第5节 物质的转化 第1课时 非金属、金属及其化合物之间的转化（高效培优讲义）科学浙教版九年级上册

第2章 物质转化与材料利用 第5节　物质的转化 第1课时 非金属、金属及其化合物之间的转化 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 非金属单质及其化合物之间的转化 1 题型2 金属单质及其化合物之间的转化 4 【能力培优练】 7 【链接中考】 10 【重难题型讲解】 题型1 非金属单质及其化合物之间的转化 非金属在一定的条件下可以转化为相应的化合物，如非金属单质与氧气反应可生成对应的氧化物，某些非金属氧化物可以跟水反应生成对应的酸。如S→SO2→H2SO3，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。 1.硫与硫的化合物之间的转化 实验操作 实验现象 取一药匙硫黄，观察其外观 淡黄色粉末状固体 将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象 硫黄先熔化后燃烧，产生淡蓝色火焰，生成一种有刺激性气味的气体 把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象 产生蓝紫色火焰 硫与氧气的反应：S+O2=== (点燃)SO2 【注意】生成物二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不能直接排放到空气中。 2.碳与碳的化合物之间的转化 (1)碳与氧气的反应 当氧气不充足时，碳燃烧生成一氧化碳： 2C + O2=== (点燃)2CO 当氧气充足时，碳燃烧生成二氧化碳：C + O2=== (点燃)CO2 (2)二氧化碳与水的反应 向盛有蒸馏水的烧杯中通入二氧化碳，然后向里滴加几滴紫色石蕊试液，烧杯中的液体变红色，说明二氧化碳与水反应生成了酸性物质——碳酸。 3.非金属及其化合物之间转化的一般规律 非金属及其化合物之间转化的一般规律为：非金属单质→非金属氧化物→酸。 实验：二氧化碳与碳酸的转化实验 实验操作 实验现象 取两杯蒸馏水，向其中一杯蒸馏水中吹气或通入CO2。然后，分别向两只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试液，观察现象 吹气或通入CO2的烧杯中的紫色石蕊试液变红，没有吹气或通入CO2的烧杯中液体变为紫色 从两只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，观察现象 加热后其中一支试管中的红色液体变为紫色，另一支试管中液体无明显变化 实验分析：液体变红的原因是CO2溶于水生成碳酸，使烧杯中的溶液显酸性。红色液体变为紫色的原因是碳酸不稳定，加热后会分解为水和二氧化碳。 实验结论：大部分非金属氧化物与水反应生成对应的酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。 思考与讨论：怎样用化学方程式表示下列物质间的转化：C→CO2→H2CO3→CO2 C+O2=== (点燃)CO2 CO2+H2O==H2CO3 H2CO3===H2O+CO2↑ ①碳在氧气中燃烧，不论燃烧是否充分，反应过程都放出热量。②若将二氧化碳通入紫色石蕊试液，溶液变红色，这是因为二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊试液变红色，而不能认为二氧化碳使紫色石蕊试液变红色。③大部分的非金属氧化物可溶于水，生成对应的酸；可与碱反应生成相应的盐和水。少数非金属氧化物(如CO、SiO2)不能跟水反应；也有少数非金属氧化物不跟碱反应，如一氧化被、一氧化氮等。 【知识小结】①有些非金属(如C、S、P等)可与氧气反应生成非金属氧化物，如4P+5O2=== (点燃)2P2O5； ②大多数非金属氧化物可与水反应生成含氧酸，如：SO2+H2O═==H2SO3 (亚硫酸)，SO3+H2O═H2SO4； ③不稳定的含氧酸受热分解后生成非金属氧化物和水，如H2SO3=== (△)SO2↑+ H2O 。 【典例1-1】[2024 浙江杭州期中] 碳及其化合物存在如下转化关系： (“→” 表示一种物质可以一步转化成另一种物质)｡下列有关说法错误的是（ ） A.C → CO → CO2的过程中碳元素的化合价依次升高 B.CO 只能通过与O2反应转化为CO2 C.CO2可通过与 C 反应转化为 CO， 化学方程式为 D.X 可能是酸或盐 【典例1-2】[2024 浙江台州质检]如图是小凡用 “手势 OK ” 表示初中常见化学反应中生成水的不同方法，要求手指代表的物质分别通过某种基本反应类型直接生成水(如图中的H2O2、O2， 则物质 X 一定不是（ ） A. H2 B. H2CO3 C. CH4 D.KOH 关键点拨：根据题意，“手势 OK” 表示初中常见化学反应中生成水的不同方法，要求手指代表的物质分别通过某种基本反应类型直接生成水，据此结合氢气、碳酸、甲烷、氢氧化钾的化学性质和四种基本反应类型进行分析解答｡跟踪训练1-1 下列非金属氧化物中不能与水反应生成酸的是（ ） A. 二氧化碳 B. 二氧化硫 C. 二氧化硅 D. 三氧化硫 跟踪训练1-2 含硫的物质在实验室或工业生产过程中可出现如图所示的转化｡ (1) 实验室中，点燃少量单质硫，在充满氧气的集气瓶中燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，生成物质 A｡A 是工业排放物中一种主要的空气污染物，也是酸雨形成的主因之一｡根据你学过的知识可将 A 转化成Na2SO3， 你提供的试剂是__________。 (2) 在硫酸工业中，将 A 在一定条件下与空气中的物质反应得到 B，B 与水结合得到硫酸，B 与 A 的组成元素相同，B 中硫元素与硫酸中硫元素化合价相同，写出 A 转化成 B 的化学方程式： __________ ______________________________。 (3) 上述物质转化过程中，属于化合反应的是________(填序号)｡ (4) 若回收工业排放物 A 32 t， 理论上可生产硫酸____t｡ 题型2 金属单质及其化合物之间的转化 金属单质与非金属单质可以直接反应生成相应的盐。金属单质可以与氧气反应转化为相应的氧化物，某些金属氧化物与水反应生成相应的碱，如Ca→CaO→Ca(OH)2. 1.金属与氧气反应，生成金属氧化物 如：2Mg+ O2=== (点燃)2MgO，2Cu+O2=== (△)2CuO 2.金属与其他非金属反应，生成盐 如：Fe + S=== (△)FeS，2Fe+3Cl2=== (△)2FeCl3，Mg+S=== (点燃)MgS，2Na+Cl2=== (点燃)2NaCl2 铁粉和硫黄的实验 实验操作 实验现象 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 铁粉被磁铁吸出 把混合物放进试管内，用酒精灯加热，观察现象 试管内硫黄与铁粉慢慢燃烧，发光发热，且生成了黑色固体，同时放出大量的热 当反应后发出的光扩展至整支试管时，立即停止加热，静置，冷却 —— 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，观察现象 生成了黑色固体；生成物不能被磁铁吸引 实验分析：铁粉与硫黄发生化学反应，生成了新物质硫化亚铁(FeS)，不具有铁的性质。反应的化学方程式S＋Fe=== (Δ)FeS。 实验结论：有些金属能与非金属反应生成盐。 3.生石灰与水反应实验 生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热。 实验操作 实验现象 在蒸发皿上放一小块生石灰，加少量水，搅拌，观察现象 块状的生石灰粉碎成粉末状，并放出大量的热 滴加几滴无色酚酞试液，观察现象 无色酚酞试液变为红色 其反应的化学方程式为CaO+H2O===Ca(OH) 2 实验结论：有些金属氧化物可以与水反应生成相应的碱。 【注意】活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。氧化钡、氧化钾、氧化钙、氧化钠与反应水都生成相应的碱。 CaO＋H2O===Ca(OH)2 (放出大量的热) Na2O+H2O===2NaOH K2O+H2O===2KOH BaO+H2O===Ba(OH)2 MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不与水反应。 4．金属及其化合物之间转化的一般规律： ①大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的；有些金属不能与氧气反应，如金。 ②一般情况下，仅可溶性碱(如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化领、氟氧化钙)可由对应的金属氧化物和水化合生成；仅难溶性碱受热能分解成相应的金属氧化物和水。 【典例2-1】[2025 浙江绍兴期中] 下列物质间的转化，在一定条件下均能一步实现的是（ ） (1) P → P2 O5 (2) Al → Al2 O3 → AlCl3 (3) Cu → CuO → CuCl2 (4) CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.①②③④ 关键点拨：一步实现即原物质只发生一个反应即可转化为目标物质｡ 【典例2-2】[2024 杭州余杭联盟学校月考]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.②③ C.①③ D.②④ 跟踪训练2-1 [2024 杭州景成实验学校期中]下列物质转化在一定条件下可以一步实现的是 （ ） A.Cu→CuO→Cu(OH)₂ B.Mg→MgO→MgSO₄ C.Fe→Fe₂O₃→FeSO₄ D.S→SO₂→H₂SO₄ 跟踪训练2-2 [2025 浙江绍兴期中] 学习小组的同学发现老师上课演示的硫与铁反应的实验容易引起试管破裂，也存在生成物取出不便的问题，于是他们对实验进行了改进｡ 【实验步骤】取一条长为 15 cm、宽 4 cm 的铁片，用砂纸将其打磨干净，水平固定在铁架台上，然后将研细的硫粉和铁粉混合均匀后在铁片上铺成细条状，用酒精灯在铁片的一端加热，待部分药品红热后停止加热｡ 【实验现象】观察到铁片上残留有黑色固体，并闻到一股刺激性气味｡ (1) 小组同学选用铁片代替试管，是想利用铁具有良好的______性，快速达到实验温度。 (2) 小组同学取下铁片上的黑色固体，进一步探究该固体中是否有新物质｡小金用磁铁靠近黑色固体，黑色固体被磁铁吸引，小金认为固体中只含铁粉，无新物质，小科认为小金的方案与结论不严谨，小科的理由是________________________________________________________________｡ (3) 为使实验更成功，硫粉应适当过量，则铁与硫的质量比可以是_______ (填序号)｡ A.7： 3 B.7： 4 C.7： 5 【能力培优练】 1.[2025 杭州观成教育集团期中]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 2.[2024 绍兴期中]下列物质间的转化，在一定条件下均能一步实现的是 （ ） (1) C→CO→CO₂ (2) Al→Al₂O₃→AlCl₃ (3) Na₂CO₃→NaCl→NaNO₃ (4) CaCO₃→CaO→Ca (OH)₂ A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.①②③④ 3.[2024 绍兴昌安实验学校月考]一定条件下，甲、乙、丙三种物质满足如图的转化关系 (箭头表示能生成该物质)，则甲、乙、丙三种物质依次可能为（ ） A.O₂、SO₂、P₂O₅ B.O₂、Fe₃O₄、H₂O₂ C.O₂、H₂、CO₂ D.O₂、CO₂、HgO 4.已知某载人飞行器中的空气更新过程如下图所示，下列说法不正确的是 （ ） A. 座舱中消耗氧气时发生的反应是放热反应 B. 装置甲、乙、丙中都发生了化学变化 C. 装置乙中发生了反应 CO₂+H₂===== (一定条件)CH₄+H₂O 反应时缓缓通入气体可提高原料的利用率 D. 装置甲、乙、丙主要将 CO₂和 H₂O 转化为 O₂在自然界实现该转化的途径是光合作用 5. “接龙” 是科学扑克 (牌面标注物质的化学式) 的一种游戏，其规则是：当上家出牌时，下家跟出的牌所标注的物质必须能由上家牌所标注的物质直接转化而成。某局游戏中，甲到丁四人各有一张不同的单质牌，这四张牌为 Cu、Mg、C、Fe，甲出牌后能实现如图所示的牌局，则甲出的牌是 ( ) A.Cu B.Mg C.C D.Fe 6.[2025 浙江宁波质检] 某局游戏中，甲、乙、丙、丁四人各有一张不同的单质牌，这四张牌分别为S、Ca、C、Fe ， 游戏规则是当上家出牌后，下家跟出的牌上所标注的物质必须由上家牌上所标注的物质直接转化而成｡甲出牌后能实现如图所示的牌局，则甲出的牌一定不是（ ） A.S B.Ca C.C D.Fe 7.以空气为原料合成尿素 [CO (NH₂)₂] 的流程如图所示，请回答。 (1) 物质 X 是_____________ (填写化学式)。 (2) 请写出最后一步合成尿素的化学方程式_______________________。 8.[2023 江苏常州月考]2023 年兔年春晚的《满庭芳・国色》直接聚焦到中国传统五色 --“黄、青、白、赤、黑”，带火 “色彩新潮流”。小智同学以 “青” 为线构建铜及其化合物的知识图，图中涉及反应均为初中常见反应，请根据图示回答。 (1) 反应②可以实现 “曾青” 到 “丹青” 的转变，化学方程式是___________________________ (写一个即可)。 (2) 要实现 “丹青” 到 “绿青” 的转变，需要铜与氧气、水和__________ (填化学式) 同时接触。 (3)“玄青”“绿青” 分别与__________充分反应，都可以转变为 “曾青”。 (4)“丹青” 和 “玄青” 可以相互转化，下列关于④⑤两个变化的说法正确的是__________ (填字母)。 a. 都在加热或高温条件下进行 b. 可以是不同基本反应类型 c. 都有元素化合价发生变化 9.[2024 绍兴柯桥联盟月考]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__________________________________________________。 10.[2024 浙江杭州期中]如图所示是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图｡ (1) 写出图中 “?” 处物质的化学式： __________｡ (2) 要一步实现图中 “Cu→Cu2+” 的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是___｡ (3) 根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体｡请设计一个实验方案，要求写出主要的操作步骤及所需要的试剂：______________________________________________________________ _____________________________________________________。 【链接中考】 1.[2025 宁波模拟]构建知识网络是化学学习中的重要方法。小宁同学以同一元素为主题构建的知识网络如图所示，其中甲～丁分别代表不同的物质，“→” 表示可以一步转化。在下列关于甲～丁所代表的物质中，错误的是 （ ） A. 甲：氢气 B. 乙：水 C. 丙：氢氧化钙 D. 丁：氧化铜 2.[2024 陕西西安一模]碳和碳的氧化物知识网络如图所示 (图中 “→” 表示转化关系，“—” 表示相互能反应)。下列说法不正确的是 （ ） A. 碳单质种类很多，金刚石、石墨均由碳原子构成 B. 反应⑤⑥可用石蕊溶液验证反应发生 C. 反应⑦可通过与氢氧化钙反应实现，属于复分解反应 D. 该图涉及物质中碳元素的化合价有三种 3.[2025 浙江杭州质检] 芯片是电脑、智能家电的核心部件，它是以高纯度的单质硅 (Si) 为材料制成的｡硅及其氧化物能发生如下反应｡ 下列说法不正确的是（ ） A. 上述反应中共生成两种可燃性气体 B. 反应④属于复分解反应 C.Si 和SiO2在一定条件下可以相互转化 D.Na2SiO3中 Si 为 + 4 价 2 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 物质转化与材料利用 第5节　物质的转化 第1课时 非金属、金属及其化合物之间的转化 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 非金属单质及其化合物之间的转化 1 题型2 金属单质及其化合物之间的转化 5 【能力培优练】 9 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 非金属单质及其化合物之间的转化 非金属在一定的条件下可以转化为相应的化合物，如非金属单质与氧气反应可生成对应的氧化物，某些非金属氧化物可以跟水反应生成对应的酸。如S→SO2→H2SO3，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。 1.硫与硫的化合物之间的转化 实验操作 实验现象 取一药匙硫黄，观察其外观 淡黄色粉末状固体 将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象 硫黄先熔化后燃烧，产生淡蓝色火焰，生成一种有刺激性气味的气体 把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象 产生蓝紫色火焰 硫与氧气的反应：S+O2=== (点燃)SO2 【注意】生成物二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不能直接排放到空气中。 2.碳与碳的化合物之间的转化 (1)碳与氧气的反应 当氧气不充足时，碳燃烧生成一氧化碳： 2C + O2=== (点燃)2CO 当氧气充足时，碳燃烧生成二氧化碳：C + O2=== (点燃)CO2 (2)二氧化碳与水的反应 向盛有蒸馏水的烧杯中通入二氧化碳，然后向里滴加几滴紫色石蕊试液，烧杯中的液体变红色，说明二氧化碳与水反应生成了酸性物质——碳酸。 3.非金属及其化合物之间转化的一般规律 非金属及其化合物之间转化的一般规律为：非金属单质→非金属氧化物→酸。 实验：二氧化碳与碳酸的转化实验 实验操作 实验现象 取两杯蒸馏水，向其中一杯蒸馏水中吹气或通入CO2。然后，分别向两只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试液，观察现象 吹气或通入CO2的烧杯中的紫色石蕊试液变红，没有吹气或通入CO2的烧杯中液体变为紫色 从两只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，观察现象 加热后其中一支试管中的红色液体变为紫色，另一支试管中液体无明显变化 实验分析：液体变红的原因是CO2溶于水生成碳酸，使烧杯中的溶液显酸性。红色液体变为紫色的原因是碳酸不稳定，加热后会分解为水和二氧化碳。 实验结论：大部分非金属氧化物与水反应生成对应的酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。 思考与讨论：怎样用化学方程式表示下列物质间的转化：C→CO2→H2CO3→CO2 C+O2=== (点燃)CO2 CO2+H2O==H2CO3 H2CO3===H2O+CO2↑ ★特别提醒 ①碳在氧气中燃烧，不论燃烧是否充分，反应过程都放出热量。②若将二氧化碳通入紫色石蕊试液，溶液变红色，这是因为二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊试液变红色，而不能认为二氧化碳使紫色石蕊试液变红色。③大部分的非金属氧化物可溶于水，生成对应的酸；可与碱反应生成相应的盐和水。少数非金属氧化物(如CO、SiO2)不能跟水反应；也有少数非金属氧化物不跟碱反应，如一氧化被、一氧化氮等。 【知识小结】①有些非金属(如C、S、P等)可与氧气反应生成非金属氧化物，如4P+5O2=== (点燃)2P2O5； ②大多数非金属氧化物可与水反应生成含氧酸，如：SO2+H2O═==H2SO3 (亚硫酸)，SO3+H2O═H2SO4； ③不稳定的含氧酸受热分解后生成非金属氧化物和水，如H2SO3=== (△)SO2↑+ H2O 。 【典例1-1】[2024 浙江杭州期中] 碳及其化合物存在如下转化关系： (“→” 表示一种物质可以一步转化成另一种物质)｡下列有关说法错误的是（ ） A.C → CO → CO2的过程中碳元素的化合价依次升高 B.CO 只能通过与O2反应转化为CO2 C.CO2可通过与 C 反应转化为 CO， 化学方程式为 D.X 可能是酸或盐 【答案】B 【解析】碳元素化合价升高，A 正确 【典例1-2】[2024 浙江台州质检]如图是小凡用 “手势 OK ” 表示初中常见化学反应中生成水的不同方法，要求手指代表的物质分别通过某种基本反应类型直接生成水(如图中的H2O2、O2， 则物质 X 一定不是（ ） A. H2 B. H2CO3 C. CH4 D.KOH 【答案】C 【解析】氢气在氧气中燃烧生成水，能通过化合反应直接生成水，A 不符合题意｡碳酸可以分解生成水和二氧化碳，能通过分解反应直接生成水，B 不符合题意｡甲烷在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水，该反应不属于基本反应类型，C 符合题意｡稀盐酸与氢氧化钾反应生成氯化钾和水，能通过复分解反应直接生成水，D 不符合题意｡ 关键点拨：根据题意，“手势 OK” 表示初中常见化学反应中生成水的不同方法，要求手指代表的物质分别通过某种基本反应类型直接生成水，据此结合氢气、碳酸、甲烷、氢氧化钾的化学性质和四种基本反应类型进行分析解答｡ 跟踪训练1-1 下列非金属氧化物中不能与水反应生成酸的是（ ） A. 二氧化碳 B. 二氧化硫 C. 二氧化硅 D. 三氧化硫 【答案】C 【解析】二氧化碳与水反应生成碳酸；二氧化硫与水反应生成亚硫酸；二氧化硅不能与水反应生成酸；三氧化硫与水反应生成硫酸｡故选 C｡ 跟踪训练1-2 含硫的物质在实验室或工业生产过程中可出现如图所示的转化｡ (1) 实验室中，点燃少量单质硫，在充满氧气的集气瓶中燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，生成物质 A｡A 是工业排放物中一种主要的空气污染物，也是酸雨形成的主因之一｡根据你学过的知识可将 A 转化成Na2SO3， 你提供的试剂是__________。 (2) 在硫酸工业中，将 A 在一定条件下与空气中的物质反应得到 B，B 与水结合得到硫酸，B 与 A 的组成元素相同，B 中硫元素与硫酸中硫元素化合价相同，写出 A 转化成 B 的化学方程式： __________ ______________________________。 (3) 上述物质转化过程中，属于化合反应的是________(填序号)｡ (4) 若回收工业排放物 A 32 t， 理论上可生产硫酸____t｡ 【答案】（1）氢氧化钠 （2） （3）①③④ （4）49 【解析】（1）硫在氧气中燃烧，生成二氧化硫，因此 A 是二氧化硫，二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，所以将 A 转化为亚硫酸钠，需要的试剂为氢氧化钠｡ （2）根据题述可知，B和A的组成元素相同，所以B也由硫元素和氧元素组成，在硫酸中，硫元素的化合价为，所以B中硫元素的化合价为 ，设B的化学式为 ，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得，，解得，B的化学式为 ；二氧化硫和氧气在一定条件下反应生成三氧化硫，反应的化学方程式为。 （3）①硫和氧气反应，生成二氧化硫，属于化合反应；②二氧化硫和氢氧化钠反应，生成亚硫酸钠和水，不属于化合反应；③二氧化硫和氧气反应，生成三氧化硫，属于化合反应；④三氧化硫和水反应生成硫酸，属于化合反应｡故选①③④｡ （4）设理论上可生产硫酸的质量为 ，根据质量守恒定律可知，反应前后硫元素的质量不变，，解得 。 题型2 金属单质及其化合物之间的转化 金属单质与非金属单质可以直接反应生成相应的盐。金属单质可以与氧气反应转化为相应的氧化物，某些金属氧化物与水反应生成相应的碱，如Ca→CaO→Ca(OH)2. 1.金属与氧气反应，生成金属氧化物 如：2Mg+ O2=== (点燃)2MgO，2Cu+O2=== (△)2CuO 2.金属与其他非金属反应，生成盐 如：Fe + S=== (△)FeS，2Fe+3Cl2=== (△)2FeCl3，Mg+S=== (点燃)MgS，2Na+Cl2=== (点燃)2NaCl2 铁粉和硫黄的实验 实验操作 实验现象 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 铁粉被磁铁吸出 把混合物放进试管内，用酒精灯加热，观察现象 试管内硫黄与铁粉慢慢燃烧，发光发热，且生成了黑色固体，同时放出大量的热 当反应后发出的光扩展至整支试管时，立即停止加热，静置，冷却 —— 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，观察现象 生成了黑色固体；生成物不能被磁铁吸引 实验分析：铁粉与硫黄发生化学反应，生成了新物质硫化亚铁(FeS)，不具有铁的性质。反应的化学方程式S＋Fe=== (Δ)FeS。 实验结论：有些金属能与非金属反应生成盐。 3.生石灰与水反应实验 生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙，同时放出大量的热。 实验操作 实验现象 在蒸发皿上放一小块生石灰，加少量水，搅拌，观察现象 块状的生石灰粉碎成粉末状，并放出大量的热 滴加几滴无色酚酞试液，观察现象 无色酚酞试液变为红色 其反应的化学方程式为CaO+H2O===Ca(OH) 2 实验结论：有些金属氧化物可以与水反应生成相应的碱。 【注意】活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。氧化钡、氧化钾、氧化钙、氧化钠与反应水都生成相应的碱。 CaO＋H2O===Ca(OH)2 (放出大量的热) Na2O+H2O===2NaOH K2O+H2O===2KOH BaO+H2O===Ba(OH)2 MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不与水反应。 4．金属及其化合物之间转化的一般规律： ★特别提醒 ①大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的；有些金属不能与氧气反应，如金。 ②一般情况下，仅可溶性碱(如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化领、氟氧化钙)可由对应的金属氧化物和水化合生成；仅难溶性碱受热能分解成相应的金属氧化物和水。 【典例2-1】[2025 浙江绍兴期中] 下列物质间的转化，在一定条件下均能一步实现的是（ ） (1) P → P2 O5 (2) Al → Al2 O3 → AlCl3 (3) Cu → CuO → CuCl2 (4) CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.①②③④ 【答案】D 【解析】①磷在空气或氧气中燃烧生成五氧化二磷，可一步实现｡②铝在氧气中燃烧生成氧化铝，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，均能一步实现｡③Cu 在空气中加热生成 CuO，CuO 与盐酸反应生成CuCl2和水，均能一步实现｡④碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，均能一步实现｡故选 D｡ 关键点拨：一步实现即原物质只发生一个反应即可转化为目标物质｡ 【典例2-2】[2024 杭州余杭联盟学校月考]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.②③ C.①③ D.②④ 【答案】C 【解析】铜能与氧气反应生成氧化铜，①转化可行；氧化铜不能与水化合形成氢氧化铜，②转化不可行；氢氧化铜能与酸反应生成盐和水，③转化可行；在金属活动性顺序中铜排在氢的后面，故铜不能与稀盐酸反应生成盐和氢气，④转化不可行。 跟踪训练2-1 [2024 杭州景成实验学校期中]下列物质转化在一定条件下可以一步实现的是 （ ） A.Cu→CuO→Cu(OH)₂ B.Mg→MgO→MgSO₄ C.Fe→Fe₂O₃→FeSO₄ D.S→SO₂→H₂SO₄ 【答案】B 【解析】氧化铜不与水反应，不能一步转化成氢氧化铜，A 错误；镁在氧气中燃烧生成氧化镁，氧化镁与硫酸反应生成硫酸镁和水，在一定条件下都能一步转化，B 正确；氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，不能一步转化成硫酸亚铁，C 错误；二氧化硫与水反应生成亚硫酸，不能一步转化成硫酸，D 错误。 跟踪训练2-2 [2025 浙江绍兴期中] 学习小组的同学发现老师上课演示的硫与铁反应的实验容易引起试管破裂，也存在生成物取出不便的问题，于是他们对实验进行了改进｡ 【实验步骤】取一条长为 15 cm、宽 4 cm 的铁片，用砂纸将其打磨干净，水平固定在铁架台上，然后将研细的硫粉和铁粉混合均匀后在铁片上铺成细条状，用酒精灯在铁片的一端加热，待部分药品红热后停止加热｡ 【实验现象】观察到铁片上残留有黑色固体，并闻到一股刺激性气味｡ (1) 小组同学选用铁片代替试管，是想利用铁具有良好的______性，快速达到实验温度。 (2) 小组同学取下铁片上的黑色固体，进一步探究该固体中是否有新物质｡小金用磁铁靠近黑色固体，黑色固体被磁铁吸引，小金认为固体中只含铁粉，无新物质，小科认为小金的方案与结论不严谨，小科的理由是________________________________________________________________｡ (3) 为使实验更成功，硫粉应适当过量，则铁与硫的质量比可以是_______ (填序号)｡ A.7： 3 B.7： 4 C.7： 5 【答案】（1）导热 （2）铁粉可能过量，过量的铁粉与氧气反应生成四氧化三铁，无法判断固体中只含铁粉 （3）C 【解析】铁具有良好的导热性，小组同学选用铁片代替试管，是想利用铁具有良好的导热性，快速达到实验温度｡ （2）小组同学取下铁片上的黑色固体，进一步探究该固体中是否有新物质｡小金认为可以用磁铁靠近的方法进行检验，小科认为小金的方案有缺陷，小科的理由是铁粉可能过量，过量的铁粉与氧气反应生成黑色的Fe3O4 ， 铁粉和四氧化三铁都能被磁铁吸引，导致反应后的物质能被吸引，故无法判断黑色固体仅为铁粉｡ （3）根据 FeS 中两元素的质量比可得出两物质恰好完全反应时，铁与硫的质量比为56： 32=7： 4， 由于实验中硫应适当过量，故两者的比例可为 7： 5｡故选 C｡ 【能力培优练】 1.[2025 杭州观成教育集团期中]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 【答案】A 【解析】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，A 正确；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，B 错误；钠盐、钾盐都能溶于水，氯化钠无法一步转化成氯化钾，C 错误；氧化铁不能一步转化成硫酸亚铁，D 错误。 2.[2024 绍兴期中]下列物质间的转化，在一定条件下均能一步实现的是 （ ） (1) C→CO→CO₂ (2) Al→Al₂O₃→AlCl₃ (3) Na₂CO₃→NaCl→NaNO₃ (4) CaCO₃→CaO→Ca (OH)₂ A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.①②③④ 【答案】D 【解析】①碳不充分燃烧生成一氧化碳，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，一定条件下均能一步实现，正确；②铝在氧气中生成氧化铝，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝，一定条件下均能一步实现，正确；③碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，氯化钠与硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，一定条件下均能一步实现，正确；④碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，一定条件下均能一步实现，正确。 3.[2024 绍兴昌安实验学校月考]一定条件下，甲、乙、丙三种物质满足如图的转化关系 (箭头表示能生成该物质)，则甲、乙、丙三种物质依次可能为（ ） A.O₂、SO₂、P₂O₅ B.O₂、Fe₃O₄、H₂O₂ C.O₂、H₂、CO₂ D.O₂、CO₂、HgO 【答案】D 【解析】磷与氧气在点燃的条件下反应可以生成五氧化二磷，但是五氧化二磷无法生成氧气，A 错误；过氧化氢分解可以生成水和氧气，氧气无法转化为过氧化氢，B 错误；氧气无法转化为氢气，C 错误；氧气与碳在点燃的条件下反应可以生成二氧化碳，氧气与汞在加热的条件下可以生成氧化汞，氧化汞受热分解可以生成汞和氧气，D 正确。 4.已知某载人飞行器中的空气更新过程如下图所示，下列说法不正确的是 （ ） A. 座舱中消耗氧气时发生的反应是放热反应 B. 装置甲、乙、丙中都发生了化学变化 C. 装置乙中发生了反应 CO₂+H₂===== (一定条件)CH₄+H₂O 反应时缓缓通入气体可提高原料的利用率 D. 装置甲、乙、丙主要将 CO₂和 H₂O 转化为 O₂在自然界实现该转化的途径是光合作用 【答案】B 【解析】座舱中消耗氧气的过程是人呼吸的过程，此过程属于缓慢氧化，是放热反应，A 不符合题意。装置甲中是将空气、二氧化碳、水三种物质分离，没有新物质生成，是物理变化；乙装置是将二氧化碳和氢气转化为甲烷和水，是化学变化；丙装置是将水转化为氢气和氧气，是化学变化，B 符合题意。反应时缓缓通入气体可提高原料的利用率，有利于反应物充分反应，否则容易随着生成物逸出，C 不符合题意。结合 B 选项分析可知，装置甲、乙、丙主要将 CO₂和 H₂O 转化为 O₂在自然界实现该转化的途径是光合作用，D 不符合题意。 5. “接龙” 是科学扑克 (牌面标注物质的化学式) 的一种游戏，其规则是：当上家出牌时，下家跟出的牌所标注的物质必须能由上家牌所标注的物质直接转化而成。某局游戏中，甲到丁四人各有一张不同的单质牌，这四张牌为 Cu、Mg、C、Fe，甲出牌后能实现如图所示的牌局，则甲出的牌是 ( ) A.Cu B.Mg C.C D.Fe 【答案】C 【解析】铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜不能和水反应，A 错误；镁和氧气在点燃的条件下生成氧化镁，氧化镁不能和水反应，B 错误；碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳，二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，C 正确；铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，四氧化三铁不能和水反应，D 错误。 6.[2025 浙江宁波质检] 某局游戏中，甲、乙、丙、丁四人各有一张不同的单质牌，这四张牌分别为S、Ca、C、Fe ， 游戏规则是当上家出牌后，下家跟出的牌上所标注的物质必须由上家牌上所标注的物质直接转化而成｡甲出牌后能实现如图所示的牌局，则甲出的牌一定不是（ ） A.S B.Ca C.C D.Fe 【答案】D 【解析】 或 不反应.故选D。 7.以空气为原料合成尿素 [CO (NH₂)₂] 的流程如图所示，请回答。 (1) 物质 X 是_____________ (填写化学式)。 (2) 请写出最后一步合成尿素的化学方程式_______________________。 【答案】（1）N₂ （2）2NH₃+CO₂===== (加压低温) CO (NH₂)₂+H₂O 【解析】(1) 空气的主要成分是氮气和氧气 X 与 H₂在加压、500℃的条件下生成 NH₃从空气中分离出的 X 为氮气。(2) 由流程图可知，反应物为二氧化碳和氨气，生成物为尿素和水，反应条件为低温、加压。 8.[2023 江苏常州月考]2023 年兔年春晚的《满庭芳・国色》直接聚焦到中国传统五色 --“黄、青、白、赤、黑”，带火 “色彩新潮流”。小智同学以 “青” 为线构建铜及其化合物的知识图，图中涉及反应均为初中常见反应，请根据图示回答。 (1) 反应②可以实现 “曾青” 到 “丹青” 的转变，化学方程式是___________________________ (写一个即可)。 (2) 要实现 “丹青” 到 “绿青” 的转变，需要铜与氧气、水和__________ (填化学式) 同时接触。 (3)“玄青”“绿青” 分别与__________充分反应，都可以转变为 “曾青”。 (4)“丹青” 和 “玄青” 可以相互转化，下列关于④⑤两个变化的说法正确的是__________ (填字母)。 a. 都在加热或高温条件下进行 b. 可以是不同基本反应类型 c. 都有元素化合价发生变化 【答案】（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu (合理即可) （2）CO₂ （3）稀硫酸 （4）abc 【解析】(1)②可以是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，还可以是锌、镁等金属与硫酸铜反应。(4) 反应④是铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜；反应⑤可以是 C、CO、H₂等还原剂在加热或高温的条件下将氧化铜还原成铜。反应④符合 “多变一” 的特点，属于化合反应；一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，不符合基本反应 4；氢气和氧化铜在加热条件下生成铜和水，碳和氧化铜在高温的条件下生成二氧化碳和铜，两个反应均是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，均是置换反应。铜单质中铜元素化合价为 0，氧化铜中铜元素化合价为 + 2，所以铜和氧化铜的互相转化过程中都有元素化合价发生变化。综上所述，a、b、c 均正确。 9.[2024 绍兴柯桥联盟月考]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__________________________________________________。 【答案】（1）不能与水反应，能与稀盐酸反应 （2）FeS （3）人体胃液中含有盐酸，能与 FeS 反应生成可被人体吸收和利用的Fe2+ 【解析】（1）由题干信息可知，该物质在水中没有变化，在稀盐酸中迅速消失，生成了 和少量 气体，则该黑色物质的化学性质是不能与水反应，能与稀盐酸反应｡ （2）该黑色物质与稀盐酸反应生成FeCl2和H2 ~S， 由质量守恒定律及复分解反应的特点可知，该黑色物质是 FeS ｡ （3）由于人体胃液中含有盐酸，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，而且能为人体补充铁元素｡ 10.[2024 浙江杭州期中]如图所示是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图｡ (1) 写出图中 “?” 处物质的化学式： __________｡ (2) 要一步实现图中 “Cu→Cu2+” 的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是___｡ (3) 根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体｡请设计一个实验方案，要求写出主要的操作步骤及所需要的试剂：______________________________________________________________ _____________________________________________________。 【答案】（1）CuO （2）硝酸银 （3）在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，充分反应后过滤、洗涤沉淀，向沉淀中加入适量稀硫酸，充分反应后蒸发结晶 (合理即可) 【解析】（1）题图中 “?” 处物质为氧化物，其中铜元素显 + 2 价，则 “?” 处物质的化学式是 CuO｡ （2）要一步实现题图中 “Cu→Cu2+”的转化，可将铜加入硝酸银溶液中，硝酸银和铜反应生成硝酸铜和银，该溶液的溶质是硝酸银｡ （3）可以在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液等，充分反应后过滤、洗涤沉淀，向沉淀中加入适量稀硫酸，充分反应后蒸发结晶可得到硫酸铜晶体｡ 【链接中考】 1.[2025 宁波模拟]构建知识网络是化学学习中的重要方法。小宁同学以同一元素为主题构建的知识网络如图所示，其中甲～丁分别代表不同的物质，“→” 表示可以一步转化。在下列关于甲～丁所代表的物质中，错误的是 （ ） A. 甲：氢气 B. 乙：水 C. 丙：氢氧化钙 D. 丁：氧化铜 【答案】A 【解析】过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，水和氧气能相互转化，则甲可以是水，过氧化氢不能一步转化为氢气，甲不可能为氢气，A 符合题意；盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，盐酸和氧化铜反应生成氯化铜和水，氢气和水能相互转化，则乙可以是水，B 不符合题意；碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，则丙可以是氢氧化钙，C 不符合题意；硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜，铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜，碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，则丁可以是氧化铜，D 不符合题意。 2.[2024 陕西西安一模]碳和碳的氧化物知识网络如图所示 (图中 “→” 表示转化关系，“—” 表示相互能反应)。下列说法不正确的是 （ ） A. 碳单质种类很多，金刚石、石墨均由碳原子构成 B. 反应⑤⑥可用石蕊溶液验证反应发生 C. 反应⑦可通过与氢氧化钙反应实现，属于复分解反应 D. 该图涉及物质中碳元素的化合价有三种 【答案】C 【解析】CO2与Ca(OH)2的反应不属于复分解反应，C 说法错误。 3.[2025 浙江杭州质检] 芯片是电脑、智能家电的核心部件，它是以高纯度的单质硅 (Si) 为材料制成的｡硅及其氧化物能发生如下反应｡ 下列说法不正确的是（ ） A. 上述反应中共生成两种可燃性气体 B. 反应④属于复分解反应 C.Si 和SiO2在一定条件下可以相互转化 D.Na2SiO3中 Si 为 + 4 价 【答案】B 【解析】一氧化碳、氢气具有可燃性，A 正确｡反应④不是两种化合物互相交换成分生成两种新化合物的反应，不属于复分解反应，B 不正确｡Si 和氧气在加热条件下会生成SiO2，SiO2和碳在高温条件下会生成硅，故两者在一定条件下可以相互转化，C 正确｡设Na2 SO3中 Si 的化合价为 x ， 根据化合物中正、负化合价代数和为零可知，，(+1)×2+𝑥+(−2)×3=0， 解得x=+4，D 正确｡ 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