内容正文:
微课时突破 2 综合深化解重难
(物质的转化及传统文化)
一、
二、
提能力(一) 物质间的转化关系
目 录
提能力(二) 传统文化、中华文 明中的物质及变化
三、
课时跟踪检测
提能力(一) 物质间的转化关系
1.单质、氧化物、酸、碱和盐的通性及转化
2.不同类别的无机物之间转化的一般规律
(1)金属单质及其化合物的转化
金属单质 碱性氧化物 碱 盐
如Na Na2O NaOH Na2SO4。
常见金属Na、K、Ca、Ba等均符合上述转化关系,但Mg、Fe、Al、Cu等不符合上述转化关系。
(2)非金属单质及其化合物的转化
非金属单质 酸性氧化物 酸 盐
如S SO2 H2SO3 Na2SO3。
常见非金属C、S、P等均符合上述转化关系,但N、Si等不符合上述转化关系。
3.常见物质的转化规律
(1)“易溶制难溶”
如Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应:
Ba2++S === BaSO4↓。
(2)“难挥发制易挥发”
如浓磷酸与NaBr固体反应:
H3PO4+NaBr NaH2PO4+HBr↑。
(3)“强制弱”
分类 实例 离子方程式
酸 HCl+CH3COONa CH3COO-+H+=== CH3COOH
碱 NaOH+FeCl3 Fe3++3OH-=== Fe(OH)3↓
氧化剂 Cl2+KI Cl2+2I-=== I2+2Cl-
还原剂 Fe+CuSO4 Cu2++Fe=== Cu+Fe2+
[典例] (2024·安徽卷)下列选项中的物质能按图示路径在自然界中转化,且甲和水可以直接生成乙的是 ( )
选项 甲 乙 丙
A Cl2 NaClO NaCl
B SO2 H2SO4 CaSO4
C Fe2O3 Fe(OH)3 FeCl3
D CO2 H2CO3 Ca(HCO3)2
√
[解析] Cl2和H2O反应生成HCl和HClO,不能直接生成NaClO,A错误;SO2和H2O反应生成H2SO3,不能直接生成H2SO4,B错误;Fe2O3难溶于H2O,不与H2O反应,不能直接生成Fe(OH)3,C错误;CO2和H2O反应生成H2CO3,H2CO3和少量 Ca(OH)2 反应生成Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2受热分解生成CaCO3、H2O、CO2,D正确。
[易错提醒]
物质间转化的5个常见易错点
(1)S(或H2S)不能一步转化为SO3;N2(或NH3)不能一步转化为NO2。
(2)不能用电解熔融AlCl3的方法制备金属铝;不能用电解NaCl溶液的方法制备金属钠。
(3)酸性氧化物不一定不能与酸反应,如SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O。
(4)Fe分别与Cl2、Br2反应生成FeCl3、FeBr3,Fe分别与S、I2反应生成FeS、FeI2,Cu与S反应生成Cu2S。
(5)碱性氧化物(或碱)和氧化性或还原性酸不一定只发生复分解反应,如3FeO+10HNO3(稀) === 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O、Fe2O3+6HI ===2FeI2+ I2↓+3H2O。
题点(一) “线型”转化关系
1.(2024·江苏卷)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是( )
A.HCl制备:NaCl溶液 H2和Cl2 HCl
B.金属Mg制备:Mg(OH)2 MgCl2溶液 Mg
C.纯碱工业:NaCl溶液 NaHCO3 Na2CO3
D.硫酸工业:FeS2 SO2 H2SO4
全训题点考法
√
解析:电解NaCl溶液可得到H2和Cl2,H2在Cl2中燃烧可生成HCl,A正确;电解MgCl2溶液得到Mg(OH)2,B错误;H2CO3的酸性比HCl弱,故向NaCl溶液中通入CO2不能得到NaHCO3,C错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,D错误。
2.(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)下列物质在一定条件下的转化关系如图所示。E、G、Q、R均为气体,其中R为红棕色。下列说法正确的是 ( )
A.E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高
B.E的水溶液能导电,所以E是电解质
C.Q和E可用排水法收集
D.铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q
√
解析:E、G、Q、R均为气体,其中R为红棕色,易推出E、G、Q、R、T均为含氮化合物,且E为NH3、G为N2、Q为NO,R为NO2,T为HNO3,所以E、G、Q、R、T所含氮元素化合价依次升高,A正确;NH3是非电解质,且极易溶于水,不能排水集气,B、C错误;铜和浓硝酸反应的还原产物是NO2,铜和稀硝酸反应的还原产物是NO,D错误。
题点(二) “三角”转化关系
3. 下表中各组物质不能按照如图所示的转化关系一步实现的是( )
选项 X Y Z
A Cl2 HClO NaClO
B Fe Fe2O3 Fe(OH)3
C SO2 SO3 H2SO4
D NO NO2 HNO3
√
解析:Cl2和H2O反应生成HClO,HClO和NaOH反应生成NaClO,NaClO和HCl反应生成Cl2,A不符合题意;Fe2O3不能和H2O反应一步生成Fe(OH)3,Fe(OH)3不能直接生成Fe,B符合题意;SO2和O2反应生成SO3,SO3和H2O反应生成H2SO4,Cu和浓H2SO4反应生成SO2,C不符合题意;NO和O2反应生成NO2,NO2和H2O反应生成HNO3,Cu和稀HNO3反应生成NO,D不符合题意。
4.(2025·河南南阳模拟)物质的转化是化学学习的重要内容,甲、乙、丙所代表的物质不符合如图所示转化关系的是 ( )
A.Na2SO4;NaOH;Na2CO3
B.CuO;H2O;O2
C.FeCl2;Fe;FeSO4
D.Na2CO3;NaCl;NaNO3
√
解析:Na2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀和NaOH,NaOH和CO2反应生成Na2CO3,Na2CO3和稀硫酸反应生成Na2SO4,Na2CO3和Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀和NaOH,A不符合题意;CuO和H2反应生成Cu和H2O,电解H2O可以生成H2和O2,O2和Cu反应生成CuO,O2和H2反应生成H2O,B不符合题意;FeCl2和Zn反应生成Fe,Fe和稀硫酸反应生成FeSO4,FeSO4和BaCl2反应生成FeCl2,FeSO4和Zn反应生成Fe,C不符合题意;NaNO3无法反应生成Na2CO3,D符合题意。
题点(三) “循环”转化关系
5.[双选](2025·山东济南模拟)CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一。在密闭容器中,CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料,反应经如图所示的流程(主要产物已标出)可实现CO2的高效转化。下列说法正确的是( )
A.该反应的催化剂为Fe3O4和CaCO3
B.过程ⅲ在恒压条件下通入He,有利于增加CO的产量
C.过程ⅰ、ⅱ、ⅲ均涉及置换反应
D.每生成4 mol CO,转移的电子数约为6×6.02×1023
√
√
解析:Fe3O4是催化剂,CaCO3是中间产物,A错误;过程ⅲ在恒压条件下通入He,CaCO3分解平衡正向移动,导致增大,促进Fe还原CO2平衡正向移动,有利于增加CO的产量,B正确;过程ⅰ、ⅲ中没有发生置换反应,C错误;该反应为CH4+3CO2 4CO+2H2O,生成物CO既是氧化产物,又是还原产物,每生成4 mol CO,转移的电子数约为6×6.02×1023,D正确。
6.硝酸厂烟气中含有大量NO2,将烟气与H2混合后通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中可实现无害化处理,其转化过程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.转化过程的实质为NO2被H2氧化
B.处理过程中,混合溶液中Ce3+起
催化作用
C.过程Ⅰ中发生反应的离子方程式为H2+2Ce4+ === 2H++2Ce3+
D.氧化性:Ce4+ >NO2
√
解析:H2和NO2在催化剂作用下反应生成N2和H2O,因此该转化过程的实质为NO2被H2还原,A错误;过程Ⅰ中,H2和Ce4+反应生成H+和Ce3+,过程Ⅱ中,H+、Ce3+和NO2反应生成N2、H2O和Ce4+,因此混合溶液中Ce4+起催化作用,B错误;过程Ⅰ中发生反应的离子方程式为H2+2Ce4+ === 2H++2Ce3+,C正确;过程Ⅱ中NO2是氧化剂,Ce4+是氧化产物,故氧化性:NO2>Ce4+,D错误。
提能力(二) 传统文化、中华文明中的物质及变化
1.化学与传统文化
(1)传统文化涉及“物质”的判断
根据文言文信息分析物质的性质,判断是哪种物质。例如,“有硇水者,剪银塊投之,则旋而为水”,“硇水”指的是硝酸;“鼻冲水”条目下写道:“贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减,气甚辛烈,触入脑,非有病不可嗅”,“鼻冲水”指的是氨水。
(2)传统文化涉及“变化”的判断
从古代文献记载的内容,联系化学反应,判断是化学变化,还是物理变化;判断化学反应的类型,如置换反应、氧化还原反应等。例如,“烈火焚烧若等闲”,该过程涉及化学变化——碳酸钙的分解;“熬胆矾(CuSO4·5H2O)铁釜,久之亦化为铜”,涉及的反应类型为置换反应或氧化还原反应。
(3)传统文化涉及“分离”方法的判断
根据过程判断分离和提纯的常见方法:蒸馏、蒸发、升华、萃取等。例如,“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈,盖酒露也”“蒸令气上”涉及蒸馏操作;“……(KNO3)所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,“煎炼”涉及蒸发结晶操作。
2.化学与中华文明
烧制
陶器 陶瓷釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质
冶炼
青铜 把选好的矿石加入熔剂中,放入炼炉,点燃木炭熔炼,等火候成熟,弃去炼渣得初铜,初铜经提炼得红铜,红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜
造纸 《天工开物》记载,竹纸制造分为六个步骤:①斩竹漂塘;②煮徨足火;③舂臼;④荡料入帘;⑤覆帘压纸;⑥透火焙干
黑火药 主要成分:硝酸钾、木炭和硫黄;
反应原理:2KNO3+S+3C K2S+N2↑+3CO2↑
酿酒 先用米曲霉、黄曲霉等将淀粉水解为葡萄糖,称为糖化;再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精,发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟
[典例] (2025·河北石家庄模拟)中国古代文化中蕴含着丰富的化学知识。下列说法正确的是 ( )
A.唐代三彩釉陶中,黄色釉、褐色釉是利用赭石来着色的,赭石的主要成分为Fe2O3
B.三国时期,魏国谋士、将领钟会在《刍荛论》中写道:“夫莠生似金,鍮石像金”,鍮石的主要成分为Au
C.《本草纲目》中对酿酒有如下记载:“……以大麦蒸热,和曲酿瓮中七日,以甑蒸取,其清如水,味极浓烈……”其中涉及的操作为蒸馏和过滤
D.战国时期《周礼·考工记》中记载:“以说水沤其丝”,“说水”为草木灰的水浸液,内含大量的KOH
√
[解析] 根据赭石的颜色可知其主要成分为Fe2O3,A正确;“鍮石像金”但不是金,鍮石的主要成分是铜锌合金,B错误;《本草纲目》中记载的酿酒操作为蒸馏,没有过滤,C错误;草木灰的主要成分是碳酸钾(K2CO3),D错误。
[思维建模] 解答传统文化试题的基本思路
题点(一) 传统文化中关于“物质的组成与分类”
1.(2024·河北卷)燕赵大地历史悠久,
文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的
说法错误的是( )
A.青铜铺首主要成分是铜锡合金
B.透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C.石质浮雕主要成分是碳酸钙
D.青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
√
全训题点考法
解析:青花釉里红瓷盖罐的主要材料为陶瓷,陶瓷的主要成分是硅酸盐,故选D。
2.我国传统文化博大精深,其中有很多与化学有关。下列说法正确的是 ( )
A.《格物粗谈》中有“红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气即发,并无涩味”:文中的“气”是一种氧化物
B.《本草经集注》中有“孔雀石(碱式碳酸铜)投入苦酒中,涂铁皆作铜色”:碱式碳酸铜属于碱类
C.《泉州府志》中有“元时,南安有黄长者,为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之”:煮的糖经泥土吸附后,变为纯净物
D.《天工开物》中有“凡火药,硫为纯阳,硝为纯阴,两精逼合,成声成变,此乾坤幻出神物也”:硝的主要成分为硝酸钾
√
解析:文中的“气”是乙烯,乙烯常作水果催熟剂,A错误;碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3,属于盐,B错误;泥土吸附得到的糖仍是混合物,不是纯净物,C错误;火药的制作需要的“硝”主要成分为硝酸钾,D正确。
题点(二) 传统文化中关于“物质的性质与变化”
3.(2024·湖北卷)劳动人民的发明创造是中华优秀传统文化的组成部分。下列化学原理描述错误的是( )
发明 关键操作 化学原理
A 制墨 松木在窑内焖烧 发生不完全燃烧
B 陶瓷 黏土高温烧结 形成新的化学键
C 造纸 草木灰水浸泡树皮 促进纤维素溶解
D 火药 硫黄、硝石和木炭混合,点燃 发生氧化还原反应
√
解析:根据松木在窑内焖烧可知,其燃烧时空气的量不足,发生不完全燃烧,A正确;黏土烧成陶瓷的过程中发生复杂的化学反应,因此有新的化学键形成,B正确;用草木灰水(主要成分为碳酸钾,水解使溶液呈碱性)浸泡树皮可促进木质素的溶解,纤维素不溶于水,在碱性条件下不水解,C错误;火药点燃时发生反应的化学方程式为2KNO3+S+3C K2S+N2↑+3CO2↑,是氧化还原反应,D正确。
4.(2025·安徽黄山模拟)下列古诗文中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是 ( )
A.“榆荚只能随柳絮,等闲撩乱走空园”中柳絮的主要成分和棉花相同
B.《物理小识·金石类》:“有硇水(硝酸)者,剪银块投之,则旋而为水”,该过程涉及氧化还原反应
C.“雨过天青云破处,这般颜色做将来”中所描述瓷器的青色不是来自氧化铁
D.“纷纷灿烂如星陨,赫赫喧豗似火攻”中烟花是某些金属的焰色试验,属于化学变化
√
解析:柳絮和棉花的主要成分都是纤维素,A正确;“有硇水(硝酸)者,剪银块投之,则旋而为水”,说明硝酸和银反应,该反应属于氧化还原反应,B正确;瓷器的青色不是来自氧化铁,因为氧化铁呈红棕色,C正确;焰色试验属于物理变化,D错误。
题点(三) 传统文化中关于“物质的分离与提纯”
5.《医学入门》中记载我国传统中医提纯铜绿的方法:“水洗净,细研水飞,去石澄清,慢火熬干”,其中未涉及的操作是( )
A.洗涤 B.粉碎 C.萃取 D.蒸发
解析:“水洗净”是指洗去固体表面的可溶性污渍、泥沙等,涉及的操作是洗涤;“细研水飞”是指将固体研成粉末后加水溶解,涉及的操作是粉碎、溶解;“去石澄清”是指倾倒出澄清液,去除未溶解的固体,涉及的操作是倾析法;“慢火熬干”是指用小火将溶液蒸发至有少量水剩余,涉及的操作是蒸发。
√
6.朴(pò)硝也称芒硝,《本草衍义》中记载的精炼方法:“腊月中出新瓦罐,满注热水,用朴硝二升,投汤中,搅散,挂北檐下,俟消(同“硝”)渗出罐外,羽收之。”该精炼操作中未涉及的过程是 ( )
A.萃取、分液 B.搅拌混合
C.冷却结晶 D.加热溶解
√
解析:“腊月中出新瓦罐,满注热水,用朴硝二升,投汤中,搅散,挂北檐下,俟消渗出罐外,羽收之。”意思是在天寒地冻的腊月天,向一个未使用过的瓦罐中注入热水,取2升(中国古代的计量单位,和现在的“升”意义不同)粗朴硝加入热水中,充分搅拌溶解,将瓦罐挂在比较寒冷的北屋檐下,冷却,朴硝就会渗出瓦罐而结晶,用羽毛刮下来,即得纯净的朴硝。该操作中涉及加热溶解、搅拌混合、冷却结晶过程,没有涉及萃取、分液过程。
课时跟踪检测
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