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2.5物質(zhì)的轉(zhuǎn)化【知識網(wǎng)絡(luò)】【知識掌握】1、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律非金屬單質(zhì)——化合物S+O2=點燃=SO2(刺激性,有毒,污染空氣)4P+5O2=點燃=2P2O5(除去空氣中少量氧氣)C+O2=點燃=CO2(氧氣充足)2C+O2==2CO(氧氣不充足)某些非金屬氧化物+H2O——酸CO2+H2O=H2CO3(CO2通入紫色石蕊實驗變紅色,加熱又變紫色)SO2+H2O=H2SO3SO3+H2O=H2SO4金屬單質(zhì)——化合物2Mg+O2=點燃=2MgO(發(fā)出耀眼強光,生成白色固體)2Cu+O2=加熱=2CuO(紅色的銅在空氣中加熱變黑色)2Fe+2O2=點燃=Fe3O4(火星四射,生成黑色固體)某些金屬氧化物+H2O——堿CaO+H2O=Ca(OH)2K2O+H2O=2KOHCuO、Fe2O3不能,因為對應(yīng)的堿不溶金屬單質(zhì)+非金屬單質(zhì)——鹽或金屬氧化物Fe+S==加熱=FeS2Fe+3Cl2=加熱=2FeCl3化合物間相互轉(zhuǎn)化規(guī)律:*任何酸和堿都能發(fā)生中和反應(yīng)*任何碳酸鹽和酸都能反應(yīng)生成CO2↑*鹽+鹽、鹽+堿的反應(yīng)中,反應(yīng)物必須可溶,且要滿足復(fù)分解反應(yīng)的條件(生成物種有氣體,水或沉淀)*鹽+金屬的反應(yīng)中,反應(yīng)的鹽必須是可溶的。因此一些非常活潑能夠跟水發(fā)生發(fā)應(yīng)的金屬(K、Ca、Na等)不符合要求2、金屬的冶煉常見還原劑:C、CO、H2C+2CuO=加熱=2Cu+CO2↑H2+CuO=加熱=Cu+H2O3CO+Fe2O3=高溫=2Fe+3CO2C:黑色固體逐漸變?yōu)榧t色,澄清石灰水變渾濁H2:試管內(nèi)黑色粉末變紅色,試管口出現(xiàn)水珠步驟:實驗開始時先通入H2,一段時間后再加熱(防止氫氣與空氣混合加熱時試管爆裂);實驗結(jié)束后,先熄滅酒精燈,繼續(xù)通入H2,直到試管冷卻為止(防止灼熱的銅被空氣中的氧氣氧化成氧化銅)提示:試管口要略低于試管底,防止反應(yīng)生成的水倒流。導(dǎo)管貼試管上壁伸入試管底部CO:最好在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。實驗時應(yīng)該先通一會CO,以排除試管中的空氣,防止CO與空氣混合加熱時引起爆炸。多余的CO不能直接排到空氣中,應(yīng)對著火焰燒掉(實驗裝置末端設(shè)置點燃的酒精燈燃燒尾氣)【例題精析】例1.下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能實現(xiàn)的是()A.CO2→H2OH2CO3 B.Fe2O3C.S→△+FeFeS D.CuO→+H2例2.“碳中和”是指一定時間內(nèi)CO2的排放量與吸收量基本相當(dāng)。CO2的捕集、利用是實現(xiàn)“碳中和”的重要途徑我國力爭在2060年前實現(xiàn)“碳中和”,體現(xiàn)了中國對解決氣候問題的大國擔(dān)當(dāng)。CO2與H2在一定條件下轉(zhuǎn)化為CH4(反應(yīng)過程如圖所示,虛線處部分中間產(chǎn)物略去),可實現(xiàn)CO2的再利用。以下說法合理的是()A.二氧化碳會造成空氣嚴(yán)重污染 B.MgO在上述轉(zhuǎn)化中質(zhì)量不變 C.上述反應(yīng)中的產(chǎn)物只有CH4 D.參加該反應(yīng)的CO2與H2分子個數(shù)之比是1:2例3.某同學(xué)在學(xué)習(xí)了物質(zhì)的化的規(guī)律后,給制了可以通過一步反應(yīng)制取ZnSO4的思維導(dǎo)圖,其中所選的物質(zhì)錯誤的是()A.①﹣Zn B.②﹣ZnCl2 C.③﹣H2SO4 D.④﹣Zn(OH)2例4.下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,不能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是()A.Cu→Cu(NO3)2 B.Cu(OH)2→CuO C.BaCl2→BaSO4 D.CaCO3→Ca(OH)2例5.亞硝酸鈉是實驗室常用的試劑,實驗室一般用亞硝酸鈉溶液與氯化銨溶液反應(yīng)來制取N2.N2的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定,但在一定條件下能與H2部分化合生成NH3.如圖為制取少量NH3的裝置(制取H2的裝置已略去):(1)請寫出圖中儀器B名稱:。(2)寫出C裝置的硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(3)結(jié)合本實驗裝置,證明確實有NH3生成的簡單方法以及實驗現(xiàn)象。(4)歸納與演繹是重要的科學(xué)方法,也是常用的學(xué)習(xí)方法。我們已經(jīng)學(xué)過實驗室制取氣體的反應(yīng)原理、制取與收集方法。請你歸納出實驗室制取氣體反應(yīng)的共同點:(填序號)。①需要加熱②使用催化劑③沒有氣體參加反應(yīng)④原料為純凈物⑤只生成一種氣體例6.在學(xué)習(xí)“金屬的冶煉”時,某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置測量氧化銅樣品中氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),實驗所取氧化銅樣品質(zhì)量為10克。(所含雜質(zhì)不參加反應(yīng))(1)該實驗利用了一氧化碳的性,玻璃管內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是;(2)甲同學(xué)的方法:先測出氫氧化鈉溶液的質(zhì)量為50克,待反應(yīng)完全后再次稱量,質(zhì)量為54.4克,請你計算樣品中氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(一氧化碳不與氫氧化鈉溶液反應(yīng))(3)乙同學(xué)的方法:先稱量出玻璃管及樣品的總質(zhì)量為m1,待反應(yīng)完全后再次稱量,質(zhì)量為m2,利用m1﹣m2的值,求出樣品中氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),其中m1﹣m2的值是指的質(zhì)量;(4)同學(xué)們查閱到CO除了具有可燃性、難溶于水等性質(zhì)外,還具有有毒性,因此,本實驗中還需對尾氣進(jìn)行處理,請你提出一種處理方法。例7.碳排放導(dǎo)致全球變暖,極端天氣事件增加。2020年9月22日,我國政府承諾:中國力爭于2060年前實現(xiàn)“碳中和“目標(biāo)。“碳中和”是指在一定時間內(nèi),通過植樹造林等途徑,抵消自身所產(chǎn)生的二氧化碳排放量,實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。(1)植物的光合作用是自然界消耗二氧化碳的最重要途徑之一,人們稱其為地球上最重要的能量轉(zhuǎn)化過程。請說出植物進(jìn)行光合作用時,其能量轉(zhuǎn)化是。(2)“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法,將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來進(jìn)行儲存和利用。在實際生產(chǎn)中,經(jīng)常用NaOH溶液來“捕捉”CO2,流程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)?!胺磻?yīng)、分離”過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)除了CaO+H2O═Ca(OH)2,還會發(fā)生另外一個反應(yīng),其化學(xué)方程式為,通過這兩個反應(yīng)可以讓NaOH循環(huán)利用起來。例8.工業(yè)生產(chǎn)中,含錳渣(主要成分為MnO2)、含鋅渣(主要成分為Fe、FeO、Fe3O4和ZnO)的處理方式主要是送水泥建材廠制磚或就地掩埋,這造成了資源的嚴(yán)重浪費。若進(jìn)行回收處理則可制成鋅、鐵微量元素肥,主要成分分別是ZnSO4、Fe2(SO4)3,該流程如圖甲所示。已知在催化劑的作用下:H2SO4+Fe3O4→FeSO4+Fe2(SO4)3+H2OH2SO4+FeSO4+MnO2→Fe2(SO4)3+MnSO4+H2O(1)操作Ⅳ的名稱為。(2)溶液A中一定含有的溶質(zhì)是。(3)如圖乙所示,pH值會影響錳鹽、鋅鹽的轉(zhuǎn)化率,為了達(dá)到高轉(zhuǎn)化率,又能節(jié)約操作Ⅲ中的降酸成本,操作Ⅱ中的適宜pH值為左右。【鞏固提高】一.選擇題(共10小題)1.向一定量稀鹽酸中分別加入足量的以下物質(zhì),下列圖象能正確描述對應(yīng)變化關(guān)系的是()A. B. C. D.2.現(xiàn)有鐵、氧化鐵、稀硫酸、氫氧化鈣、碳酸鈉溶液等五種物質(zhì),存在著如圖所示的相互反應(yīng)或轉(zhuǎn)化關(guān)系(圖中“﹣”表示兩端物質(zhì)間可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng).“→”表示物質(zhì)間存在相應(yīng)的轉(zhuǎn)化關(guān)系.)下列判斷合理的是()A.丙可能是碳酸鈉溶液 B.丁可能是氫氧化鈣溶液 C.乙必須通過置換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鐵 D.甲和丁的反應(yīng)一定是中和反應(yīng)3.下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)變,不能一步實現(xiàn)的是()A.CO2→CO B.H2O2→H2 C.CaCO3→CO2 D.S→SO24.下列制備物質(zhì)的設(shè)計中,理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟上合理的是()A.COCuOˉ△CO2→NaOH溶液Na2COB.Cu→AgNO3溶液Cu(NO3)2溶液C.Fe→點燃O2Fe2O3→稀硫酸Fe2(SO4D.CaO→H2OCa(OH)25.火柴頭原本是一種不被磁鐵吸引的物體,但火柴燒過后,卻能被磁鐵吸引,原因是很多火柴頭用氧化鐵著色,點燃后會與木棒中的碳反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三鐵和二氧化碳,由此作出的推斷不合理的是()A.Fe3O4與Fe2O3磁性不同,體現(xiàn)他們物理性質(zhì)不同 B.Fe3O4中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于Fe2O3 C.火柴頭燃燒的方程式為C+O2+6Fe2O3點燃ˉ4Fe3O4+CO2D.火柴頭不被磁鐵吸引的是因為不易被磁化6.NSR技術(shù)通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)NOx(氮氧化物)的儲存和還原,能有效降低柴油發(fā)動機在空氣中過量條件下的NOx排放。工作原理如圖所示,下列說法錯誤的是()A.吸收NOx(如NO、NO2等)的物質(zhì)是BaO B.CO2過多排放會引起溫室效應(yīng) C.上述工作圖中共有3種氧化物 D.該技術(shù)實現(xiàn)了NOx(如NO)氣體通過NSR技術(shù)轉(zhuǎn)化為N2,減少了對空氣的污染7.下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能通過一步反應(yīng)實現(xiàn)的是()A.Fe→FeS B.AgNO3→Ag C.CaCl2→CaCO3 D.Cu→Cu(OH)28.下列轉(zhuǎn)化能一步完成的是()①CO2→CO②HNO3→HCl③Cu(OH)2→CuO④Ca(OH)2→NaOH⑤Cl2→NaClA.①③④⑤ B.②③④⑤ C.①②④ D.②③④9.用鐵、氧化銅、稀硫酸三種原料制取銅單質(zhì),有下列兩種途徑:①Fe→稀硫酸H2→②CuO→稀硫酸CuSO4→用這兩種途徑制得相同質(zhì)量的銅時,下列敘述中符合實際實驗結(jié)果的是()A.消耗相同質(zhì)量的氧化銅 B.消耗相同質(zhì)量的鐵 C.消耗相同質(zhì)量的硫酸 D.生成硫酸鐵的質(zhì)量不相同10.某同學(xué)在學(xué)習(xí)了金屬及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律后,繪制了可以通過一步反應(yīng)制取MgSO4的思維導(dǎo)圖,其中所選用的物質(zhì)錯誤的是()A.①FeSO4+Mg B.②Mg(OH)2+Na2SO4 C.③MgO+H2SO4 D.④H2SO4+Mg(OH)2二.實驗探究題(共4小題)11.焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是一種常用的食品抗氧化劑,小金模仿化工生產(chǎn),用如圖裝置來制取Na2S2O5。已知:A中發(fā)生的反應(yīng)為:H2SO4(濃)+Na2SO3═Na2SO4+SO2↑+H2OB中發(fā)生的反應(yīng)為:Na2SO3+SO2═Na2S2O5(1)圖中盛放焦亞硫酸鈉的儀器名稱是;(2)寫出C中漏斗作用;(3)在實驗過程中,若滴加濃硫酸過快,會出現(xiàn)什么后果?。(4)該實驗開始滴加濃硫酸時,應(yīng)先除盡裝置內(nèi)的空氣,若忘記這一操作,新制取的Na2S2O5產(chǎn)品中會混有Na2SO4雜質(zhì),請分析原因。12.KMnO4是常用的強氧化劑,工業(yè)上以軟錳礦(主要成分MnO2)為原料,通過液相法生產(chǎn),即在堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4,分離后得到K2MnO4,再用惰性材料為電極電解K2MnO4溶液得到KMnO4,簡略生產(chǎn)過程如下:①2MnO2+O2+KOH═2K2MnO4+2H2O,②2K2MnO4+2H2O═2KMnO4+2KOH+H2↑;(1)生產(chǎn)過程中最好使用含MnO280%以上的富礦,因為MnO2含量最低的貧礦中A1、Si的氧化物含量較高,會導(dǎo)致KOH消耗量(填“偏高”或“偏低”),若其中Si的氧化物以SiO2的形式存在,且SiO2的化學(xué)性質(zhì)類似于CO2,請寫出SiO2和KOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為:。(2)在傳統(tǒng)工藝中得到K2MnO4后,向其中通入CO2制備KMnO4,化學(xué)反應(yīng)方程式為。3K2MnO2+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3,根據(jù)上述反應(yīng),從Mn元素的角度考慮KMnO4的產(chǎn)率最高為(精確到0.1%)。與該傳統(tǒng)工藝相比,電解法的優(yōu)勢是13.“引火鐵”(極細(xì)的鐵粉)是一種準(zhǔn)納米材料,它在空氣中可以自燃。如圖所示是用新制的四氧化三鐵與純凈干燥的氫氣制備“引火鐵”的裝置。請回答:(1)廣口瓶乙中盛放的物質(zhì)是。(2)加熱前,如何用實驗檢驗裝置中的空氣是否排盡?。(3)如果要制備16.8g“引火鐵”,被稀鹽酸反應(yīng)的鋅質(zhì)量可能為。(4)普通鐵粉不易燃燒,而“引火鐵”易自然,下列對此現(xiàn)象的認(rèn)識中,錯誤的是。A.“引火鐵”的自燃是吸熱反應(yīng)B.“引火鐵”的自燃一定是氧化反應(yīng)C.“引火鐵”的自燃需要達(dá)到它的著火點D.“引火鐵”比普通鐵粉更易與氧氣反應(yīng)14.為了測量某碳酸鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù),小明和小紅取該碳酸鈉溶液10克利用如圖所示裝置分別進(jìn)行實驗。(1)小明在碳酸鈉溶液中先滴加無色酚酞作為指示劑,然后再逐滴滴加稀鹽酸。①當(dāng)觀察到說明稀鹽酸和碳酸鈉剛好完全反應(yīng)。②當(dāng)恰好完全反應(yīng)時,消耗溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.3%的稀鹽酸10克,計算該碳酸鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(2)小紅直接往試管中滴加一定量的稀鹽酸,反應(yīng)結(jié)束后,錐形瓶中溶液增加a克。小紅將a克當(dāng)作生成二氧化碳質(zhì)量并計算碳酸鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),發(fā)現(xiàn)計算結(jié)
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