌过程中,主要发生的化学反应是,该反应属于 反应(填化学反应基本类型)。
(2)“其底铺薪”指利用燃烧的木柴将泥罐外的煤引燃,从煤的燃烧条件分析,用木柴引燃的作用是 。
11.如图所示为我国古代窑炉的结构示意图,其中木炭从窑口送入燃烧室燃烧,通过反应生成CO。在釉中加上某种氧化金属焙烧后就会显现某种固有色泽,称为“颜色釉”,传统的有:以铁为着色剂的青釉,以铜为着色剂的红釉,以钴为着色剂的蓝釉。我省是青瓷故乡,青釉的“翠色”是还原焰(不完全燃烧的火焰,这时窑中所产生的一氧化碳多)下使坯体内的高价铁得到充分还原变成氧化亚铁而变成青色。
(1)为了提高窑炉内CO的体积分数,可采取的措施有 (选填字母)。
A.相对增加燃料用量 B.相对增加空气鼓入
C.增加排气口数量 D.减少排气口数量
(2)请写出青釉的“翠色”对应的化学方程式 。
12.铁是人类社会使用最广泛的金属。图1是实验室模拟工业炼铁的装置。
(1)利用装置A制备CO,反应原理是该加热方式相较于用酒精灯加热的优点是 。(写1点)
(2)装置E的作用是
(3)加热时C玻璃管中剩余固体质量随温度变化的曲线如图2。据图分析:若反应温度600°C<t<700°C,得到的固体有 (填化学式)
(4)为提高铁的产率,可采取的措施是 。
13.如图所示,“打铁花”这一传统民间焰火表演已列入国家非遗名录。大致方法是:利用焦炭燃烧产生的高温将生铁(合金)熔化为铁水,表演者用一手拿的下棒猛击另一手盛有铁水的上棒,使铁水洒向花棚上的鞭炮和烟花,形成铁花飞溅、烟火如瀑、鞭炮齐鸣的场景。
(1)生铁属于 (选填“单质”“化合物”或“混合物”)。
(2)焦炭充分燃烧温度可达2500℃,足以将生铁熔化。要使炉中焦炭的燃烧温度达到最高,除了足够的焦炭外,还须不断鼓入 。
(3)打铁花表演过程中,飞溅的铁水在空中迅速变成固态,这种物态变化过程叫做 。
14.纳米铁(单质铁)在环保领域应用广泛。以菱铁矿(主要成分为,不考虑杂质)为原料可以制备纳米铁。某学习小组对制备得到的固体成分进行探究。
【提出问题】固体成分是什么?
【作出猜想】猜想一:Fe;猜想二:;猜想三:
【查阅资料】①
②氢气具有还原性,可以用来冶炼金属
③白色的无水硫酸铜固体遇到水蒸气变为蓝色
【实验探究】该学习小组利用如上右图装置,对固体成分进行探究。
(1)向装置A中加入稀硫酸后,A中产生气泡且溶液变为浅绿色,小余判断猜想一正确。小姚认为小余的判断不合理,理由是: 。
(2)实验中观察到装置B中溶液变浑浊,装置D中固体由黑色变为红色,E中固体变蓝色,据此判定猜想 正确。
【反思交流】若将装置E去掉, (填“能”或“不能”)验证固体样本中含单质Fe。
15.某课外小组的同学们收集了一些含有CO和CO2的废气,为了确认这种废气的组成,他们在实验室按图1中装置进行了实验。
(1)为了将氧化铁还原成铁,C、E点燃的顺序是 。
(2)该小组同学认为废气中的一氧化碳可以利用,于是设计如图2装置替代图1中的框线内装置,来除去废气中的二氧化碳,并收集一瓶一氧化碳,准备进行后续的探究,则瓶内盛放的液体是 。
(3)该组同学通过上述实验得到C 中完全反应后减少0.32g,集气瓶中的气体质量为0.44g。请计算原废气中CO 的质量为 。
16.某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。
信息1:难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和CO2
信息2:CO2能与Zn反应生成CO气体
(1) D装置的加热必须在A和B装置加热一段时间后再进行,这样做的原因是
(2)装置C的作用是 。
(3)从实验安全或环保角度考虑,上述实验装置可采取的改进措施是 。
17.某KNO3化肥可能混进了NH4Cl、(NH4)2SO4、K2CO3三种物质的一种或者几种,同学们对该化肥进行了以下探究活动:
(1)【探究一】取少量化肥样品与熟石灰在研钵中研磨,有刺激性气味的气体产生,该气体化学式是 ,此气体可以使湿润的红色石蕊试纸变 色。
(2)【探究二】另取少量化肥样品溶于水得到溶液A,按如图所示进行实验,现象如图所述,请回答问题。
白色沉淀E的化学式是 ,根据实验现象小应认为该化肥一定混进了NH4Cl和(NH4)2SO4,一定没有K2CO3,有同学认为这个结论不正确,理由是 。
(3)依据以上探究,溶液D一定含有的溶质有 。
18.月饼盒中常用脱氧剂,防止变质,其主要成分为活性化铁粉.使用一段时间后黑色脱氧剂中会产生红褐色固体,小金对固体成分作出如下猜想,猜想一:可能是氧化铁;猜想二:可能是氢氧化铁;猜想三:可能是氧化铁和氢氧化铁.为探究固体中是否有氧化铁,设计了图甲装置.
(1)图甲中C装置的作用是 .
(2)随着实验进行,B中出现白色沉淀,小金认为存在氧化铁.小金查阅资料发现氢氧化铁加热时会分解,并产生氧化铁和水,对实验结果存在干扰.于是他改进实验装置如图乙所示,在B装置前接一U形管,里面装有无水硫酸铜粉末,D中出现 现象可以说明猜想一错误.请写出铁粉吸收空气中的氧气、水生成氢氧化铁的化学方程式: .
(2) (3)实验测得反应前后D装置的质量增加了a克,则红褐色固体中的氢氧化铁的质量为m,当m与a有 (用含有字母的关系式表示)关系时,即可判断猜想三正确
19.酒精灯是实验室常用的加热仪器,酒精燃烧之后的产物有哪些呢?在已知酒精的化学式为的前提下,同学们提出以下四个猜想:
猜想一:酒精燃烧产物为二氧化碳和水.猜想二:酒精燃烧产物为一氧化碳和水。
猜想三:酒精燃烧产物为二氧化碳和一氧化碳.猜想四:酒精燃烧产物为。
(1)请完成猜想四: 。
(2)经过思考,小明直接排除了猜想 ,他的理由是: 。
(3)为了得出最终结论,小明设计了下图的检验装置,请对此进行评价:
评价指标
评价等级
优秀
合格
待改进
指标一
能检验出所有的燃烧产物
能检验出部分燃烧产物
检验不出燃烧产物
指标二
装置安全且无污染
装置只能做到安全或无污染
装置即有安全隐患又会污染环境
根据评价量表,该模型的指标一可评为 等级,请说出原因: 。
20.小滨发现某食品包装袋中有一个小袋,标签如图。他想了解袋内粉末是否已失效。取少量粉末,发现已经变红,向粉末中加入足量水,充分搅拌后,滴入无色酚酞发现不变色。通过查阅资料获知,常温下铁在空气中不能反应生成Fe3O4和FeO。
【实验设计】小明设计了如上图所示的实验:
【实验与分析】
(1)向A装置中加入稀盐酸,B装置中出现浑浊现象,证明样品中含有 CaCO3,写出B装置中发生的化学反应的方程式 。
(2)若这包防潮、抗氧化剂未变质,禁止放入水中以免烫伤的主要原因 。
(3)小江提出,通过上述实验,能验证粉末中是否还含有Fe,请你分析小江验证的原理。
21.金属与人类的生活和生产密切相关。
(1)如图1是元素周期表的一格,下列说法正确的是 (填字母)。
A.金元素属于金属元素 B.金原子的中子数为97
C.金原子的核外电子数为118 D.金的相对原子质量是197.0
(2)某同学为探究相关金属的化学性质,做了如图2实验。实验C中物质充分反应后溶液呈无色,过滤所得滤渣的成分可能的组成有 (有多种可能性,请写全)。
(3)在工业练铁中要得到224t铁,理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石多少吨?
22.某科学探究小组对一包固体粉末中的成分进行鉴别,粉末中可能含有中的一种或几种,实验操作步骤及现象如图,试回答:
(1)仅由步骤Ⅰ可知,固体粉末中不可能含有的物质是 (填化学式,下同);
(2)白色沉淀A为
(3)无色溶液D一定含有的溶质是
(4)结论:固体粉末中一定含有
A. B.NaOH C.NaCl
23.纳米铁因其独特的性质而被用于一些特殊领域。制备纳米铁的方法较多,利用甘蔗渣等材料的化学还原法是常用制备方法之一,主要制备步骤如下:
①将烘干并粉碎的甘蔗渣(主要成分为纤维素)浸入溶液,甘蔗渣上的碱性物质与吸附在表面上的反应生成。
②将带有的甘蔗渣放入石英管式炉内,并向炉内通入一段时间的氮气。
③将石英管式炉加热至900℃,并控制适宜的氮气流速,使纤维素碳化、被炭还原为单质铁。
④反应完全并自然降温后,将纳米铁固体粉末转移至充满氮气的保存箱储存。
(1)装置A石英管式炉内被还原的化学方程式为 。
(2)装置B的作用是吸收反应生成的大量气体,则装置中为 溶液。
(3)开启升温程序前通入氮气的目的是 。
24.为测定某赤铁矿样品(主要成分为Fe2O3)中氧化铁的质量分数,某小组用如图装置进行实验,已知样品中其它成分不参加反应。
(1)实验前,关闭K,在试管内装入适量水并用手捂住硬质玻璃管,当观察到试管中出现 ,可判断该装置气密性良好。
(2)试管中装入氢氧化钠溶液的作用是 。
(3)实验开始时加入ag赤铁矿样品,充分反应后氢氧化钠溶液增重bg,则该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数为 。
25.有份样品中含氧化铁和铁粉,兴趣小组为得到铁进行了如下实验,他们称取了13.6克固体样品,用如图所示的装置进行实验,充分反应后,测定的数据如下表所示,图中发生的化学方程式为:
A中固体的质量
反应前
13.6克
反应后
11.2克
(1)实验中具有还原性的物质是 ;
(2)请根据表中数据计算该样品中氧化铁的质量分数。
(3)B和C装置组合所起到的作用是 。
26.小金同学为了验证氢气还原氧化铜的产物,设计了如图由A、B、C三部分组成的实验装置,并正确进行了组装、气密性检查和装入药品等步骤。
(1)按照设计步骤,需要制取氢气并检验氢气纯度,先通一段时间氢气,再加热氧化铜进行反应,其主要目的是 。
(2)小金认为能确认反应生成水的实验现象是 。
(3)上述实验装置还存在不足之处,为使根据现象得出的结论更严谨,请你提出修改意见
27.如图为氢气还原氧化铜的微型实验装置图,请分析回答:
(1)实验过程中,能证明氧化铜被还原的实验现象是 。
(2)为防止实验过程中可能引起爆炸,我们在实验开始时的操作应该是 (填序号)。
A.应先加热,后挤压微型滴管
B.应先挤压微型滴管,后加热
(3)反应完成后停止加热,还要继续通入氢气,直至玻璃管冷却,目的是 。
28.实验室有一份含氧化铁和铁粉的样品,兴趣小组为得到铁进行了如下实验,他们称取了含氧化铁80%的固体样品20克,用如图所示的装置进行实验,试管中发生的化学方程式为:
(1)该反应中具有还原性的物质是
(2)若实验过程中包含下列步骤:①点燃酒精灯加热;②熄灭酒精灯停止加热;③通纯净排净装置里空气;④停止通;⑤检验氢气的纯度。正确的操作顺序是
(3)求充分反应后试管中铁的质量。
参考答案:
1.D
2.D
3.C
4.A
5.B
6. +2 分解反应
7. Na2CO3、 Ba(NO3)2(或碳酸钠、硝酸钡) 取适量溶液C,加足量的Ba(NO3)2溶液后,取上层清液滴加AgNO3溶液,观察是否产生白色沉淀。
8. 温度低于着火点 CuO 还原
9. 低 置换 氧气
10. 置换 提供热量,使温度达到着火点以上
11. AD
12. 受热更均匀(合理即可) 处理尾气,防止污染空气 Fe3O4和FeO 温度高于850℃
13. 混合物 空气/氧气 凝固
14. Fe、 碳酸亚铁可以和稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁、水和二氧化碳,反应之后溶液也会变成浅绿色并且会有大量气泡产生 三 能
15. 先点燃E再点燃C NaOH溶液 0.56g
16. 排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸 完全除去CO2 增加尾气处理装置
17. NH3 蓝 BaSO4 因为步骤一引入氯离子,干扰氯化铵的鉴定(合理即可) 硝酸铵、硝酸钾和硝酸
18. 处理尾气,防止污染环境 白色固体变蓝色 4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3
19. 二氧化碳和一氧化碳和水 三 由酒精化学式可知,酒精中含有氢元素,猜想三中产物不含氢元素,不符合质量守恒定律 合格 A中无水硫酸铜可以检验气体是否含有水,D中氧化铜可以检验是否含有CO,气体中是否含有CO2无法鉴别
20. Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O CaO和水反应放热
A装置中铁粉和稀盐酸反应生成氢气,可观察到产生气泡;C装置中利用浓硫酸的吸水性,吸收水蒸气,防止后续对水的检验的干扰;D装置中氢气还原氧化铜,可观察到黑色固体变红;E 装置中利用无水硫酸铜遇水变蓝的性质,检验D 中生成了水,进而验证 A 中产生了氢气,原样品中还含有Fe。
21. AD/DA Cu、 Ag 或者Cu 、Ag 、Zn 设理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石为x。
解得x=400t;
答:理论上需要含Fe2O380%的赤铁矿石为400t 。
22. BaCO3、CuSO4 BaSO4 NaOH、NaCl、BaCl2 AB
23. NaOH 排尽石英管式炉内原有的空气(合理即可)
24. 产生气泡,松开手后出现一段稳定液柱 吸收二氧化碳,便于测量氧化铁的质量分数 设ag赤铁矿样品中氧化铁的质量为x。
x=
该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数为。
答:该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数为。
25. 一氧化碳/CO 设该样品中氧化铁的质量为x
x=8 g
氧化铁的质量分数=。
答:氧化铁的质量分数为58.8% 吸收产生二氧化碳和收集多余的一氧化碳
26. 排尽装置中原有空气,避免加热时发生爆炸 C装置中无水硫酸铜变蓝 在AB间加入盛有浓硫酸的洗气瓶
27. 黑色粉末变为红色 B 防止生成的铜再次被氧化
28. 氢气/H2 ⑤③①②④ 解:设充分反应后试管中铁的质量为x。
,x=11.2g
答:充分反应后试管中铁的质量为11.2g
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