1.3 物质的分类与转化（举一反三·讲义）科学新教材浙教版九年级下册

1.3 物质的分类与转化 【新教材浙教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 形形色色的物质构成了丰富多彩、功能各异的材料。通过对物质的分类和转化规律的研究，可以更好地开发材料。如何将物质分类?如何研制更多的新材料? 知识归纳 【知识点1 物质的分类】 自然界中物质种类繁多性质各异，为了更好地研究和识别它们，人们常要对它们分门别类。分类时要依据一定的标准(如依据物质的物理性质、化学性质或物质的组成等)，分类的依据不同，分类的结果也不同。 （一）根据物质的物理性质不同，如颜色、状态、气味、硬度、密度、溶解性等，对物质进行分类。 （二）根据物质的化学性质不同，如可燃性、氧化性还原性热稳定性、酸碱性等，对物质进行分类。 （三）根据纯净物的元素组成进行分类 物质的性质用途与其组成有密切的联系，科学家常常根据组成来给物质分类。纯净物根据元素组成的不同，可分为单质和化合物两大类。 (1)单质 概念：由一种元素组成的纯净物。如O2、H2、Fe、S等。 特征：a.是纯净物； b.由同种元素组成。 判断依据：a.先确定是不是纯净物； b.是否由一种元素组成。 分类：按性质不同可分为金属单质和非金属单质。 (2)化合物 概念：由两种或两种以上元素组成的纯净物。如H2O、P2O5、NaOH、Na2CO3等。 特征： a.是纯净物； b.由不同种元素组成。 判别依据： a.先确定是不是纯净物； b.是否由不同种元素组成。 分类：化合物还可以根据其组成中是否含碳元素，分为无机化合物和有机化合物。 ①无机化合物 概念：一般是指由除碳元素之外的其他元素组成的化合物。分类：根据组成分为氧化物、酸、碱、盐。 ②有机化合物 概念：含碳的化合物(碳的氧化物碳酸和碳酸盐等除外)。 特征：一定含有碳元素。 化学性质：具有可燃性，一般在空气中燃烧时生成CO2和H2O。加热时易炭化，不完全燃烧时有黑色的炭生成。 ③氧化物 概念：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。 特征：由两种元素组成的化合物；必含氧元素。 判断依据：先确定是不是化合物；是否由“二元一氧”(两种元素，其中一种为氧元素)组成。 分类：根据组成元素的不同，氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物。 【能力拓展】 单质、化合物和混合物三者有交叉的地方，如含有一种元素的物质可能是单质或混合物；含有两种元素的物质可能是化合物或混合物，因此掌握单质和化合物的概念时必须先确定它是否为纯净物。 【例1】下列叙述不正确的是（　　） A．物质可以分为纯净物和混合物 B．二氧化碳气体由碳原子和氧原子构成 C．化学反应前后，元素种类、原子数目均保持不变 D．镁和盐酸反应能生成氢气，说明镁的活动性比氢强 【变式1-1】下列说法错误的是（　　） A．电离产生酸根离子的化合物一定属于酸 B．碱一定含有氢元素 C．酸根离子不一定是带电的原子团 D．碱电离时一定产生氢氧根离子 【变式1-2】科学观念和科学思维是科学学科核心素养的重要内容。下列有关认识正确的是（　　） A．分类观念：将氯化钠、氯化钙、氯化氢归为一类，都称为盐 B．微观解释：水和过氧化氢化学性质不同，是因为它们的分子结构不同 C．证据推理：碱能使酚酞试液变红，碳酸钠是盐，其溶液不能使酚酞变红 D．守恒思想：某物质在氧气中燃烧有水生成，该物质一定含氢、氧两种元素 【变式1-3】归纳和推理是学习化学常用的一种重要方法。下列推理中，正确的是（　　） A．原子是不带电的微观粒子，所以不带电的微观粒子一定是原子 B．氧化物中一定含氧元素，所以含氧元素的化合物一定是氧化物 C．原子核由质子和中子构成，所以原子核中一定有质子和中子 D．点燃氢气前需要验纯，所以可燃性气体点燃之前都必须验纯 【知识点2 物质的转化】 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、化合物之间的相互转化 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↑。 【例2】如图是部分含碳物质的转化关系图，根据图示回答下列问题． （1）能通过化合反应实现的转化有 ．（选填序号，按由小到大的顺序排列）； （2）反应④无明显现象，要检验生成物，可加入的试剂是 ； （3）进行⑥的转化，实验室常用物质的化学式是 ； （4）实验室常用⑦来制取CO2，写出化学方程式 ． 【变式2-1】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 【变式2-2】如图为常见金属间通过一步反应实现的转化关系，下列说法正确的是（　　） A．转化①中，溶液颜色由蓝色变成黄色 B．转化①、②中Fe元素的化合价变化情况相同 C．转化③可在常温下通过Cu和AgCl反应实现 D．通过图中转化可以判断金属活动性顺序为 Fe＞Ag＞Cu 【变式3-3】城际列车的五节车厢分别乘坐了如图所示的五种物质，其中A是一种常见气体单质。“→”表示相邻车厢中物质从左至右的转化关系。请回答下列问题： （1）A是 （填物质名称）。 （2）写出上述2号门物质发生转化反应的化学方程式 。 （3）若“旅客”能上车的条件是：与门两边车厢中的物质都能反应。“旅客”稀硫酸可以从 号门上车。 【知识点3 材料的合成】 物质的分类有助于我们认识物质的特性，物质转化的规律有助于合成各种物质，对一些物质进行开发加工可以制造出满足人们需要的各种材料。 材料的合成和制造给社会带来众多产品与巨大财富的同时，也会向周围环境排放大量的“三废”(废水、废渣、废气)，使自然界的生态平衡遭受破坏。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的绿色新工艺，探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。 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 【例3】以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制氢气的过程如图所示，下列叙述正确的是（　　） ①过程Ⅰ中能量转化形式是太阳能转化为化学能 ②过程Ⅱ的化学方程式为：3FeO+H2OFe3O4+H2↑ ③该过程总反应为：2H2OO2↑+2H2↑ ④铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点 A．②③ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 【变式3-1】下列各组变化中，每一转化在一定条件下均能一步实现的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①②③ 【变式3-2】实验室采用还原法制备新型材料纳米级铁粉，其流程如图所示。下列分析错误的是（　　） A．第Ⅱ步发生的是化学变化 B．纳米级铁粉与普通铁粉的化学性质不同 C．实验中通入N2的目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化 D．Ⅱ中反应的化学方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl 【变式3-3】在给定条件下，下列各组物质间的转化能实现的是（　　） A．FeFeCl3Fe（NO3）3溶液 B． C．溶液 D．溶液 模块三 课后作业 1. 某实验室的试剂按物质分类放置，部分试剂摆放如下表： 试剂柜 甲 乙 丙 丁 试剂 CuO、MnO2 HCl、H2SO4 KOH、Ca（OH）2 NaCl、CuSO4 若科学老师需要K2CO3固体，他能取到该试剂的试剂柜是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 2. 下图是物质X溶于水中发生解离的微观示意图，其中能说明X是一种酸的是（　　） 【备注：Ac﹣为一种特殊的阴离子】 A． B． C． D． 3. 据报道，2025年新型储能材料钛酸锂（Li2TiO3）投入应用，为航天器储能系统提供稳定动力支撑。在物质分类上，钛酸锂属于（　　） A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物 4. 构建化学基本观念是学好化学的基础。下列对化学基本观念的认识正确的是（　　） A．变化观：在一定条件下，CO2和O2可以相互转化 B．分类观：由不同种元素组成的物质都是混合物 C．结构观：CO和CO2的化学性质不同，因为它们的组成元素不同 D．微粒观：保持二氧化碳的化学性质的最小微粒是碳原子和氧原子 5. 2025年三位科学家因开发出金属有机框架（MOF）而获诺贝尔化学奖，首次实现了金属离子与有机分子的有序结合，MOF内部布满许多宽敞的空腔，气体或液体分子可以在其中自由进出。这种结构可用于从沙漠空气中提取水分，也可捕获二氧化碳、储存有毒气体等。下列关于金属有机框架（MOF）的说法，正确的是（　　） A．其组成中不含碳元素 B．仅由金属元素组成，属于单质 C．具有多孔结构，可以用于吸附气体 D．其从沙漠空气中提取水分的过程，属于化学变化 6. 当水的温度和压强升高到临界点（t＝374.3℃，p＝22.05MPa）以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态——超临界态，该状态的水即称之为超临界水。将有机废物如二恶英等和空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行快速氧化，能将有害物质完全转化为二氧化碳、氮气、水以及盐类等无毒小分子化合物。下列说法正确的是（　　） A．超临界水是一种新生成的化合物 B．超临界水可用于处理有机有毒物质 C．水变成超临界水属于化学变化 D．反应后会生成大量有害残渣 7. 二甲双肌（化学式C4H11N5）是治疗2型糖尿病的药物，近年来还发现其具有抗衰老等作用，下列关于二甲双肌的说法，正确的是（　　） A．属于无机化合物 B．相对分子质量为129g C．由碳、氢、氮三种元素组成 D．氢元素质量分数最大 8. H2S是一种大气污染物。工业上用生物法处理H2S的原理如下： 反应1：H2S+Fe2（SO4）3═S↓+2FeSO4+H2SO4 反应2：4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO4）3+2H2O （1）该脱硫过程在 （填“酸性”或“碱性”）条件下进行。 （2）硫杆菌存在时，FeSO4溶液与氧气、硫酸反应的速率是无菌时的5×106倍，该菌的作用是 。 （3）依据图1和图2判断，硫杆菌最适宜的溶液温度和pH分别为： 、 。 9. 甲醇（CH3OH）等液体燃料被形象地称为“液态阳光”，以甲醇作为新型燃料来代替传统的煤、石油和天然气，其原理如图所示。 （1）第②步将二氧化碳转化为燃料甲醇，该步反应 （填“是”或“不是”）化合反应，甲醇中碳元素与氢元素的质量比为 。 （2）利用上述方法合成甲醇（CH3OH）时，若碳元素全部来自二氧化碳，则理论上，制取16吨甲醇需要消耗二氧化碳的质量是 吨。 10. 科学界对二氧化碳的探索推动了近代化学的发展，以下是三位科学家的经典研究： 【资料一】海尔蒙特（1630年）在洞穴探险时，发现烛火靠近地面会熄灭，而高处却能正常燃烧，后来被证实是二氧化碳。 【资料二】布莱克（1754年）通过煅烧石灰石、生石灰与水反应、熟石灰与二氧化碳反应的系列实验，建立了钙化合物的转化循环（如图）。 【资料三】普利斯特里（1772年）在研究啤酒发酵时，发现了溶于水的二氧化碳，并通过实验证明：向水中通入二氧化碳，水会产生酸甜的口感，由此发明了碳酸水。 请结合资料回答： （1）根据海尔蒙特的发现，可推测二氧化碳具有的性质是 。 （2）布莱克建立的钙化合物转化循环中，属于化合反应的是 （选填图中序号）。 （3）二氧化碳的溶解度与温度、气压有关，通常1体积水能溶解1体积的二氧化碳，生产汽水等碳酸饮料时，常通过 的方法来溶解更多的二氧化碳。 11. 金属注射成型是一种精密器件的制造技术。某种制备铁镍合金器件的主要工序如图1。 （1）①制铁粉：。 ②制纯镍粉：，示意图如图2，则温度较高的是 （填“a”或“b”）区。 ③将铁粉、纯镍粉与石蜡粘结剂混合，制成原料颗粒。 （2）烧结：需在氮气环境下进行的原因是 。 （3）渗碳：通过渗碳技术可优化产品性能。对比图3中不同温度下含碳量随渗层深度变化的曲线，某精密器件渗碳需要达到渗层深度为1.0mm、含碳量为0.6%的要求，图3三个温度中最适合的是 ℃。 12. 陶瓷是我国传统无机非金属材料，普通陶瓷主要由黏土（主要成分为二氧化硅、氧化铝）烧制而成。新型发光陶瓷是将高科技蓄光材料融入传统陶瓷釉料中，经高温烧制，使原料矿物结构发生改变而制成。它可以吸收并储存光能，在阴暗环境中会自行发光，广泛应用于装饰、应急指示等领域。其简易生产流程为：陶瓷坯料（黏土为主）加水混合→练泥搅拌→塑形→施釉（混入蓄光材料）→高温烧制→成品。 （1）陶瓷原料中含有二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3），物质分类上二者均属于 。 （2）练泥工序中，要不断搅拌坯料与水，该操作除了使原料混合均匀外，还能排出坯料内部的 ，防止成品出现气孔、开裂等缺陷。 （3）生产蓄光材料需要在稀有气体环境中进行，这是利用稀有气体化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）的特点。 13. 如图所示为空间站的水气整合系统，其中“氧气生成系统”能电解水，产生氢气和氧气；另一个“废气处理模块”能使氢气和航天员呼吸产生的二氧化碳在高温高压和催化剂参与下反应生成液态水和甲烷气体（化学式为CH4）。 （1）写出“废气处理模块”中发生的反应的化学方程式： 。 （2）水气整合系统中可循环利用的物质是 （写化学式）。 （3）已知某时段呼吸产生的二氧化碳的质量为4.4克，产生的甲烷气体中的碳元素的质量为 克。 14. 硅藻土是一种需要百万年地质沉积的硅质沉积岩，属于不可再生资源，含有二氧化硅、氧化铁、氧化铝、有机物等成分。它具有轻质多孔结构，可用作酒类、饮用水、油类等的过滤材料，也可用作保温材料，还用于化学反应的催化剂载体等。 （1）图1是硅藻土吸附模型。它对饮用水中悬浮物、重离子等吸附过程属于 （选填“物理”或“化学”）变化。 （2）工业上常通过改性与成分优化来改善其功能。 方法1： 在硅藻土中加入稀盐酸，处理其中的氧化铁和氧化铝。请写出该方法中的一个化学反应方程式 。 方法2： 利用高温焙烧去除硅藻土中的有机物，这是利用了大部分有机物易挥发、 等特点。 方法3： 在其中加入纳米零价铁（nZVI）增加对硅藻土的还原能力和吸附性。纳米零价铁（nZVI）能与CuCl2反应。请根据图2中电子（e﹣）转移方向的特点分析：Fe+CuCl2＝FeCl2+Cu反应中还原剂是 。 （3）从环境保护和资源可持续利用的角度，提一条合理使用硅藻土资源的建议： 。 15. 若全球持续变暖，可能面临大量物种消失、能源危机及海平面上升等问题。科学家设计了一种如图甲的“水上漂浮房”来应对这种变化，“水上漂浮房”是由可回收的木材、金属、塑料、布和其他材料做成，这种浮房设有立体农业园，内有肥沃土壤，养有家禽等，所需电能由太阳能电池板和风力发电机提供。 （1）“水上漂浮房”中所有生物与非生物的物质与能量共同构成一个 。 （2）太阳能电池中不可缺少的材料之一是硅，利用石英砂（主要成分二氧化硅）在无水、无氧的环境中生产硅的示意图如图乙。下列说法错误的有 。（提示：） A.M的化学式是H2O B.流程图中最后一步硅元素化合价升高 C.为达到绿色化学和节约资源的目的，可重复利用的物质有H2和HCl D.制备过程要求无水、无氧，可能是防止制备过程中某些物质与水、或氧气反应 （3）根据发电机工作的原理，推测风力发电机内部必备的组成是电磁体和 。 （4）如果太阳能电池板输出的电压为110伏，供给一盏“220V 40W”的白炽灯使用，不计灯丝电阻的变化，则白炽灯的实际功率是 瓦。 16. 大气中二氧化碳含量的迅速增加已被认为是全球变暖的主要因素。 （1）图1表示吸收工业尾气中二氧化碳气体的一种传统方法： ①生成的X固体是 。 ②反应器中，氢氧化钠溶液喷成雾状可以使反应更充分。在科学中有很多“通过增大表面积以提高物质反应或交换效率”的例子，如人体的肺部有数量众多的肺泡可以提高气体交换效率，请你再举一个类似的例子： 。 （2）目前科学家正在研究“液态阳光技术”，以甲醇作为新型燃料来代替传统的煤、石油和天然气，其原理如图2所示。通过该技术，将太阳能转化为 能贮存在甲醇中。请你说出“液态阳光技术”的一个优点： 。 17. 尿素是农业生产中常用的高效氮肥，含氮量高、对土壤友好，广泛用于各类农作物。2026年我国多地推广绿色低碳合成尿素工艺，如图为利用天然气清洁制备尿素的主要流程。 （1）设备Ⅰ中，将空气加压降温液化后再升温，先逸出氮气，剩余以氧气为主的气体。该分离方法利用的是空气中各成分 不同。 （2）设备Ⅲ中产生CO2和H2两种物质，据流程图判断进入设备Ⅳ的物质应是 ，理由为 。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.3 物质的分类与转化 【新教材浙教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 形形色色的物质构成了丰富多彩、功能各异的材料。通过对物质的分类和转化规律的研究，可以更好地开发材料。如何将物质分类?如何研制更多的新材料? 知识归纳 【知识点1 物质的分类】 自然界中物质种类繁多性质各异，为了更好地研究和识别它们，人们常要对它们分门别类。分类时要依据一定的标准(如依据物质的物理性质、化学性质或物质的组成等)，分类的依据不同，分类的结果也不同。 （一）根据物质的物理性质不同，如颜色、状态、气味、硬度、密度、溶解性等，对物质进行分类。 （二）根据物质的化学性质不同，如可燃性、氧化性还原性热稳定性、酸碱性等，对物质进行分类。 （三）根据纯净物的元素组成进行分类 物质的性质用途与其组成有密切的联系，科学家常常根据组成来给物质分类。纯净物根据元素组成的不同，可分为单质和化合物两大类。 (1)单质 概念：由一种元素组成的纯净物。如O2、H2、Fe、S等。 特征：a.是纯净物； b.由同种元素组成。 判断依据：a.先确定是不是纯净物； b.是否由一种元素组成。 分类：按性质不同可分为金属单质和非金属单质。 (2)化合物 概念：由两种或两种以上元素组成的纯净物。如H2O、P2O5、NaOH、Na2CO3等。 特征： a.是纯净物； b.由不同种元素组成。 判别依据： a.先确定是不是纯净物； b.是否由不同种元素组成。 分类：化合物还可以根据其组成中是否含碳元素，分为无机化合物和有机化合物。 ①无机化合物 概念：一般是指由除碳元素之外的其他元素组成的化合物。分类：根据组成分为氧化物、酸、碱、盐。 ②有机化合物 概念：含碳的化合物(碳的氧化物碳酸和碳酸盐等除外)。 特征：一定含有碳元素。 化学性质：具有可燃性，一般在空气中燃烧时生成CO2和H2O。加热时易炭化，不完全燃烧时有黑色的炭生成。 ③氧化物 概念：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。 特征：由两种元素组成的化合物；必含氧元素。 判断依据：先确定是不是化合物；是否由“二元一氧”(两种元素，其中一种为氧元素)组成。 分类：根据组成元素的不同，氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物。 【能力拓展】 单质、化合物和混合物三者有交叉的地方，如含有一种元素的物质可能是单质或混合物；含有两种元素的物质可能是化合物或混合物，因此掌握单质和化合物的概念时必须先确定它是否为纯净物。 【例1】下列叙述不正确的是（　　） A．物质可以分为纯净物和混合物 B．二氧化碳气体由碳原子和氧原子构成 C．化学反应前后，元素种类、原子数目均保持不变 D．镁和盐酸反应能生成氢气，说明镁的活动性比氢强 【答案】B 【解答】解：A、物质可以分为混合物和纯净物，故选项说法正确； B、二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，1个二氧化碳分子是由1个碳原子、2个氧原子构成的，故选项说法错误； C、化学变化的实质是分子分成原子，原子重新组合成新分子，化学反应前后，元素种类、原子数目均保持不变，故选项说法正确； D、镁和盐酸反应能生成氢气，说明镁的活动性排在氢前，活动性比氢强，故选项说法正确； 故选：B。 【变式1-1】下列说法错误的是（　　） A．电离产生酸根离子的化合物一定属于酸 B．碱一定含有氢元素 C．酸根离子不一定是带电的原子团 D．碱电离时一定产生氢氧根离子 【答案】A 【解答】解：A．电离产生酸根离子的化合物不一定属于酸，因为酸要求电离出的阳离子全部是氢离子，例如硫酸钠能电离产生硫酸根离子，但它属于盐，故A错误； B．碱在电离时会产生氢氧根离子，氢氧根离子含有氢元素，所以碱一定含有氢元素，故B正确； C．酸根离子不一定是带电的原子团，例如氯离子是酸根离子，它是简单离子，不是原子团，故C正确； D．碱的定义是在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子的化合物，所以碱电离时一定产生氢氧根离子，故D正确。 故选：A。 【变式1-2】科学观念和科学思维是科学学科核心素养的重要内容。下列有关认识正确的是（　　） A．分类观念：将氯化钠、氯化钙、氯化氢归为一类，都称为盐 B．微观解释：水和过氧化氢化学性质不同，是因为它们的分子结构不同 C．证据推理：碱能使酚酞试液变红，碳酸钠是盐，其溶液不能使酚酞变红 D．守恒思想：某物质在氧气中燃烧有水生成，该物质一定含氢、氧两种元素 【答案】B 【解答】解：A．氯化钠、氯化钙属于盐，而氯化氢属于酸，不能将三者都归为盐，故A错误。 B．水和过氧化氢由不同的分子构成，分子结构不同，因此化学性质不同，故B正确。 C．无色酚酞遇碱性溶液变红色，碳酸钠溶液显碱性，则能使无色酚酞试液变红色，故C错误。 D．物质在氧气中燃烧生成水，只能说明该物质中一定含有氢元素，水中的氧元素可能来自氧气，不能说明该物质一定含氧元素，故D错误。 故选：B。 【变式1-3】归纳和推理是学习化学常用的一种重要方法。下列推理中，正确的是（　　） A．原子是不带电的微观粒子，所以不带电的微观粒子一定是原子 B．氧化物中一定含氧元素，所以含氧元素的化合物一定是氧化物 C．原子核由质子和中子构成，所以原子核中一定有质子和中子 D．点燃氢气前需要验纯，所以可燃性气体点燃之前都必须验纯 【答案】D 【解答】解：A、原子是由原子核和电子组成的，原子核由质子和中子构成的，质子带正电荷，电子带负电荷，质子所带正电荷总数和电子所带负电荷总数相等，所以原子不带电，但不带电的微观粒子很多，如：中子，分子等，故A错误； B、氧化物是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，但含氧元素的化合物不一定是氧化物，如：高锰酸钾虽含有氧元素，不属于氧化物，故B错误； C、原子核由质子、中子构成，但不是所有的原子核中都含有质子、中子，如：氢原子核中只含有质子，故C错误； D、点燃氢气之前需要验纯，防止发生爆炸，点燃其他可燃性气体之前也要验纯，防止发生爆炸，故D正确。 故选：D。 【知识点2 物质的转化】 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、化合物之间的相互转化 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↑。 【例2】如图是部分含碳物质的转化关系图，根据图示回答下列问题． （1）能通过化合反应实现的转化有 ．（选填序号，按由小到大的顺序排列）； （2）反应④无明显现象，要检验生成物，可加入的试剂是 ； （3）进行⑥的转化，实验室常用物质的化学式是 ； （4）实验室常用⑦来制取CO2，写出化学方程式 ． 【答案】①②③④⑧；紫色石蕊溶液；Ca（OH）2；CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ 【解答】解：（1）①④⑧只能通过化合反应实现，②③可能通过化合反应实现，还分别能通过一氧化碳与氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳、碳与氧化铜在高温条件下生成铜和二氧化碳等来实现；故填：①②③④⑧； （2）二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液变红色，所以可加入紫色石蕊溶液检验生成物，故填：紫色石蕊溶液； （3）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，氢氧化钙的化学式为：Ca（OH）2；故填：Ca（OH）2； （4）实验室常用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，同时生成氯化钙、水，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；故填：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑． 【变式2-1】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 【答案】D 【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。 【变式2-2】如图为常见金属间通过一步反应实现的转化关系，下列说法正确的是（　　） A．转化①中，溶液颜色由蓝色变成黄色 B．转化①、②中Fe元素的化合价变化情况相同 C．转化③可在常温下通过Cu和AgCl反应实现 D．通过图中转化可以判断金属活动性顺序为 Fe＞Ag＞Cu 【答案】B 【解答】解：A、转化①中，铁和铜盐溶液反应生成亚铁盐溶液和铜，溶液颜色由蓝色变成浅绿色，不可能变为黄色，故选项说法错误。 B、铁属于单质，铁中铁元素的化合价为0价；转化①、②中Fe元素的化合价变化情况相同，均生成亚铁盐，生成物中铁元素的化合价均为+2价，故选项说法正确。 C、铜的金属活动性比银强，但氯化银难溶于水，铜不能与氯化银发生置换反应，故选项说法错误。 D、铁能转化为铜，说明了金属活动性Fe＞Cu；铁能转化为银，说明了金属活动性Fe＞Ag；铜能转化为银，说明了金属活动性Cu＞Ag；则三种金属活动性顺序为 Fe＞Cu＞Ag，故选项说法错误。 故选：B。 【变式3-3】城际列车的五节车厢分别乘坐了如图所示的五种物质，其中A是一种常见气体单质。“→”表示相邻车厢中物质从左至右的转化关系。请回答下列问题： （1）A是 （填物质名称）。 （2）写出上述2号门物质发生转化反应的化学方程式 。 （3）若“旅客”能上车的条件是：与门两边车厢中的物质都能反应。“旅客”稀硫酸可以从 号门上车。 【答案】（1）氧气； （2）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O； （3）3。 【解答】解：（1）五节车厢分别乘坐了如图所示的五种物质，其中A是一种常见气体单质，“→”表示相邻车厢中物质从左至右的转化关系，A能转化为二氧化碳，碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，则A是氧气； （2）二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O； （3）“旅客”能上车的条件是：与门两边车厢中的物质都能反应，稀硫酸能与碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，能与氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，“旅客”稀硫酸可以从3号门上车。 故答案为： （1）氧气； （2）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O； （3）3。 【知识点3 材料的合成】 物质的分类有助于我们认识物质的特性，物质转化的规律有助于合成各种物质，对一些物质进行开发加工可以制造出满足人们需要的各种材料。 材料的合成和制造给社会带来众多产品与巨大财富的同时，也会向周围环境排放大量的“三废”(废水、废渣、废气)，使自然界的生态平衡遭受破坏。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的绿色新工艺，探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。 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 【例3】以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制氢气的过程如图所示，下列叙述正确的是（　　） ①过程Ⅰ中能量转化形式是太阳能转化为化学能 ②过程Ⅱ的化学方程式为：3FeO+H2OFe3O4+H2↑ ③该过程总反应为：2H2OO2↑+2H2↑ ④铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点 A．②③ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 【答案】D 【解答】解：①过程Ⅰ中四氧化三铁分解反应生成氧化亚铁和氧气，能量转化形式是太阳能转化为化学能，故说法正确。 ②过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3FeO+H2OFe3O4+H2↑，故说法正确。 ③过程Ⅰ中四氧化三铁分解反应生成氧化亚铁和氧气，过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气，整个反应可看做水在催化剂的催化作用下、在太阳能作用下分解为氢气和氧气，该过程总反应为：2H2OO2↑+2H2↑，故说法正确。 ④铁氧化合物循环制H2，四氧化三铁循环往复，整个反应可看做水在太阳能作用下分解为氢气和氧气，且氢气和氧气在不同阶段生成，其具有节约能源、产物易分离等优点，故说法正确。 故①②③④说法均正确。 故选：D。 【变式3-1】下列各组变化中，每一转化在一定条件下均能一步实现的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①②③ 【答案】C 【解答】解： ①铜加热得到氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应得硫酸铜，硫酸铜加铁可得单质铜，每步均可以一步实现。符合题意； ②碳酸钠与澄清石灰水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠，氯化钠不能转化为碳酸钠，不符合题意； ③H2和氧化铜、氧气等反应生成H2O，H2O和SO3反应生成H2SO4，H2SO4和活泼金属反应得到H均可以实现。符合题意。 故选：C。 【变式3-2】实验室采用还原法制备新型材料纳米级铁粉，其流程如图所示。下列分析错误的是（　　） A．第Ⅱ步发生的是化学变化 B．纳米级铁粉与普通铁粉的化学性质不同 C．实验中通入N2的目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化 D．Ⅱ中反应的化学方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl 【答案】B 【解答】解：A、第Ⅱ步发生的是化学变化，即在一定条件下，氯化亚铁和氢气反应生成铁和氯化氢，故选项正确。 B、纳米级铁粉与普通铁粉的化学性质相同，故选项不正确。 C、实验中通入N2的目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化，故选项正确。 D、Ⅱ中反应的化学方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl，故选项正确。 故选：B。 【变式3-3】在给定条件下，下列各组物质间的转化能实现的是（　　） A．FeFeCl3Fe（NO3）3溶液 B． C．溶液 D．溶液 【答案】D 【解答】解：A、铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故选项不正确。 B、硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫和水反应生成亚硫酸，故选项不正确。 C、碳酸钠和氢氧化钙反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，氢氧化钠不能和氯化钾反应，故选项不正确。 D、加热时铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，故选项正确。 故选：D。 模块三 课后作业 1. 某实验室的试剂按物质分类放置，部分试剂摆放如下表： 试剂柜 甲 乙 丙 丁 试剂 CuO、MnO2 HCl、H2SO4 KOH、Ca（OH）2 NaCl、CuSO4 若科学老师需要K2CO3固体，他能取到该试剂的试剂柜是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】D 【解答】解：K2CO3是由钾离子（金属阳离子）和碳酸根离子（酸根阴离子）构成的化合物，属于盐类。 A、甲柜存放的CuO、MnO2都是由两种元素组成且其中一种是氧元素的氧化物； B、乙柜存放的HCl、H2SO4都是电离时产生的阳离子全部是氢离子的酸； C、丙柜存放的KOH、Ca（OH）2都是电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子的碱； D、丁柜存放的NaCl、CuSO4都是由金属阳离子和酸根阴离子构成的盐。 所以碳酸钾应该放在丁柜。 故选：D。 2. 下图是物质X溶于水中发生解离的微观示意图，其中能说明X是一种酸的是（　　） 【备注：Ac﹣为一种特殊的阴离子】 A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：酸是解离出的阳离子全部是H+的化合物。 A.图中X解离出的阳离子有H+和Na+，阳离子不全是H+，故A不能说明X是一种酸； B.图中X解离出的阳离子是Ba2+，阴离子是OH﹣，故B不能说明X是一种酸； C.图中X解离出的阳离子是A+，不是H+，故C不能说明X是一种酸； D.图中X解离出的阳离子全部是H+，阴离子是Ac﹣，符合酸的概念，故D能说明X是一种酸。 故选：D。 3. 据报道，2025年新型储能材料钛酸锂（Li2TiO3）投入应用，为航天器储能系统提供稳定动力支撑。在物质分类上，钛酸锂属于（　　） A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物 【答案】C 【解答】解：钛酸锂（Li2TiO3）由锂离子（Li+，金属离子）和钛酸根离子（TiO32−，酸根离子）构成，符合盐的定义；它由三种元素组成，不属于氧化物，也不符合酸、碱的定义。 故选：C。 4. 构建化学基本观念是学好化学的基础。下列对化学基本观念的认识正确的是（　　） A．变化观：在一定条件下，CO2和O2可以相互转化 B．分类观：由不同种元素组成的物质都是混合物 C．结构观：CO和CO2的化学性质不同，因为它们的组成元素不同 D．微粒观：保持二氧化碳的化学性质的最小微粒是碳原子和氧原子 【答案】A 【解答】解：A．CO2通过光合作用可生成O2，O2通过燃烧或呼吸作用可生成CO2，在一定条件下二者可以相互转化，故A正确； B．由不同种元素组成的物质可能是化合物，如H2O是由氢、氧两种元素组成的纯净物，属于化合物，不是混合物，故B错误； C．CO和CO2的组成元素相同，都是碳元素和氧元素，二者化学性质不同是因为分子的构成不同，故C错误； D．二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，保持二氧化碳化学性质的最小微粒是二氧化碳分子，而不是碳原子和氧原子，故D错误； 故选：A。 5. 2025年三位科学家因开发出金属有机框架（MOF）而获诺贝尔化学奖，首次实现了金属离子与有机分子的有序结合，MOF内部布满许多宽敞的空腔，气体或液体分子可以在其中自由进出。这种结构可用于从沙漠空气中提取水分，也可捕获二氧化碳、储存有毒气体等。下列关于金属有机框架（MOF）的说法，正确的是（　　） A．其组成中不含碳元素 B．仅由金属元素组成，属于单质 C．具有多孔结构，可以用于吸附气体 D．其从沙漠空气中提取水分的过程，属于化学变化 【答案】C 【解答】解：A、有机配体是指含有碳元素的有机化合物（除少数简单含碳化合物外），因此MOF中的有机配体一定含有碳元素，选项说法错误，故A不合题意； B、MOF材料是由金属离子和有机碳基分子通过相互作用结合，属于纯净物中的化合物，选项说法错误，故B不合题意； C、MOF具有多孔结构，不同孔径可以选择性地吸附或让不同大小的气体分子通过，有利于实现气体分离，选项说法正确，故C符合题意； D、MOF材料吸附水分的过程仅为水分子进入材料孔隙，此过程中没有新物质生成，发生的属于物理变化，选项说法错误，故D不合题意。 故选：C。 6. 当水的温度和压强升高到临界点（t＝374.3℃，p＝22.05MPa）以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态——超临界态，该状态的水即称之为超临界水。将有机废物如二恶英等和空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行快速氧化，能将有害物质完全转化为二氧化碳、氮气、水以及盐类等无毒小分子化合物。下列说法正确的是（　　） A．超临界水是一种新生成的化合物 B．超临界水可用于处理有机有毒物质 C．水变成超临界水属于化学变化 D．反应后会生成大量有害残渣 【答案】B 【解答】解：A、超临界水只是水的一种特殊存在状态，其分子本身依然是水分子，没有生成新的化合物，故A错误； B、由材料可知，在超临界水中，有机废物（如二恶英等）能被快速氧化，转化为二氧化碳、水等无毒物质，因此可用于处理有机有毒物质，故B正确； C、水变成超临界水，仅仅是温度与压强的改变导致其状态由普通液态转变为超临界流体态，并没有新物质生成，属于物理变化，故C错误； D、材料中提到，处理后的有机物会完全转化为无毒的小分子化合物，如二氧化碳、氮气、水等，并不产生大量的有害残渣，故D错误； 故选：B。 7. 二甲双肌（化学式C4H11N5）是治疗2型糖尿病的药物，近年来还发现其具有抗衰老等作用，下列关于二甲双肌的说法，正确的是（　　） A．属于无机化合物 B．相对分子质量为129g C．由碳、氢、氮三种元素组成 D．氢元素质量分数最大 【答案】C 【解答】解：A．二甲双胍含碳元素，属于有机化合物，不属于无机化合物，故A错误； B．相对分子质量的单位是“1”，通常省略不写，不是“g”，故B错误； C．由化学式可知，二甲双胍由碳、氢、氮三种元素组成，故C正确； D．碳、氢、氮元素的质量比为（12×4）：（1×11）：（14×5）＝ 48：11：70，则氮元素的质量分数最大，故D错误； 故选：C。 8. H2S是一种大气污染物。工业上用生物法处理H2S的原理如下： 反应1：H2S+Fe2（SO4）3═S↓+2FeSO4+H2SO4 反应2：4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO4）3+2H2O （1）该脱硫过程在 （填“酸性”或“碱性”）条件下进行。 （2）硫杆菌存在时，FeSO4溶液与氧气、硫酸反应的速率是无菌时的5×106倍，该菌的作用是 。 （3）依据图1和图2判断，硫杆菌最适宜的溶液温度和pH分别为： 、 。 【答案】（1）酸性； （2）催化作用； （3）30℃；2.0。 【解答】解：（1）由反应1可知，反应生成了H2SO4，硫酸溶液呈酸性，所以该脱硫过程在酸性条件下进行； （2）硫杆菌存在时，FeSO4溶液与氧气、硫酸反应的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是催化作用，可以加快反应速率； （3）依据图1和图2判断，使用硫杆菌最适宜的条件为溶液温度在30℃左右，pH在2.0左右，该条件下亚铁离子氧化速率最快。 故答案为：（1）酸性； （2）催化作用； （3）30℃；2.0。 9. 甲醇（CH3OH）等液体燃料被形象地称为“液态阳光”，以甲醇作为新型燃料来代替传统的煤、石油和天然气，其原理如图所示。 （1）第②步将二氧化碳转化为燃料甲醇，该步反应 （填“是”或“不是”）化合反应，甲醇中碳元素与氢元素的质量比为 。 （2）利用上述方法合成甲醇（CH3OH）时，若碳元素全部来自二氧化碳，则理论上，制取16吨甲醇需要消耗二氧化碳的质量是 吨。 【答案】（1）不是；3：1； （2）22。 【解答】解：（1）第②步将二氧化碳转化为燃料甲醇的原理是二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲醇和水，生成物有两种，因此该反应不属于化合反应，甲醇中碳元素与氢元素的质量比为12：（1×4）＝3：1；故答案为：不是；3：1； （2）由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类及其质量不变。设需要消耗二氧化碳的质量为x，则： 16tx x＝22t 故答案为：22。 10. 科学界对二氧化碳的探索推动了近代化学的发展，以下是三位科学家的经典研究： 【资料一】海尔蒙特（1630年）在洞穴探险时，发现烛火靠近地面会熄灭，而高处却能正常燃烧，后来被证实是二氧化碳。 【资料二】布莱克（1754年）通过煅烧石灰石、生石灰与水反应、熟石灰与二氧化碳反应的系列实验，建立了钙化合物的转化循环（如图）。 【资料三】普利斯特里（1772年）在研究啤酒发酵时，发现了溶于水的二氧化碳，并通过实验证明：向水中通入二氧化碳，水会产生酸甜的口感，由此发明了碳酸水。 请结合资料回答： （1）根据海尔蒙特的发现，可推测二氧化碳具有的性质是 。 （2）布莱克建立的钙化合物转化循环中，属于化合反应的是 （选填图中序号）。 （3）二氧化碳的溶解度与温度、气压有关，通常1体积水能溶解1体积的二氧化碳，生产汽水等碳酸饮料时，常通过 的方法来溶解更多的二氧化碳。 【答案】（1）二氧化碳的密度比空气大，不燃烧、也不支持燃烧； （2）②； （3）降温加压。 【解答】解：（1）“海尔蒙特（1630年）在洞穴探险时，发现烛火靠近地面会熄灭，而高处却能正常燃烧，后来被证实是二氧化碳”，根据海尔蒙特的发现，可推测二氧化碳具有的性质是二氧化碳的密度比空气大，不燃烧、也不支持燃烧；故答案为：二氧化碳的密度比空气大，不燃烧、也不支持燃烧； （2）①是碳酸钙转化为氧化钙和二氧化碳，属于分解反应；②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，属于化合反应；③是氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，不属于化合反应；故答案为：②； （3）气体的溶解度随着温度的升高而减小，随着压强的增大而增大，因此生产汽水等碳酸饮料时，常通过降温加压的方法来溶解更多的二氧化碳；故答案为：降温加压。 11. 金属注射成型是一种精密器件的制造技术。某种制备铁镍合金器件的主要工序如图1。 （1）①制铁粉：。 ②制纯镍粉：，示意图如图2，则温度较高的是 （填“a”或“b”）区。 ③将铁粉、纯镍粉与石蜡粘结剂混合，制成原料颗粒。 （2）烧结：需在氮气环境下进行的原因是 。 （3）渗碳：通过渗碳技术可优化产品性能。对比图3中不同温度下含碳量随渗层深度变化的曲线，某精密器件渗碳需要达到渗层深度为1.0mm、含碳量为0.6%的要求，图3三个温度中最适合的是 ℃。 【答案】（1）a。 （2）防止高温下铁、镍被空气中的氧气氧化。 （3）1000。 【解答】解：（1）Ni（CO）4分解反应需要温度更高，合成Ni（CO）4的温度较低，故结合题图2工艺分区，a区为高温区。 （2）铁、镍都属于活泼金属，烧结过程需要加热，高温下金属易与空气中的氧气发生氧化反应，生成金属氧化物，损坏产品、降低合金品质。氮气化学性质稳定（不活泼），作保护气。 （3）渗层深度1.0mm时，含碳量恰好为0.6%。对照曲线：找到横坐标1.0mm处，对应纵坐标0.6%的那条曲线，即为目标温度。结合题图数据，满足该条件的温度为1000℃。 故答案为：（1）a。 （2）防止高温下铁、镍被空气中的氧气氧化。 （3）1000。 12. 陶瓷是我国传统无机非金属材料，普通陶瓷主要由黏土（主要成分为二氧化硅、氧化铝）烧制而成。新型发光陶瓷是将高科技蓄光材料融入传统陶瓷釉料中，经高温烧制，使原料矿物结构发生改变而制成。它可以吸收并储存光能，在阴暗环境中会自行发光，广泛应用于装饰、应急指示等领域。其简易生产流程为：陶瓷坯料（黏土为主）加水混合→练泥搅拌→塑形→施釉（混入蓄光材料）→高温烧制→成品。 （1）陶瓷原料中含有二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3），物质分类上二者均属于 。 （2）练泥工序中，要不断搅拌坯料与水，该操作除了使原料混合均匀外，还能排出坯料内部的 ，防止成品出现气孔、开裂等缺陷。 （3）生产蓄光材料需要在稀有气体环境中进行，这是利用稀有气体化学性质 （填“稳定”或“不稳定”）的特点。 【答案】（1）氧化物； （2）空气； （3）稳定。 【解答】解：（1）二氧化硅、氧化铝均由两种元素组成且其中一种为氧元素，二者都属于氧化物； （2）搅拌可排出坯料内部的空气，避免烧制后成品产生气孔、开裂； （3）稀有气体化学性质稳定，可用作保护气隔绝空气。 故答案为：（1）氧化物； （2）空气； （3）稳定。 13. 如图所示为空间站的水气整合系统，其中“氧气生成系统”能电解水，产生氢气和氧气；另一个“废气处理模块”能使氢气和航天员呼吸产生的二氧化碳在高温高压和催化剂参与下反应生成液态水和甲烷气体（化学式为CH4）。 （1）写出“废气处理模块”中发生的反应的化学方程式： 。 （2）水气整合系统中可循环利用的物质是 （写化学式）。 （3）已知某时段呼吸产生的二氧化碳的质量为4.4克，产生的甲烷气体中的碳元素的质量为 克。 【答案】（1）CO2+4H22H2O+CH4。 （2）H2O。 （3）1.2。 【解答】解：（1）“废气处理模块”中，一定条件下，二氧化碳和氢气反应生成甲烷和水，发生的反应的化学方程式：CO2+4H22H2O+CH4。 故答案为：CO2+4H22H2O+CH4。 （2）水气整合系统中可循环利用的物质是水（水既是反应物也是生成物）。 故答案为：H2O。 （3）由反应的化学方程式CO2+4H22H2O+CH4可知，二氧化碳中的碳元素完全转化到甲烷中，产生的甲烷气体中的碳元素的质量与二氧化碳中碳元素质量相等，产生的甲烷气体中的碳元素的质量为4.4g100%＝1.2g。 故答案为：1.2。 14. 硅藻土是一种需要百万年地质沉积的硅质沉积岩，属于不可再生资源，含有二氧化硅、氧化铁、氧化铝、有机物等成分。它具有轻质多孔结构，可用作酒类、饮用水、油类等的过滤材料，也可用作保温材料，还用于化学反应的催化剂载体等。 （1）图1是硅藻土吸附模型。它对饮用水中悬浮物、重离子等吸附过程属于 （选填“物理”或“化学”）变化。 （2）工业上常通过改性与成分优化来改善其功能。 方法1： 在硅藻土中加入稀盐酸，处理其中的氧化铁和氧化铝。请写出该方法中的一个化学反应方程式 。 方法2： 利用高温焙烧去除硅藻土中的有机物，这是利用了大部分有机物易挥发、 等特点。 方法3： 在其中加入纳米零价铁（nZVI）增加对硅藻土的还原能力和吸附性。纳米零价铁（nZVI）能与CuCl2反应。请根据图2中电子（e﹣）转移方向的特点分析：Fe+CuCl2＝FeCl2+Cu反应中还原剂是 。 （3）从环境保护和资源可持续利用的角度，提一条合理使用硅藻土资源的建议： 。 【答案】（1）物理； （2）方法1：Fe2O3+6HCl ＝ 2FeCl3+3H2O（或 Al2O3+6HCl ＝ 2AlCl3+3H2O）； 方法2：易分解（或热稳定性差）； 方法3：Fe（或铁）； （3）合理规划开采量，提倡回收再利用（答案不唯一）； 【解答】解：（1）硅藻土通过多孔结构吸附水中杂质，未生成新物质，属于物理变化，故答案为：物理； （2）方法1：稀盐酸可与氧化铁反应生成氯化铁和水，化学方程式为 Fe2O3+6HCl ＝ 2FeCl3+3H2O；或与氧化铝反应：Al2O3+6HCl ＝ 2AlCl3+3H2O，故答案为：Fe2O3+6HCl ＝ 2FeCl3+3H2O（或 Al2O3+6HCl ＝ 2AlCl3+3H2O）； 方法2：高温下有机物因热稳定性差而分解或挥发，从而被去除，故答案为：易分解（或热稳定性差）； 方法3：由图2电子从Fe流向Cu2⁺可知，Fe失去电子作还原剂，故答案为：Fe（或铁）； （3）为实现可持续利用，应合理规划开采量，提倡回收再利用或研发人工合成替代品，故答案为：合理规划开采量，提倡回收再利用（答案不唯一）； 15. 若全球持续变暖，可能面临大量物种消失、能源危机及海平面上升等问题。科学家设计了一种如图甲的“水上漂浮房”来应对这种变化，“水上漂浮房”是由可回收的木材、金属、塑料、布和其他材料做成，这种浮房设有立体农业园，内有肥沃土壤，养有家禽等，所需电能由太阳能电池板和风力发电机提供。 （1）“水上漂浮房”中所有生物与非生物的物质与能量共同构成一个 。 （2）太阳能电池中不可缺少的材料之一是硅，利用石英砂（主要成分二氧化硅）在无水、无氧的环境中生产硅的示意图如图乙。下列说法错误的有 。（提示：） A.M的化学式是H2O B.流程图中最后一步硅元素化合价升高 C.为达到绿色化学和节约资源的目的，可重复利用的物质有H2和HCl D.制备过程要求无水、无氧，可能是防止制备过程中某些物质与水、或氧气反应 （3）根据发电机工作的原理，推测风力发电机内部必备的组成是电磁体和 。 （4）如果太阳能电池板输出的电压为110伏，供给一盏“220V 40W”的白炽灯使用，不计灯丝电阻的变化，则白炽灯的实际功率是 瓦。 【答案】（1）生态系统； （2）AB； （3）线圈； （4）10。 【解答】解：（1）从生态学角度分析，“水上漂浮房”中所有生物与非生物的物质与能量共同构成一个生态系统； （2）A、根据流程图和质量守恒定律可知，SiHCl3和氢气在1084℃的条件下反应生成硅和氯化氢，物质M的化学式为HCl，故符合题意； B、流程图中最后一步的化学方程式为：，根据体例物中元素化合价代数和为零，反应物中SiHCl3中氢元素显+1，氯元素显﹣1，硅元素的化合价为+2，生成物为硅单质，硅元素的化合价为0，硅的化合价降低，故符合题意； C、既是反应物，也是生成物的物质可以循环使用，所以可重复使用的物质是H2和HCl，故不符合题意； D、氢气遇到氧气加热可能会爆炸，所以制备过程无氧气，制备过程无水，可能是防止制备过程中某些物质与水反应，故不符合题意； （3）发电机的基本结构：定子（电磁铁）、转子（线圈），故风力发电机内部必备的组成是电磁体和线圈； （4）灯泡的电阻：；电压为110伏时，灯泡的实际功率：。 故答案为： （1）生态系统； （2）AB； （3）线圈； （4）10。 16. 大气中二氧化碳含量的迅速增加已被认为是全球变暖的主要因素。 （1）图1表示吸收工业尾气中二氧化碳气体的一种传统方法： ①生成的X固体是 。 ②反应器中，氢氧化钠溶液喷成雾状可以使反应更充分。在科学中有很多“通过增大表面积以提高物质反应或交换效率”的例子，如人体的肺部有数量众多的肺泡可以提高气体交换效率，请你再举一个类似的例子： 。 （2）目前科学家正在研究“液态阳光技术”，以甲醇作为新型燃料来代替传统的煤、石油和天然气，其原理如图2所示。通过该技术，将太阳能转化为 能贮存在甲醇中。请你说出“液态阳光技术”的一个优点： 。 【答案】（1）①碳酸钙；②人体的小肠内有数量众多的小肠绒毛可以提高吸收营养物质的效率（答案不唯一）； （2）化学；利用二氧化碳为原料（答案不唯一）。 【解答】解：（1）正常情况下，大气中二氧化碳的含量能保持相对稳定，主要是因为植物的光合作用能吸收大量的二氧化碳气体； （2）①氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠，生成的X固体是碳酸钙。 ②反应器中，氢氧化钠溶液喷成雾状可以使反应更充分。在科学中有很多“通过增大表面积以提高物质反应或交换效率”的例子，如将煤制成蜂窝煤； （3）通过该技术，将太阳能转化为化学能贮存在甲醇中。“液态阳光技术”的一个优点：利用二氧化碳为原料（答案不唯一）； 故答案为：（1）①碳酸钙；②人体的小肠内有数量众多的小肠绒毛可以提高吸收营养物质的效率（答案不唯一）； （2）化学；利用二氧化碳为原料（答案不唯一）。 17. 尿素是农业生产中常用的高效氮肥，含氮量高、对土壤友好，广泛用于各类农作物。2026年我国多地推广绿色低碳合成尿素工艺，如图为利用天然气清洁制备尿素的主要流程。 （1）设备Ⅰ中，将空气加压降温液化后再升温，先逸出氮气，剩余以氧气为主的气体。该分离方法利用的是空气中各成分 不同。 （2）设备Ⅲ中产生CO2和H2两种物质，据流程图判断进入设备Ⅳ的物质应是 ，理由为 。 【答案】（1）沸点； （2）氢气；设备Ⅳ为合成氨设备，合成氨的反应物是氮气和氢气。 【解答】解：（1）设备Ⅰ若使用空气冷冻分离法分离氧气，利用的原理是氧气和其它物质的沸点不同。 （2）设备Ⅲ中CO会与H2O发生反应，产生CO2和H2并分离，根据流程图进入设备Ⅳ的是氢气，是因为一定条件下氮气和氢气反应生成氨气。 故答案为：（1）沸点； （2）氢气；设备Ⅳ为合成氨设备，合成氨的反应物是氮气和氢气。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $