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第2節 物質轉化的規律
聯想情景導入
你一定非常熟悉明代詩人于謙所寫的《石灰吟》吧。“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。”于謙在這首詩中真實地描寫了從石灰石到碳酸鈣的變化過程。自然界中的所有物質都在不停地發生變化，科學家常利用物質與物質之間的反應，制造出許多新的物質，使物質世界更加豐富多彩。那么，哪些種類的物質之間可以發生化學反應呢 物質之間的反應遵循怎樣的規律呢
重點知識詳解
一、非金屬單質與其化合物的轉化
1．非金屬單質在氧氣中燃燒可生成非金屬氧化物；如將淡黃色的硫黃粉末在氧氣中燃燒，產生明亮的藍紫色火焰，生成一種無色有刺激性氣味的二氧化硫氣體。
S+O2SO2，
2．大部分的非金屬氧化物可溶于水，生成對應的酸；如將二氧化碳通往紫色的石蕊試液，紫色的石蕊試液變紅。將紅色溶液加熱，又變成原來的紫色。說明二氧化碳與水反應生成相應的酸。
CO2+H2O=H2CO3 H2CO3CO2↑+H2O
3．非金屬氧化物可與堿反應生成相應的鹽和水。
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
4．非金屬單質與其化合物轉化的一般規律。
C→CO2→H2CO3
非金屬單質非金屬氧化物酸
二、金屬單質與其化合物的轉化21世紀教育網
1．金屬與非金屬可以相互反應，生成相應的鹽。
S+FeFeS 2Fe+3Cl2FeCl3
2．金屬與氧氣可以相互反應，生成相應的金屬氧化物。
3F2+2O2Fe3O4 2Mg+O22MgO
3．有些金屬氧化物可以和水相互反應，生成相應的堿。
CaO+H2O=Ca(OH)2
4．金屬氧化物與還原性物質發生氧化——還原反應，生成相應的金屬。
C+2CuO=2Cu+CO2↑ CO+CuOCu+CO2
H2+CuOCu+H2O
三、化合物之間的相互轉化21世紀教育網
1．四條橫線。
(1)金屬+非金屬→無氧酸鹽
(2)堿性氧化物+酸性氧化物→含氧酸鹽
(3)堿+酸→鹽+水
(4)鹽1+鹽2→鹽3+鹽4
2．兩條縱線。
(1)金屬→堿性氧化物→堿→鹽
金屬+氧氣→金屬氧化物
金屬氧化物+水→堿
酸+堿→鹽+水21世紀教育網
(2)非金屬→酸性氧化物→酸→鹽
非金屬+氧氣→酸性氧化物
酸性氧化物+水→酸
酸+堿→鹽+水
3．四條交叉線。
(1)金屬氧化物+酸→鹽+水
(2)非金屬氧化物+堿→鹽+水
(3)堿1+鹽1→堿2+鹽2
(4)酸1+鹽l→酸2+鹽2
4．兩條彎線。
(1)金屬+酸→鹽+氫氣
(2)金屬l+鹽1→金屬2+鹽2
經典例題解析
[例1] 一定質量的CO2氣體通入石灰水中，最多能得到z克沉淀，若將上述一定質量的CO2經CO2→CO→CO2的一系列變化(假定無損耗)，再通人定量的石灰水中，最多能得到y克沉淀，則z與y的關系是 ( )
A．2x=y B．z-2y C．z=y D．無法確定
[解析] CO2+C2CO，2 CO+ O2CO2
m克 2m克
CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O
m克 z克
2m克 y克
2x=y
[答案] A
[例2] 將一定質量的CaCO3和Cu粉置于同一敞口容器中，加熱煅燒后使其完全反應，反應前后容器內的固體質量不變，則容器內CaCO3和Cu粉的質量比為 ( )
A．11：4 B．25：44 C．25：16 D．14：25
[解析] CaCO3加熱會發生分解反應生成二氧化碳而失去質量，銅粉在受熱的條件下，能與空氣中的氧氣結合生成氧化銅而增重，反應前后容器內的固體質量不變，說明CaCO3分解產生的CO2的質量恰好等于與銅粉反應氧氣的質量。根據反應CaCO3CaO+CO2↑，2Cu+O22CuO，建立關系式可解。21世紀教育網
[答案] B21世紀教育網
[例3] 某無色氣體可能含有H2、CO、CO2和N2中的一種或幾種，當混合氣體依次通過紫色石蕊試液時，紫色石蕊試液沒有變色；通過灼熱的氧化銅時有紅色的銅生成；通過澄清的石灰水時，石灰水變渾濁。該氣體一定含有，一定不含_______，可能含有_______。
[解析] 混合氣體通過紫色石蕊試液時，石蕊不變色，說明沒有CO2；通過灼熱的氧化銅時有紅色的銅生成，說明有H2或CO或H2、CO的混合氣體；再根據通過澄清的石灰水時，石灰水變渾濁，推知肯定有CO2，而CO2是由CO和氧化銅反應生成的，由此推斷一定有CO，H2和N2是否存在無法確定。21世紀教育網
[答案] CO CO2 H2和N2
[例4] 為鑒別硫酸鉀、氫氧化鋇、鹽酸、氯化鉀、氫氧化鉀五種無色溶液，先加入一種試劑，鑒別出一種物質，并把未鑒別出的物質分為兩組，再進行鑒別，填空回答：先加入一種 試劑就可以鑒別出 _______。把余下的四種物質分成兩組，甲組是 _______，乙組是_______。在甲組中加入適量的_______或_______試劑就可以區別開來，在乙組中加入適量的或_______試劑就可以區別開來。
[解析] 硫酸鉀、氫氧化鋇、鹽酸、氯化鉀、氫氧化鉀分別屬于酸、堿、鹽三類物質。硫酸鉀、氯化鉀屬于鹽，氫氧化鋇、氫氧化鉀屬于堿，鹽酸屬于酸。取五種溶液少許，分別滴加紫色石蕊試液，使紫色石蕊試液變紅色的是鹽酸，使紫色石蕊試液變藍色的是氫氧化鋇、氫氧化鉀，紫色石蕊試液不變色的是硫酸鉀、氯化鉀。這樣，把未鑒別出的物質分為硫酸鉀和氯化鉀、氫氧化鋇和氫氧化鉀兩組。SO42-和Ba2+相互結合生成不溶解于稀硝酸的白色沉淀。所以，硫酸鉀和氯化鉀可滴加含有Ba2+的溶液進行鑒別，氫氧化鋇和氫氧化鉀可滴加含有SO42-的物質進行鑒別。21世紀教育網
[答案] 石蕊鹽酸硫酸鉀和氯化鉀 氫氧化鋇和氫氧化鉀 氯化鋇 氫氧化鋇硫酸硫酸鉀
[例5] 有一包混合物，其中可能是含有碳酸氫銨、碳酸鈣、炭粉、氧化銅、氧化鐵中的一種或幾種。現作如下實驗，第一步：取樣品，高溫灼熱后產生一種無色無味的氣體，將該氣體通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁；第二步：把足量稀鹽酸滴入固體殘留物后，殘留物全部溶解，同時產生一種具有還原性的氣體。試回答：21世紀教育網
①混合物中一定不含有的物質是_______。
②混合物中一定含有的物質是_______；在實驗中肯定發生的反應化學方程式是____________________________。
③混合物中可能含有的物質是_______；為證明它是否存在，應采用的方法是_____________________。若確實有該物質存在，那么在第二步實驗中，還可發生的化學反應有___________________________ (用化學方程式表示)。
[解析] 由第一步實驗產生無色無味的氣體可推知，混合物中肯定不存在碳酸氫銨。能使澄清的石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳，它可能來自于碳酸鈣分解，也可能來自炭粉與氧化銅或炭粉與氧化鐵反應后的產物，所以此時不能判斷碳酸鈣的存在，根據第二步實驗加稀鹽酸后殘留物全部溶解，且有還原性氣體產生，可知一定存在單質鐵而無單質銅，因為炭與氧化銅反應的產物銅不溶于鹽酸，進而推知原混合物中一定存在氧化鐵和炭，而無氧化銅。
[答案] ①NH4HCO3和CuO ②C和Fe2O3 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑CO2+Ca(OH)2= CaCO3↓+H2O Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ ③碳酸鈣(或CaCO3)若證明存在碳酸鈣，可取少量樣品，加入適量的稀鹽酸，若產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則證明存在碳酸鈣，否則不含有碳酸鈣CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
[例6] 下圖是碳及其氧化物的性質及制法的綜合性實驗習題，按要求回答問題：21世紀教育網
(1)A處反應的化學方程式為 _______________________。
(2)B處現象為______________，化學方程式為______________。
(3)C處現象為______________，化學方程式為______________。
(4)D處黑色粉末a為______________ (填名稱)，反應的化學方程式為
(5)E處黑色粉末b為______________ (填化學式)，反應的化學方程式為
(6)F處的作用是______________，G處作用是______________。
[解析] A處反應會生成CO2氣體，顯然B、C、D是測定CO2性質的裝置，E、G是測定CO性質的實驗裝置，而F是吸收過量的CO2的裝置。這是一類綜合性基礎習題，要求熟練掌握C、CO、CO2的性質，并熟練書寫相應的化學反應方程式。21世紀教育網
[答案] (1)CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
(2)紫色石蕊試液變紅CO2+H2O=H2CO3
(3)澄清石灰水變渾濁CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(4)木炭粉 CO2+C2CO
(5)CuO CuO+COCu+CO2
(6)吸收討量的CO2氣體 點燃剩余CO防止造成空氣污染
考點應試必備
1．通過對酸、堿、鹽知識的學習，我們已經知道固體氫氧化鈉可以作為某些氣體的干燥劑，下列潮濕的氣體不能用固體氫氧化鈉干燥的是 ( )
A．H2 B．CO2 C．CO D．O2
2．向滴有石蕊試液的稀鹽酸中，慢慢滴入過量氫氧化鈉溶液，石蕊顏色變化的過程是 ( )
A．紅→藍→紫 B．紫→藍→紅 C．藍→紫→紅 D．紅→紫→磕
3．下列物質屬于氧化物，且溶于水后能使酚酞試液變紅的是 ( )
A．氧化鐵 B．氧化鈣 C．干冰 D．熟石灰
4．在一定條件下，下列物質間的轉化能一步實現的是 ( )
①Fe→Fe3O4 ②S→SO3 ③CuCl2→Cu ④CH4→CO2
A．①②③ 8．①②④ C．①③④ D．②③④21世紀教育網
5．各物質問有著一定的轉化關系，下列各組物質問可以按下圖所示直接轉化的是 ( )
A. Fe→Fe2O3→FeSO4→Fe B. CO→CO2→H2CO3→CO
C. NaOH→NaCl-→Na2CO3→NaOH D. HCI→CuCI2→BaCl2→HCl
6．已知甲、乙、丙、丁都是含碳物質。其中丁是一種有機物，甲、乙、丁都能發生燃燒生成丙，同時放出大量的熱，甲與丙反應時需要吸收熱量。則甲、乙、丙、丁分別是 ( )
A. CO,C,CO2 ,CH4 B. C,CO2 ,CH4 ,CO
C. C,CO,CO2 ,CH4 D. C,O2 ,CO2 ,CH4
7．我國已發射“嫦娥I號”衛星，衛星運載火箭的動力由高氯酸銨(NH4ClO3)分解提供。高氯酸銨分解有可能排入大氣的物質是 ( )
A．H2O B．SO2 C．CO2 D．CO 21世紀教育網
8．下列物質循環過程中，不能經過一步反應實現的是 ( )
A．HCl—CuCl2 B．Na2SO4一NaCl
C．CO—CO2 D．Fe2O3—Fe(OH)3
9．某種牽牛花清晨呈粉紅色，下午變為藍紫色。原因是：清晨該牽牛花細胞內CO2含景較高，細胞液呈酸性；下午細胞內CO2含量較低。由此推測，該牽牛花中含有能變色的物質，這種物質的性質類似于 ( )
A．碘溶液 B．酚酞試液 C．石蕊試液 D．硫酸溶液
10．銅片在酒精燈上加熱后表面變黑，有同學認為黑色物質是氧化銅(CuO)，也有同學認為黑色物質是酒精不完全燃燒生成的炭黑(C)。下列試劑中，只要一步反應即可判斷哪種觀點正確的是 ( )
A．蒸餾水 B．稀硫酸 C．氯化鋇溶液 D．氫氧化鈉溶液
11．把含有少量氧化銅的鐵粉加入稀鹽酸中，加熱充分反應后，發現鐵粉有剩余。將溶液過濾，濾液中可能含有的溶質是 ( )
A．稀鹽酸 B．氯化銅 C．氯化鐵 D．氯化亞鐵21世紀教育網
12．下列除雜(括號內是雜質)所選試劑合理的是 ( )
A．Cu(Fe) 稀鹽酸
B．CO2氣體(HCl) 氫氧化鈉溶液
C．CuO(Cu) 稀硫酸
D．Na2SO4溶液 (Na2CO3) 氯化鋇溶液
13．某同學為了區別氫氧化鈉溶液和澄清石灰水，設計了如下圖所示的四組實驗方案，其中能達到目的的是 ( )
14．下列應用的原理用化學方程式表示正確的是 ( )
A．用適量的稀鹽酸除鐵銹 Fe2O3+6HCl=2FeCl2+3H2O
B．用一氧化碳作燃料 CO+O2CO2
C．高溫煅燒石灰石制取生石灰 CaCO3CaO+CO2↑
D．用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量P+O2P2O5
15．下列物質的轉化能實現的是 ( )
A．H2SO4 HCl B．CO Na2CO3
C．Cu(OH)2 NaOH D．NaNO3 Ba(NO3)2
16．為防止水體污染并回收某種金屬，某工廠向含有硫酸銅的廢水中加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾、洗滌、干燥得濾渣，取少量濾渣向其中加入稀鹽酸產生氣泡。則濾渣中一定含有的物質是_________(填化學式)，用化學方程式表示產生氣泡的原因：___________________________。
17．1909年化學家哈伯在實驗室首次合成了氨。2007年化學家格哈德·埃特爾 在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，獲得諾貝爾化學獎。21世紀教育網
(1)將氫氣和氮氣在高溫、高壓和催化劑的條件下合成氨(NH4)。反應化學方程式為 ____________________________________。
(2)用分別表示N2、H2、NH4。觀察下圖，寫出符合在催化劑表面合成氨反應過程的順序：________________________(將下面五張圖按反應過程順序用序號排列)。21世紀教育網
(3)表面化學對于化學工業很重要，它可以幫助我們了解不同的過程。在潮濕的空氣里，鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，同時由于空氣中O2的溶解，水膜呈中性。若空氣中CO2溶解，水膜呈酸性，寫出該反應的化學方程式：_________________。在汽車排氣管上安裝尾氣凈化裝置，可使尾氣中的CO和NO在催化劑表面發生反應，產生兩種空氣組成的氣體，寫出該反應的化學方程式： 。
18．(1)2008年5月18日，奧運火炬在杭州傳遞。“祥云”火炬中的燃料含有C3H8，它燃燒的化學方程式是__________________________________。21世紀教育網
(2)某化工廠產生的廢水中含有氫氟酸(HF)，技術人員用熟石灰對廢水進行處理，使其達標排放。寫出該反應的化學方程式：__________________________________。
19．用木炭還原氧化銅的實驗如下圖。21世紀教育網
(1)酒精燈加網罩的目的_________________。
(2)剛開始預熱，試管②中立即產生氣泡，但澄清石灰水不變渾濁，原因是_________________。
(3)繼續加熱，觀察到黑色粉末中出現紅色物質，澄清石灰水逐漸變渾濁。請你寫出帶點部分的化學方程式：_________________、_________________。
(4)停止加熱時，應先將導管從試管②中撤出，并用彈簧夾夾緊橡皮管，待試管①冷卻后再把試管里的粉末倒出。這樣操作的原因是_________________。
20．下圖表示的是物質A—H相互間的關系(“→”表示物質間的轉化關系，“——”表示兩端的物質能發生化學反應)。A、G都是常見單質，氣體C常用于滅火，D是純堿，E是熟石灰，F是一種藍色溶液，可用于配制農藥波爾多液。請你回答：21世紀教育網
(1)C的化學式 __________，H可能是 __________。
(2)寫出標號①、②、③、④的化學方程式：
① __________ __________；② __________ __________ ；
③ __________ __________；④ __________ __________。
21．小兵和小東是某校化學研究性學習小組的成員，他們在查閱資料時，發現單質碳能夠在高溫時與金屬氧化物反應得到金屬單質。于是，他們用木炭與CuO進行了如下的探究活動。請你參與他們的這次活動，并解決有關問題：
[提出問題] ，
木炭與氧化銅反應除生成單質銅外，另一種生成物是什么
[猜想與假設] 21世紀教育網
(1)可能是CO。(2)可能是CO2。
[設計實驗方案]
(1)檢驗CO2的方法是_________________ 。
(2)為了檢驗CO2他們在互聯網上用Google收集到這樣一條信息：把濾紙浸泡在磷鉬酸和氯化鈀的黃色混合溶液中制成的試紙遇CO立即變成藍色，而遇CO2不變色。
[實驗與結論] 21世紀教育網
設計的實驗裝置圖如下：
實驗現象 實驗結論
A中固體由黑色變成紅色 有___________生成
B中黃色試紙沒有變藍 沒有___________生成
C中______________________ 有CO2生成
22．2008年年初，我國南方出現了大面積的冰雪災害，在除雪過程中，融雪劑發揮了很大的作用。某公司生產的融雪劑是由氯化鈉、硝酸鈉、氯化鎂、硫酸銅中的兩種或兩種以上的物質組成的。小佳同學為探究其成分，設計并完成了以下實驗：21世紀教育網
請你根據以上設計過程，完成下列空白：
(1)該融雪劑中一定含有________ (寫化學式，下同)，一定不含有________，可能含有________。
(2)在過濾后的濾液中加入硝酸銀溶液發生反應的化學方程式是________ 。
23．新華網 杭州5月17日電(記者胡作華、傅丕毅)奧運圣火在浙江杭州傳遞的時間及路線將大幅精簡。18日在杭州進行的圣火傳遞原定進行9小時53分鐘。四川汶川發生強烈地震后，為了支援災區，杭州市火炬傳遞將簡化程序，傳遞時間壓縮為3小時45分鐘，而且傳遞沿途將重點安排賑災內容。奧運“祥云”火炬在工藝上采用了高品質的鋁合金外殼和中空塑件設計。請根據下列材料，回答有關問題：21世紀教育網
(1)鋁合金材料中的鋁是通過下列反應制得的：2Al2O3(熔融)4AI+3O2↑。其中，冰晶石作熔劑，可使Al2O3更易離解成自由離子。冰晶石的化學式為Na2AlF6，則其中氟元素的化合價為________。
(2)“祥云”火炬所用的燃料是丙烷(化學式為C3H8)，它與甲烷(CH4)、丁烷(C4H10)屬于同一系列的有機物一一烷烴。烷烴系列中還有戊烷(C5H12)、己烷(C6H14)等許多物質。根據上述幾種烷烴的化學式與名稱，可知分子中含兩個碳原子的烷烴的化學式是 ____________________，所有烷烴中含氫量最高的物質是__________。
(3)丙烷完全燃燒后生成二氧化碳和水，則其化學反應方程式為 __________________ 。
(4)若將丙烷完全燃燒后產生的CO2氣體，通入一定量的澄清石灰水中，產生的沉淀與通入CO2氣體的質量關系如下圖所示，則產生沉淀的最大質量是_____g，請計算原石灰水中所含溶質的質量。[已知：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2易溶于水] 21世紀教育網
參考答案
1．B 2．D 3．B 4．C 5．D 6．C 7．A 8．D 9．C 10．B 11．D 12．A 13．D 14．C 15．A 16．Fe和Cu Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 17．(1)N2 +3H22NH4 (2)⑤④①②③ (3)H2O+CO2=H2CO3 2CO+2NON2+2CO2 18． (1)C3H8+5O23CO2+4H2O (2)Ca(OH)2+2HF=CaF2↓+2H2O 19．(1)提高酒精燈火焰的溫度 (2)開始排出的是試管內的空氣 (3)C+2CuO2Cu+CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O (4)防止水倒流入試管，防止生成的銅被氧化 20．(1)CO2 HCl等(合理即可) (3)①2C+O22CO ②2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O ③Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH ④Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 21．[設計實驗方案]：(1)將氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，說明該氣體是二氧化碳 (2)[實驗與結論]：Cu CO通人澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁22．(1)MgCl2 CuSO4 NaCl和NaNO3 (2)AgNO3+NaCl=AgCl++NaNO3 23．(1)-1價 (2)C2H6 甲烷(或CH4) (3) C3H8+5O23CO2+4H2O (4)10 7.49
高溫、高壓
催化劑
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品資料·第 1 頁 （共 9 頁） 版權所有@21世紀教育網

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