資源簡介

物質的轉化
【回顧】
圖10－1體現了初中階段所涉及的有關酸、堿、鹽的反應，我們可以通過此圖對酸、堿、鹽的反應做系統的認識。
圖10－1
此圖就目前的知識體系而言包括：兩列(金屬一列和非金屬一列)；四橫[①金屬＋非金屬(不包括氧氣)，②堿性氧化物＋酸性氧化物，③堿＋酸，④鹽＋鹽]；兩交叉[①堿性氧化物＋酸和酸性氧化物＋堿，②堿＋鹽和酸＋鹽]；兩環繞[①金屬＋鹽，②金屬＋酸]。(酸性氧化物：能與堿作用生成鹽和水的氧化物；堿性氧化物：能與酸作用生成鹽和水的氧化物)
1．“八圈圖”(圖10－1)中的每一類反應(每個箭頭)，要求都能列舉出2個左右所學的實例，達到舉一反三的學習效果。本書將部分重要反應的規律列舉如下，其他的反應可自行總結完成。
(1)酸性氧化物＋水―→含氧酸
CO2＋H2O===H2CO3
(2)酸性氧化物＋堿―→鹽＋水
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(3)堿性氧化物＋水―→堿
CaO＋H2O===Ca(OH)2
(4)堿性氧化物＋酸―→鹽＋水
CaO＋2HCl===CaCl2＋H2O
(5)酸＋堿―→鹽＋水
HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
(6)酸＋鹽―→新酸＋新鹽
HCl＋AgNO3===HNO3＋AgCl↓
(7)鹽＋堿―→新鹽＋新堿
CuCl2＋2NaOH===2NaCl＋Cu(OH)2↓
(8)鹽＋鹽―→新鹽＋新鹽
Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl
2．發生復分解反應的條件
復分解反應主要是酸、堿、鹽等化合物在溶液中發生的反應，這類反應的實質是化合物電離時生成的離子在溶液中相互之間發生了反應。當兩種物質在溶液中互相交換離子時，陰、陽離子結合生成難電離的物質，如沉淀、氣體或水等，就會使溶液中的這些離子明顯減少，反應就向著難電離的物質——沉淀、氣體或水的方向進行。
復分解反應發生的條件：當沒有酸作反應物時，參加反應的堿或鹽必須是可溶的。產物中一般要有氣體、沉淀或水等難電離的物質生成。
　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　“登高取物”游戲規則：梯子上下相鄰的物質之間能發生反應的游戲者可以上升一格，最終登頂者可以獲得“足球”獎勵。甲同學根據規則能順利獲獎，乙同學根據規則從CaCO3、CuSO4、KNO3、BaCl2中選擇合適物質填入①②兩處，也能順利獲獎。
圖10－2
(1)②是________。
(2)寫出圖中有CuO參加的一個反應的化學方程式：__________________________________。
[答案] (1)BaCl2　(2)CuO＋2HCl===
CuCl2＋H2O(或C＋
2CuO2Cu＋CO2↑)
(1)乙同學的最上邊是鐵，在所給的物質中與鐵反應的是硫酸銅；既能與硫酸銅反應，又能與硝酸銀反應，在所給的四種物質中只有氯化鋇符合該條件，故①是CuSO4，②是BaCl2。(2)氧化銅與鹽酸反應生成氯化銅和水，用觀察法配平，化學方程式是CuO＋2HCl=== CuCl2＋H2O；碳和氧化銅反應生成銅和二氧化碳，反應條件是高溫，用觀察法配平，化學方程式是C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
[方法點撥] 先知道游戲規則(條件)，再利用物質間相互反應的規律、金屬活動性等知識綜合考慮本題的答案。
例2　如圖10－3甲是初中化學常見物質之間的轉化關系(反應條件及部分反應物、生成物已省略)。其中A、H、I、J、K是單質，A、H、D、G常溫下是氣體。
圖10－3
請回答：
(1)B的化學式是________。
(2)反應C→B的基本反應類型是_________________________。
(3)如果反應I→J的現象是固體粉末由黑色變為紅色，則反應的化學方程式為________________________。如果反應G→K的現象是固體粉末由紅色變為黑色，則反應的化學方程式為____________________________________。
(4)反應E→F中可觀察到有白色沉淀產生，充分反應后過濾，向濾液中滴加稀鹽酸，產生氣體的體積(V氣)與所加稀鹽酸的體積(V稀鹽酸)的關系如圖乙所示。由此可推知上述濾液中含有的溶質是__________________(以鈉的化合物表示)。
[答案] (1)H2O　(2)分解反應　(3)2CuO＋C2Cu＋CO2↑　3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　(4)碳酸鈉和氫氧化鈉
[方法點撥] A和H與B能相互轉化，則B可能是水；B能和H互相轉化，且H是氣體單質，則H可能是氧氣；C能轉化生成水，且C能與D互相轉化，D和F能互相轉化，F由E和Ca(OH)2反應生成，則F可能是碳酸鈣，D可能是二氧化碳，則C可能是碳酸，由氧氣生成的G能與二氧化碳互相轉化，則G可能是一氧化碳，二氧化碳能與E互相轉化，且E能與Ca(OH)2反應生成碳酸鈣，則E可能是碳酸鈉，I是單質可轉化為二氧化碳，則I是碳，A和I都可以轉化為J，則J可能是Fe或Cu等金屬單質。將各物質代入框圖檢驗，符合。
1．下列各組變化中，每個轉化在一定條件下均能一步實現的是(　　)
圖10－4
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
2．比較歸納是科學學習中的常用方法。若以下的物質轉化都由一步反應完成：(1)Zn→ZnCl2，(2)Zn(OH)2→ZnCl2，(3)ZnCO3→ZnCl2則(　　)
A．三種轉化發生的都是復分解反應
B．三種轉化都必須加入鹽酸才能完成
C．只有(2)發生了中和反應
D．三種轉化的生成物中都有水
3．如圖10－5是物質的分類及部分轉化關系圖，有關說法不正確的是(　　)
圖10－5
A．由空氣制取氧氣屬于轉化a
B．轉化c一定是化學變化
C．轉化c中一定有元素的化合價發生改變
D．轉化b一定是化學變化
4．X、Y、Z、W、Q均為含氮的化合物，在一定條件下，將發生如下轉換關系，注意反應式未配平。則這五種化合物中氮元素的化合價由高到低的順序為(　　)
①X―→W＋O2　
②Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W
③Y＋SO2―→Z＋SO3　
④Q＋Y―→Z＋H2O
⑤X＋Cu＋H2SO4(濃)―→Cu2＋＋Y＋SO42－
A．X、Y、Z、W、Q B．X、Z、Y、Q、W
C．X、Y、W、Z、Q D．W、X、Z、Q、Y
5．黃岡提前招生由Mg(OH)2和MgO組成的混合物，測得其中含鎂元素的質量分數為48%。取該混合物10 g，將其投入110 g的稀硫酸中恰好完全反應，所得溶液中溶質的質量分數為(　　)
A．12% B．24% C．20% D．30%
6．黃岡模擬在氯化亞鐵和氯化銅的混合溶液中加入鋅粉，下列說法中不正確的是(　　)
A．若反應完成后鋅有剩余，則溶液中有Zn2＋，無Cu2＋，可能有Fe2＋
B．若反應完成后鋅有剩余，則溶液中有Zn2＋，沒有Cu2＋和Fe2＋
C．若反應完成后鋅無剩余，溶液中若有Cu2＋，則一定有Fe2＋
D．若反應完成后鋅無剩余，溶液中若無Cu2＋，則可能有Fe2＋
7．向一定質量CaCl2和HCl的混合溶液中，逐滴加入Na2CO3溶液。反應過程中產生氣體或沉淀的質量與加入的Na2CO3溶液的質量關系如圖10－6所示。下列說法錯誤的是(　　)
圖10－6
A．OE段發生反應的化學方程式：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
B．PF段有沉淀生成
C．G點溶液的pH>7
D．反應過程有氣體和沉淀生成，不遵循質量守恒定律
8．如圖10－7給出三種物質，如果按概率統計，它們之間應該有六種相互轉化的可能。請回答下列問題。
圖10－7
(1)不可能實現的轉化關系是______(填序號)。
(2)反應④可選擇反應：H2S＋CuSO4―→H2SO4＋CuS來實現。依據復分解反應的規律，生成物CuS必須具備的特性是________________________________________、
______________。
(3)其余可實現的轉化關系有________(填序號)，可通過________(填反應類型)來實現，理由是________________________________________________________________________。
9．甲、乙、丙、丁是初中科學中的常見物質，它們是由H、O、Cl、Fe、Na五種元素中的一種或幾種組成的，其轉化關系如圖10－8所示。請根據要求用化學式填空。
(1)若甲是金屬單質，則乙可能為________；若甲為非金屬單質，則乙可能為________。
(2)若丙和丁分別是氫氧化鐵和氯化鈉，甲為含氯化合物，則甲是________，乙是________。
圖10－8
10．A～H是初中科學常見的物質，它們之間的關系如圖10－9所示(“→”表示物質間的轉化關系，“—”表示兩端物質能發生化學反應)。虛線圈中的兩種物質類別相同，A的濃溶液具有吸水性，在實驗室常用作干燥劑；C可用來改良酸性土壤；D廣泛應用于肥皂、石油、造紙、紡織和印染等工業，在生活中可用來去除油污；E的水溶液為淺綠色，F可與生石灰、水配制成具有殺菌作用的波爾多液；A的稀溶液與G發生復分解反應生成F與H。
圖10－9
(1)寫出化學式：B________，F________。
(2)寫出C轉化為D的化學方程式：
________________________________________________________________________。
(3)寫出A的稀溶液與G發生反應的化學方程式：________________________________________________________________________；
F轉化為E反應的基本類型是____________。
(4)分類觀是化學的核心觀念之一，以上8種物質沒有涉及的物質類別是________。
11．有一包白色粉末，可能是氯化鈉、無水硫酸銅、氯化鎂、硫酸鈉、碳酸鈉中的若干種混合物。現做如下實驗進行所含成分的判斷。
(1)取少量粉末加水溶解得無色溶液，說明白色粉末中肯定不含____________。
(2)在上述溶液中加燒堿溶液看不到變化，說明____________________。
(3)另取少量固體，加入鹽酸中看不到任何現象，說明____________________。
(4)若最終要判斷出存在的物質，應另取少量固體，加入適量水配成溶液，再加入__________________，根據________________的現象，可以確定硫酸鈉的存在；將沉淀過濾，向濾液中加入__________________，根據______________的現象，可以確定氯化鈉的存在。有關反應的化學方程式為________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．學習科學要求熟悉物質的性質以及物質之間的相互轉化。如圖10－10所示框圖中的物質均為初中科學中的常見物質，其中甲、乙、丙、丁、戊均為單質，常溫下，丁為黑色固體，戊為紫紅色金屬。農業上常用F改良酸性土壤。常溫下，G是一種具有刺激性氣味的氣體，其水溶液顯堿性，工業上用甲和丙化合制備G。(部分生成物及反應條件已省略)
圖10－10
(1)寫出A、F和G的化學式：A__________，F________，G________。
(2)寫出高溫條件下B分解為C和D的化學方程式：________________________________________________________________________。
(3)寫出H和E在加熱條件下生成C和戊的化學方程式：________________________________________________________________________。
13．碳酸鎂晶須(MgCO3·nH2O，n＝1～5的整數)廣泛應用于冶金、耐火材料及化工產品等領域。為測定碳酸鎂晶須中n的值，學習小組設計了如圖10－11所示裝置并進行了3次實驗。(不考慮稀鹽酸揮發)
[查閱資料]
a．碳酸鎂晶須受熱分解，生成3種氧化物；
b．相對分子質量：Mr(MgCO3)＝84、Mr(H2O)＝18、Mr(MgO)＝40、Mr(CO2)＝44。
圖10－11
[實驗步驟]
①________________________________________________________________________；
②準確稱取3.45 g MgCO3·nH2O放在B裝置中，連接儀器；
③打開彈簧夾a，鼓入一段時間空氣，稱量C裝置的質量；
④關閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產生氣體為止；
⑤打開彈簧夾a，________________________________________________________________________；
⑥準確稱量C裝置的質量(如下表)；
編號 1 2 3
實驗前/g 228.00 228.00 228.00
實驗后/g 229.10 229.11 229.09
⑦重復上述步驟；
⑧根據數據進行計算。
[實驗分析及數據處理]
(1)A裝置中盛放的溶液是______________，其目的是_________________________________。
(2)D裝置的作用是______________________________________________。
(3)計算碳酸鎂晶須中的n值。(要有計算過程)
[實驗反思]
(4)實驗結果與理論值有偏差，可以在B、C之間增加一個______________裝置以減小誤差。
(5)下列選項中，會造成實驗結果偏大的是________；偏小的是________。
①反應結束后，沒有通空氣　②稱量C裝置前，沒有通空氣　③沒有A裝置　④沒有D裝置
答案
1．B　 ①中氧化銅和硫酸反應生成硫酸銅和水，硫酸銅和鐵反應生成硫酸亞鐵和銅，銅和氧氣在加熱的條件下反應生成氧化銅，每一步轉化在一定條件下均能一步實現；②中水不能與其他物質反應生成過氧化氫，過氧化氫也不能直接轉化為氫氣；③中一氧化碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳通過光合作用轉化為氧氣，碳不充分燃燒生成一氧化碳。
2．C　 Zn→ZnCl2，鋅與稀鹽酸或與氯化銅反應都可轉化為氯化鋅，屬于置換反應。鋅與氯化銅可反應生成氯化鋅，不需加入鹽酸。(1)中發生的反應是置換反應；(2)中氫氧化鋅與稀鹽酸反應可生成氯化鋅，屬于酸和堿的反應，是中和反應；(3)中發生的反應是碳酸鋅與稀鹽酸的反應，屬于復分解反應。鋅與稀鹽酸生成氫氣和氯化鋅，與氯化銅溶液反應生成氯化鋅和銅，沒有水生成。
3．D
4．C　 由①X―→W＋O2可知，氧元素化合價升高，則X中氮元素化合價降低，得出X中氮元素的化合價高于W，即氮元素化合價X＞W；由③Y＋SO2―→Z＋SO3可知，硫元素化合價升高，則Y到Z氮元素化合價必降低，即氮元素化合價Y＞Z；分析②Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W可知，W中氮元素化合價介于Z和Y之間，結合氮元素化合價Y＞Z，所以氮元素化合價Y＞W＞Z；分析④Q＋Y―→Z＋H2O可知，Z中氮元素化合價介于Q和Y之間，結合Y＞W＞Z，所以氮元素化合價Y＞W＞Z＞Q；由⑤X＋Cu＋H2SO4(濃)―→ Cu2＋＋Y＋SO42－可知，銅元素化合價升高，則X到Y氮元素化合價必降低，則有氮元素化合價 X＞Y。所以綜合上述分析，可得出結論：氮元素化合價X＞Y＞W＞Z＞Q。
5．C　
6．A　 若反應完成后鋅有剩余，說明溶液中的Cu2＋和Fe2＋全部參加了反應，則溶液中有Zn2＋，無Cu2＋和Fe2＋。
7．D　 根據反應的先后，加入的碳酸鈉先與鹽酸反應，把鹽酸消耗完了，才開始與氯化鈣反應，生成沉淀，最后到達F點說明氯化鈣已經反應完了。OE段是碳酸鈉和稀鹽酸反應；PF段是氯化鈣和碳酸鈉反應，有碳酸鈣沉淀生成；G點時碳酸鈉過量，所以溶液的pH>7；化學反應一定遵循質量守恒定律。
8．(1)⑤⑥
(2)難溶于水　不溶于稀硫酸
(3)①②③　復分解反應　兩種化合物相互交換成分，生成了兩種新的化合物
(1)酸與堿之間不可能相互轉化，故⑤⑥不能實現。(2)復分解反應發生的條件是有沉淀、水或氣體生成。CuS不可能是氣體，也不可能是水，只可能是不溶于水也不溶于硫酸的沉淀。
9．(1)HCl(合理即可)　Fe2O3
(2)FeCl3　NaOH
10．(1)HCl(合理即可)　CuSO4
(2)Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH
(3)H2SO4＋CuO===CuSO4＋H2O
置換反應
(4)單質
A的濃溶液具有吸水性，因此A是H2SO4；C可用來改良酸性土壤，因此C是Ca(OH)2；D廣泛應用于肥皂、石油、造紙、紡織和印染等工業，在生活中可用來去除油污，因此D是NaOH；F可與生石灰、水配制成具有殺菌作用的波爾多液，因此F是CuSO4；虛線圈中的兩種物質類別相同，因此E是鹽，其水溶液為淺綠色，CuSO4可轉化為E，因此E是FeSO4；B是酸，硫酸可以和氯化鋇反應生成鹽酸，因此B是HCl，稀硫酸可以和G發生復分解反應生成CuSO4和H，H、G是不屬于酸、堿、鹽的化合物，因此H、G是氧化物，G是CuO，H是H2O，代入分析，均符合。
11．(1)無水硫酸銅　
(2)不含氯化鎂
(3)不含碳酸鈉
(4)硝酸鋇溶液和稀硝酸　產生白色沉淀
硝酸銀溶液和稀硝酸　產生白色沉淀
Ba(NO3)2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaNO3、
AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3
(1)硫酸銅在溶液中顯藍色，而粉末加入水中得到的是無色溶液，說明白色粉末中肯定不含無水硫酸銅。(2)根據氫氧化鈉會與氯化鎂反應生成氫氧化鎂白色沉淀，加入氫氧化鈉后沒有現象，說明不含氯化鎂。(3)碳酸鹽和鹽酸反應會生成氣體，在固體中加入鹽酸沒有現象，說明不含碳酸鈉。(4)檢驗硫酸根離子，常加入硝酸酸化的鋇鹽，只要出現白色沉淀，就可以證明硫酸根離子的存在；檢驗氯離子，常加入硝酸酸化的硝酸銀，只要出現白色沉淀，就可以證明氯離子的存在。
12．(1)H2O　Ca(OH)2　NH3
(2)CaCO3CaO＋CO2↑　
(3)CuO＋COCu＋CO2
(1)物質G是具有刺激性氣味的氣體，且溶液呈堿性，可判斷為氨氣，則甲、丙分別為氫氣和氮氣；結合框圖中A通電生成甲和乙可知，A為水、甲為氫氣，則乙為氧氣；丁為黑色單質，可推測丁為木炭或鐵粉，結合框圖，可推測C為二氧化碳或鐵的氧化物；而C又為B高溫分解的產物，則可判斷C為二氧化碳、丁為木炭、B為碳酸鈣、D為氧化鈣、F為改良酸性土壤的氫氧化鈣，戊為紫紅色金屬銅，則H為黑色氧化銅；E為二氧化碳在高溫下與木炭生成的一氧化碳；代入框圖檢驗，均符合。(2)碳酸鈣在高溫下，可分解生成二氧化碳和氧化鈣。(3)H和E發生的反應為一氧化碳在加熱的條件下還原氧化銅，生成銅和二氧化碳。
13．[實驗步驟] ①檢查裝置氣密性
⑤緩緩鼓入空氣
[實驗分析及數據處理]
(1)NaOH(濃)溶液　吸收鼓入空氣中的二氧化碳
(2)防止空氣中的CO2進入C裝置，造成誤差
(3)解：3次實驗C裝置增重分別為：229.10 g－228.00 g＝1.10 g；229.11 g－228.00 g＝1.11 g；229.09 g－228.00 g＝1.09 g，平均增重為＝1.1 g。
MgCO3·nH2O～CO2
84＋18n 44
3．45 g 1.1 g
＝　n＝3
答：碳酸鎂晶須中n的值為3。
(4)除去氯化氫氣體的　(5)①　②③④
[實驗步驟] 第①步首先是檢查裝置的氣密性，這是保證實驗成功的關鍵；第⑤步中，打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣，是為了把整個裝置中的二氧化碳排出去。
[實驗分析及數據處理]
(1)A裝置中盛放的溶液是NaOH(濃)溶液，是用來吸收鼓入空氣中的二氧化碳，可以減少誤差。(4)實驗結果與理論值有偏差，可以在B、C之間增加一個除去氯化氫氣體的裝置以減少誤差。(5)稱量C裝置前，沒有通空氣，沒有A裝置，沒有D裝置，都會使測得的CO2質量比實際偏多，計算出n值偏小；反應結束后，沒有通空氣會使測得的CO2質量偏少，計算出的n值偏大。

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