专题9 物质的转化及应用（解析版）

第2章物质转化与材料利用专题9物质的转化及应用类型一置换反应 3类型二不同金属与酸反应产生氢气质量的比较 5类型三分析金属样品的组成(极值法) 6类型四判断天平平衡问题 7类型五金属与酸反应的图像题 8类型六分析金属与金属化合物溶液反应后生成物的成分 11类型七对金属与酸、金属与金属化合物溶液反应的综合训练 12类型八金属腐蚀的条件及防锈措施 14类型九探究金属锈蚀的条件(对比实验法) 15【方法归纳】1．金属、金属氧化物、碱之间的转化。(1)金属的氧化和金属氧化物的还原。①金属与浓硫酸、硝酸与反应均无氢气产生，是因为它们具有氧化性。2H2SO4(浓)＋Cu===CuSO4＋SO2↑＋2H2O4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋H2O8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OZn＋2H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))ZnSO4＋SO2↑＋2H2O3Zn＋4H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))3ZnSO4＋S↓＋4H2O铁和铝遇冷的浓硫酸钝化，并不是不反应，而是反应后在金属表面生成致密氧化膜，使其不与金属内层反应；②金属与金属氧化物反应。如CuO＋Mgeq\o(=====,\s\up7(△))MgO＋Cu；③灼热的黑色氧化铜和酒精(乙醇)反应又转化成了铜：CuO(灼热)＋C2H5OH===Cu＋C2H4O＋H2O乙醇乙醛(2)金属、金属氧化物和对应的碱之间一般有如下的转化规律：2．非金属、非金属氧化物、酸之间的转化。(1)酸雨的形成。当雨水的pH小于5.6才能算酸雨。人类活动产生的二氧化硫(SO2)、氮的氧化物(如一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)等气体的排放，在大气中会转化为2SO2＋O2===SO3(尘埃做催化剂)、SO3＋H2O===H2SO4(硫酸)、2NO＋O2===2NO2(常温常压下即可)、3NO2＋H2O===2HNO3(硝酸)＋NO，酸雨就这样形成了。(2)非金属、非金属氧化物和对应的酸之间一般有如下的转化规律：3.金属资源的利用和保护（1）工业矿石常用的金属冶炼方法是用C、CO(炽热的碳能在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳：C＋CO2===2CO)或H2等具有还原性的物质与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。例如：C＋2CuOeq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2COCO＋CuOCu＋CO2H2+CuOCu+H2O氢气还原氧化铜的实验：实验步骤现象或结论(1)观察氧化铜的颜色；(2)在试管中加入少量氧化铜，通入氢气，过一会儿，再给氧化铜加热；(3)反应完成后停止加热；(4)继续通入氢气，直到试管冷却(1)氧化铜是黑色固体；(2)固体物质由黑色粉末变成红色物质，试管口有水生成。反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O（2）炼铁的过程4.关于化学反应的综合计算有以下几种主要类型：（1）关于化学式和化学方程式的综合计算。（2）关于溶液和化学方程式的综合计算。向一种或几种物质的溶液中加入一种能与某成分反应的物质，根据产生的沉淀或气体的质量求原溶液中某物质的质量及溶液的溶质质量分数。（3）跨学科综合计算。综合物理、化学、生物以及环境保护、能源利用等知识，通过计算解决一个综合性问题。【常考题型】类型一物质的转化规律1．锡(Sn)是五金之一，它的金属活动性顺序位于铁和铜之间，则下列反应不会发生的是(D)A．Zn＋Sn(NO3)2===Zn(NO3)2＋SnB．Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑C．Sn＋2AgNO3===Sn(NO3)2＋2AgD．Sn＋MgSO4===SnSO4＋Mg【解析】由题意，锡是我国五金之一，它的金属活动性顺序位于铁和铜之间。A、锌的位置排在铁的前面，即锌的位置排在锡的前面，锌能与Sn（NO3）2发生置换反应，选项化学方程式书写正确，故选项错误。B、锡的金属活动性顺序位于铁和铜之间，则锡的位置排在氢的前面，锌能与稀盐酸发生置换反应，选项化学方程式书写正确，故选项错误。C、锡的金属活动性顺序位于铁和铜之间，则锡的位置排在银的前面，锡能与AgNO3发生置换反应，选项化学方程式书写正确，故选项错误。D、镁的位置排在锌的前面，则锡的位置排在镁的后面，锡不能与MgSO4发生置换反应，选项化学方程式书写错误，故选项正确。2．重金属离子有毒性，实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。甲废液经化验呈碱性，主要有毒离子为Ba2＋，如将甲、乙两废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是(A)A．Cu2＋和SO2－4B．Cu2＋和Cl－C．K＋和SOeq\o\al(2－,4)D．Ag＋和NOeq\o\al(－,3)【解析】A、首先铜离子有毒，又会和氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀，其次，钡离子和硫酸根离子会生成硫酸钡沉淀，故A正确，B、氯离子不会将钡离子转化为沉淀，不会使毒性明显降低，故B错误，C、钾离子无毒，而乙溶液有毒，故C错误，D、所有的硝酸盐都溶于水，不会将钡离子转化为沉淀，故D错误。3．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(C)A．①②B．②③C．①③D．①②③【解析】①铜在空气中加热生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜，每一转化在一定条件下均能一步实现。②氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠和水，氯化钠转化为碳酸钠，假设能实现，生成物应是碳酸钠和氯化银沉淀，但碳酸银难溶于水，不能与氯化钠发生复分解反应，这一转化在一定条件下不能一步实现。③碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水，氯化钙与碳酸钠溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，每一转化在一定条件下均能一步实现。故①和③每一转化在一定条件下均能一步实现。4．“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲得到的产物，即原子的利用率为100%。在用丙炔(C3H4)合成2－甲基丙烯酸甲酯(C5H8O2)的过程中，欲使原子的利用率达到100%，在催化剂作用下，还需要的其他反应物是(B)A．CO2和CH3OHB．H2和COC．CH4和H2OD．CH3OH【解析】A．如用CO2和CH3OH，碳、氧原子个数比大于1：2，碳、氢、氧的原子个数比不可能为1：2：1，所以错误。B．如用H2和CO，当二者按1：1的比例混合时，碳、氢、氧原子个数比为1：2：1，所以正确。C．如用CO2和H2，碳、氧原子个数比等于1：2，碳、氢、氧原子个数比不可能为1：2：1，所以错误。D．如用CH3OH，碳、氢、氧原子个数比为1：4：1，所以错误。5．向硝酸银、硝酸铜、硝酸镁的混合溶液中加入一些铁粉，待完全反应后，再过滤。下列情况不可能存在的是(B)A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Ag＋、Fe2＋、Mg2＋C．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Fe2＋、Mg2＋D．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Fe2＋、Mg2＋【解析】AgNO3、Cu（NO3）2、Mg（NO3）2

的混合溶液中加入一些铁粉，镁＞铁＞铜＞银，铁不会与硝酸镁反应，故滤液中一定含有Mg2+，铁与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，铁与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，生成的铜与硝酸银能反应生成硝酸铜和银。A、当铁粉量不足时，只与部分硝酸银反应，生成银，仍有硝酸银剩余，故A正确；B、在硝酸银与硝酸铜同时存在时，铁先与硝酸银充分反应后再与硝酸铜反应，因此若滤纸上有Cu,则滤液中一定没有Ag+，故B不正确；C、当铁粉适量时，能与混合液中的硝酸银和硝酸铜恰好完全反应，生成银和铜，故C正确；D、当铁粉过量时，与混合液中的硝酸银和硝酸铜完全反应，生成银和铜，铁有剩余，故D正确。6．小明同学将一枚洁净的铁钉放入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有红色的物质析出，且产生少量的气体。于是，他们重新配制硫酸铜溶液，再次实验，又观察到相同的现象。关于该实验，有如下说法：①生成的气体可能是氢气；②完全反应后溶液呈蓝色；③实验中一定发生了置换反应；④由实验可以得出金属活动性顺序：Cu＞Fe；⑤硫酸铜溶液可能显酸性；⑥重做实验没有任何意义。其中正确的说法是(B)A．①②③B．①③⑤C．④⑤⑥D．③⑤⑥【解析】①由质量守恒定律可知，溶液可能显酸性，生成的可能是氢气，故说法正确。②铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，溶液应该是浅绿色的，故说法错误。③铁钉放入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有红色的物质析出，说明发生了铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁的反应，属于置换反应，则实验中一定发生了置换反应，故说法正确。④铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁的反应，说明金属活动性顺序：Fe＞Cu,故说法错误。⑤铁钉放入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有红色的物质析出，且产生少量的气体，硫酸铜溶液可能显酸性，生成的可能是氢气，故说法正确。⑥科学一定要注意严谨性，重做实验有必要，做实验有重要意义，故说法错误。7．如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是(C)A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再使试管、玻璃管均匀受热，以防止发生爆炸D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都发生了置换反应【解析】A．氢气还原氧化铜生成水，为了防止冷水倒流回试管底部将试管炸裂，所以试管口应略向下倾斜，故错误；B．乙实验中还会观察到黑色的粉末慢慢变成红色，来判断反应的发生，故错误；C．两实验都先通入一段时间的气体，以排净装置内的空气，再进行加热，以免发生爆炸，故正确；D．一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应物是两种化合物，不属于置换反应，故错误。8．某黑色固体粉末可能是Fe、FeO、CuO和C中的一种或几种。取黑色粉末，加入一定量的稀硫酸，待充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，在滤液中插入一根洁净的铁丝。有关说法正确的是(D)A．若滤液呈浅绿色，则原黑色固体粉末中一定有FeB．若铁丝表面只有红色固体析出，则滤渣中一定无CuOC．若铁丝表面无明显现象，则滤渣中最多有四种物质D．若铁丝表面只有气泡产生，则滤液中溶质一定有H2SO4和FeSO4【解析】滤液呈浅绿色也可能是因为原黑色固体中有FeO；若在滤液中插入洁净的铁丝后有红色固体析出，说明了溶液中含有硫酸铜，能判断黑色粉末中含有CuO，硫酸的量未知，不能判断滤渣中是否有CuO；若在滤液中插入洁净的铁丝后无明显现象，说明了溶液中无硫酸铜，没有剩余的硫酸，如果硫酸的量不足，则滤渣中最多可以有Fe、FeO、CuO、C、Cu五种物质。9.通过钝化的方式使锌制品表面形成一层保护膜，可有效防止锌的腐蚀。某锌制品的钝化液含有硝酸银、硝酸铜、重铬酸等，其中重铬酸是一种可溶性的酸。(1)重铬酸(H2Cr2O7)中铬元素的化合价为_______。(2)反应过程中会产生含有金属单质的细微颗粒，该颗粒中一定含有的金属是________。【答案】（1）＋6（2）Ag【解析】（1）氢元素显+1价，氧元素显-2价，设铬元素的化合价是x,根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）×2+2x+（-2）×7=0，则x=+6．（3）锌、银、铜的活动性为锌＞H＞铜＞银，所以一定会发生锌与硝酸银的反应，颗粒中一定含有银。10．中和反应是放热反应吗？甲同学取10mL10%的NaOH溶液于试管中，逐滴加入10%的稀硫酸，随着硫酸的加入，烧杯中溶液温度与加入硫酸体积之间的变化关系如甲图所示。当加入硫酸至10mL时，试管中溶液的温度最高，其根本原因是__________________________________。乙同学按乙图装置实验，澄清的饱和石灰水的作用是___________________________________。丙同学按丙图实验，根据____________________________________现象也能证明中和反应是放热的。请说明原理：________________________________________________________________。甲乙丙【答案】此时二者恰好完全反应，放出的热量最多证明氢氧化钠与硫酸反应能放热烧杯内的导管口有气泡产生反应若放出热量，则会使烧瓶中的气体受热而膨胀，从而烧杯内的导管口有气泡产生【解析】（1）据图可以看出，当加入盐酸至10mL时烧杯中溶液的温度最高，说明此时二者恰好完全反应，放出的热量最多；（2）氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，饱和石灰水变浑浊，说明氢氧化钠与盐酸反应能放出热量；（3）反应若放出热量，则会使烧瓶中的气体受热而膨胀，所以若观察到烧杯内的导管口有气泡产生，则说明中和反应放热。11．氢化钙(CaH2)是一种常用的储氢材料，是登山运动员常用的能源提供剂，但它要密封保存，一旦接触水就发生反应生成氢氧化钙并放出氢气。小明在实验室里利用氢气和金属钙加热制取氢化钙，制取装置如图所示：资料：金属钙的活动性很强，遇水即可剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生氢气。回答下列问题：(1)图甲中要确认经过装置B后的氢气是干燥的，需在B、C间接入图乙装置，而且观察到的现象为__________________________。(2)实验结束后，小明在图甲C装置玻璃管中取少量物质加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加酚酞后显红色，小明据此判断：上述实验确有CaH2生成。但小东同学认为小明判断不正确，你认为小东的理由是：___________________________________________________________________________。(3)开始实验时，先打开漏斗阀门通一段时间反应生成的氢气，再加热酒精灯的目的是_________________________________________________。【答案】（1）无水硫酸铜不变色（2）钙也能与水反应生成氢氧化钙和氢气，既有气泡产生，又能使酚酞试液变红（3）除去玻璃管中的空气，防止发生爆炸【解析】（1）无水硫酸铜遇到水变为蓝色的五水硫酸铜，要确认经过装置B后的氢气是干燥的，只要观察到无水硫酸铜的颜色没有变化即可；（2）钙也能与水反应生成氢氧化钙和氢气，既有气泡产生，又能使酚酞试液变红．（3）根据装置特点和氢化钙与水反应生成氢气，氢气和氧气的混合气点燃，可能发生爆炸。12．氧化物、酸、碱、盐相互之间的关系是初中科学中重要学习内容之一。现有如图所示的转换关系：(1)请写出下列物质的化学式B____________，E___________。(2)CuO与A溶液反应的实验现象为________________________________________。【答案】（1）H2SO4Cu(OH)2（2）黑色固体逐步溶解，形成蓝色溶液【解析】）D溶液中加入氯化钡生成不溶于硝酸的白色沉淀，说明G为硫酸钡或氯化银，根据D的来源，D中不可能含有银离子，故必含有硫酸根，为可溶性的硫酸盐；又因是氧化铜与B反应生成的，故D为硫酸铜，B为硫酸；硫酸铜与氯化钡反应生成硫酸钡和氯化铜，故C为氯化铜；氯化铜与氢氧化钠反应能生成蓝色的氢氧化铜沉淀和氯化钠，则E为氢氧化铜，F为氯化钠；氧化铜与A反应生成氯化铜，则A为盐酸．13．某学习小组拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)，查阅资料可知Mg、Mg3N2能发生如下反应：①2Mg＋O2eq\o(=====,\s\up10(△))2MgO②3Mg＋N2eq\o(=====,\s\up10(△))Mg3N2③2Mg＋CO2eq\o(=====,\s\up10(△))2MgO＋C④Mg＋H2Oeq\o(=====,\s\up10(△))MgO＋H2↑⑤Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑(NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)(1)制取氮化镁的实验设计思路：用镁和氮气反应。反应之前必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2。装置B灼烧铁粉为了除去空气中的___________。(2)气流流经装置的顺序是D→C→_____________(选填“B→A”或“A→B”)。(3)通入空气后，应先点燃B装置的酒精灯，如果同时点燃A、B装置的酒精灯，对实验结果可能产生影响是_______________________________。(4)设计一个实验，验证A中产物是氮化镁，方案________________________________________(写出操作和现象)。【答案】（1）氧气（2）B→A（3）制取的氮化镁中会混有氧化镁（4）将产物取少量置于试管中，加入适量水，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，能够看到湿润的红色石蕊试纸变蓝【解析】（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气；（2）除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能与空气中氧气反应的物质即可，除去二氧化碳用氢氧化钙溶液吸收，但要先除去二氧化碳再干燥然后除去氧气，故答案为：D→C→B→A；（3）通气后，应向点燃B装置的酒精灯，如果同时点燃A、B装置的酒精灯，A没有排完空气就加热会让空气中的氧气、氮气和水与镁反应生成其他物质，制得的氮化镁不纯；（4）依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁。14．有一种管道疏通剂，成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。Ⅰ.取样品20g，倒入容积为200mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m1。Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。Ⅲ.实验数据如下表。反应前总质量m1反应后总质量m2371.84g371.24g回答下列问题：(1)配平化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===____NaAlO2＋3H2↑(2)根据化学方程式计算样品中铝的质量分数(本小题不考虑水蒸气的影响)。(3)以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有_______。A．向锥形瓶中倒入样品时撒出了部分粉末B．在反应过程中有水蒸气逸出C．没有等装置中氢气全部排尽就称量【答案】（1）2(2)反应产生的氢气质量为371.84g－371.24g＝0.6g设参加反应的铝质量为x2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑546x0.6geq\f(54,x)＝eq\f(6,0.6g)，解得x＝5.4gAl%＝m铝/m样品×100%＝5.4g/20g×100%＝27%该样品中铝的质量分数为27%。（3）BC【解析】（1）由质量守恒定律可知，铝的原子个数是2个，则NaAlO2前边的计量数应配上“2”；（3）A．向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末，导致产生气体少，而计算时样品的质量依旧按照20g计算，所以偏小。B．在反应过程中有水蒸气逸出，会使测定的氢气的质量变大，求出铝的质量偏大，会使测量结果偏高；C．没有等装置中氢气全部排尽就称量，氢气质量比等体积的空气质量要小，称量结果将使反应后的总质量偏小，而使反应前后的质量差增大也就是计算时的氢气质量增大了，由此得到的铝质量增大故质量分数也偏高。15．小明同学想知道实验室用稀盐酸和石灰石制取CO2气体后的滤液中的溶质成分，故和小组成员一起进行了如下操作。取实验后的滤液100g，加入21.2%的碳酸钠溶液，所得溶液的pH变化与加入碳酸钠溶液的质量关系如图，试分析计算：(1)该滤液中的溶质是_____________，ab段的实验现象是_________，bc段的实验现象是________________。(2)反应到c点时，所得溶液的溶质质量分数是多少？(写出计算过程，计算结果精确到0.1%)【答案】(1)HCl和CaCl2出现气泡产生白色沉淀(2)设盐酸和碳酸钠反应时，生成氯化钠质量为x，生成二氧化碳质量为ym碳酸钠＝21.2%×50g＝10.6g2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑1061174410.6gxyeq\f(106,10.6g)＝eq\f(117,x)＝eq\f(44,y)，x＝11.7gy＝4.4g碳酸钠和氯化钙反应生成氯化钠质量为m，生成碳酸钙沉淀质量为nm碳酸钠＝21.2%×100g＝21.2gCaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl10610011721.2gnmeq\f(106,21.2g)＝eq\f(117,m)＝eq\f(100,n)，m＝23.4gn＝20g所以所得溶液的溶质质量分数是eq\f(23.4g＋11.7g,100g＋150g－20g－4.4g)×100%≈15.6%所得溶液的溶质质量分数是15.6%。【解析】（1）根据反应后pH值小于7可知滤液成分。ab段为碳酸钠与过量的盐酸反应，有气泡产生，bc段为碳酸钠与氯化钙反应，有碳酸钙沉淀生成。类型二金属的的冶炼1．在炼铁工业中，常用石灰石将铁矿石中的杂质二氧化硅转化为炉渣除去，发生反应的化学方程式为：CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))X＋CO2↑，其中X的化学式是(D)A．CaSiO4B．Ca2SiO3C．CaSi2O3D．CaSiO3【解析】由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，据此由反应的化学方程式推断生成物X的化学式。2．如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中正确的是(D)A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色C．参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为40∶7D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气【解析】A、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法错误。B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。C、反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为160：（28×3）=40：21，故选项说法错误。D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集，故选项说法正确。3．金属材料与人类的生产和生活密切相关。某钢铁厂每天需消耗4900t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是______________t。【答案】2660【解析】根据化学方程式，利用已知物质的质量进行计算解答。4．铁是目前世界年产量最多的金属。(1)如图是一氧化碳还原氧化铁实验装置图，回答下列问题：①写出甲处玻璃管中反应的化学方程式__________________________________；丙处酒精灯的作用是__________________________。②下列关于该实验的说法，正确的是________(填字母)。A．装置甲处玻璃管内黑色粉末变红B．实验结束后，应先熄灭甲处的酒精喷灯C．一氧化碳发生了还原反应(2)每年因腐蚀而浪费掉的金属材料数量惊人，铁栅栏常采取的防锈措施是____________________，除防止金属腐蚀外，保护金属资源的有效途径还有________________________________(答一点即可)。【答案】(1)①Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2：处理尾气，防止污染环境②B(2)刷防锈漆；寻找金属的代用品(或合理开采金属矿物资源等)【解析】（1）一氧化碳能与氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳；A．装置甲处玻璃管内红色粉末变黑，错误；B．实验结束后，应先熄灭甲处的酒精喷灯，正确；C．一氧化碳发生了氧化反应，错误；（2）铁栅栏常采取的防锈措施是刷漆，除防止金属腐蚀外，保护金属资源的有效途径还有寻找金属替代品、合理开采金属矿物、回收利用废旧金属等．5．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如图所示。已知生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。(1)反应：①Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2；②Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO↑，属于置换反应的是________，高炉炼铁的主要原理是________(均填序号)。(2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是_____________________________________________________________________________________________。(3)热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是__________；炉渣中含有硅酸钙(CaSiO3)，其中硅元素的化合价是________。(4)炼钢炉中，通入纯氧的目的是________________________________________；将钢锭轧成钢板，体现了金属的________性。(5)铁制品易生锈，写出一种防止铁制品生锈的措施______________________________________________________________________________________。【答案】(1)②；①(2)增大反应物的接触面积，加快反应速率(3)N2；＋4(4)使生铁中的碳充分反应，降低碳的含量；延展(5)保持铁制品表面的干燥与洁净(答案合理即可)【解析】（1）反应①的反应物是两种化合物，所以该反应不属于置换反应，而反应②是由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应，属于置换反应；高炉炼铁的原理是在高温的条件下，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应①；（2）炼铁的固体原料需经过粉碎，粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率；（3）氮气的化学性质稳定，热空气中的氮气没有参与反应，所以排放出的高炉气体中也含有氮气；（4）炼钢炉中通入氧气可以使生铁中的碳充分反应，降低含碳量，将钢锭轧成钢板，体现了金属的延展性。类型三物质的鉴别1．若用实验证明CuSO4溶液显蓝色不是由SOeq\o\al(2－,4)离子造成的，下列实验无意义的是(D)A．观察K2SO4溶液的颜色B．向CuSO4溶液滴加适量的NaOH溶液，振荡后静置，溶液颜色消失C．向CuSO4溶液滴加适量的BaCl2溶液，振荡后静置，溶液颜色未消失D．加水稀释后CuSO4溶液颜色变浅【解析】A、K2SO4溶液无色，说明SO42-不显色，所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的；B、CuSO4溶液与NaOH溶液混合后生成Cu（OH）2沉淀和Na2SO4溶液，此时溶液中无Cu2+，而有SO42-，振荡后静置，溶液颜色消失，说明SO42-不显色，所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的；C、CuSO4溶液与BaCl2溶液混合后生成BaSO4沉淀和CuCl2溶液，此时溶液中无SO42-，而有Cu2+，振荡后静置，溶液颜色未消失，说明Cu2+显蓝色，所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的；D、加水稀释CuSO4溶液后，溶液中仍既有Cu2+又有SO42-，所以颜色变浅并不知是哪个离子引起的，故该选项对证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的无意义。2．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。下列假设(猜想)引导的探究肯定没有意义的是(D)A．探究铁和硫酸铜溶液反应生成的气体可能是氢气B．探究碳还原氧化铜的生成物可能有一氧化碳C．探究铁锈的成分中可能含有氢氧化铁D．探究滴加了酚酞的中和反应后的无色溶液中可能含有氢氧化钠【解析】滴加了酚酞的中和反应后的溶液若为无色，说明该溶液不显碱性，则一定不含氢氧化钠；若为红色，则该溶液显碱性，一定含氢氧化钠。3．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是(D)A．Cu2＋、Na＋、NOeq\o\al(－,3)、OH－B．H＋、K＋、COeq\o\al(2－,3)、Cl－C．Mg2＋、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、SOeq\o\al(2－,4)D．Na＋、Ca2＋、NOeq\o\al(－,3)、Cl－【解析】如离子之间不发生复分解反应生成沉淀、气体或弱电解质，或不发生氧化还原反应、互促水解反应，则可大量共存，以此解答．4．下列除去杂质的方法正确的是(D)A．除去N2中的少量O2，可以通过灼热的CuO粉末，收集气体N2B．除去CaO中的少量CaCO3，可以加入足量稀盐酸，充分反应C．除去KCl溶液中的少量MgCl2，可以加入适量NaOH溶液，过滤D．除去Cu(NO3)2溶液中的少量AgNO3，可以加入足量铜粉，充分反应后过滤【解析】A、除去N2中的少量O2：通过灼热的CuO粉末，收集气体；不正确，因为氧气和氧化铜不反应，不能把杂质除去．B、除去CaO中的少量CaCO3：加入足量稀盐酸，充分反应；不正确，因为稀盐酸和氧化钙也能反应，会把原物质除掉．C、除去KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量NaOH溶液，过滤；不正确，虽然能把杂质除去，但会带入新的杂质氯化钠．D、除去Cu（NO3）2溶液中的少量AgNO3：加入足量铜粉，充分反应后过滤；正确，根据金属活动性，铜能把银从硝酸银溶液中置换出来．5．下列做法和对应的化学方程式均正确的是(B)A．用稀盐酸除去铁制品表面的锈：2HCl＋FeO===FeCl2＋H2OB．向纯碱溶液中滴加澄清石灰水：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOHC．医疗上用氢氧化镁中和过多胃酸：Mg(OH)2＋H2SO4===MgSO4＋2H2OD．用点燃的方法除去二氧化碳中少量的一氧化碳：CO＋O2eq\o(=====,\s\up10(点燃))2CO2【解析】A项铁锈的主要成分是Fe2O3；C项胃酸的主要指盐酸；D项该化学方程式未配平。6．已知某混合溶液由HCl、K2CO3、H2SO4、CuCl2溶液中的两种混合而成，向该溶液中加入Ba(OH)2溶液，产生的沉淀与加入Ba(OH)2溶液的关系如图。则混合溶液中溶质的组成为(C)A．HCl、K2CO3B．HCl、H2SO4C．HCl、CuCl2D．H2SO4、CuCl2【解析】由图像可知反应初始阶段无沉淀生成，则与Ba(OH)2反应的物质只能是HCl，且溶液中不可能含有H2SO4，又因为K2CO3与HCl不能共存，故原溶液中溶质为HCl和CuCl2。7．下列各组物质的溶液，不另加试剂无法一一鉴别的是(C)A．NaOHHClCuSO4MgSO4B．Na2CO3K2SO4BaCl2HClC．KNO3NaClFeCl3NaOHD．NH4NO3H2SO4NaOHMgCl2【解析】A、CuSO4溶液是蓝色的，首先鉴别出蓝色的CuSO4溶液；能与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀的是NaOH溶液，能与NaOH溶液反应产生白色沉淀的是MgSO4溶液，无明显变化的是HCl,故不加其他试剂可以鉴别。B、组内四种物质的溶液两两混合时，其中有一种溶液与其它三种溶液混合时出现一次白色沉淀和一次放出气体，该溶液为碳酸钠溶液；与碳酸钠溶液产生气体的溶液为盐酸，产生白色沉淀的为氯化钡；与碳酸钠溶液混合无任何明显现象的为K2SO4溶液；故不加其他试剂可以鉴别。C、FeCl3溶液是黄色的，能与FeCl3溶液反应产生红褐色沉淀的是NaOH溶液，但其余两两混合均没有明显象，故不加其他试剂不能鉴别。D、组内四种物质的溶液两两混合时，其中有一种溶液与其它三种溶液混合时出现一次白色沉淀和一次放出气体，该溶液为MgCl2溶液；与MgCl2溶液产生气体的溶液为NH4NO3，产生白色沉淀的为NaOH与碳酸钠溶液混合无任何明显现象的为H2SO4；故不加其他试剂可以鉴别。8．下列各组物质加入水中充分搅拌后，同组反应物恰好完全反应，过滤后，在滤纸上留下两种不溶物质的是(C)A．Ca(NO2)3、BaCl2、AgNO3B．MgCl2、KOH、NaClC．CuSO4、Ba(OH)2、Cu(NO3)2D．Ba(NO3)2、CuSO4、KCl【解析】A项中三种物质加入水中只能生成氯化银一种沉淀；B项中三种物质加入水中只能生成氢氧化镁一种沉淀；C项中三种物质加入水中能生成氢氧化铜和硫酸钡两种沉淀；D项中三种物质加入水中只能形成硫酸钡一种沉淀。9．某粗盐固体样品中含有少量CaCl2、MgCl2、Na2SO4、MgSO4和泥沙，进行以下操作可得到纯净的NaCl晶体：①加过量的NaOH溶液；②加H2O溶解；③加过量的BaCl2溶液；④过滤；⑤蒸发；⑥加过量的Na2CO3溶液；⑦加适量的稀盐酸，则正确的操作顺序是(D)A．②①⑥③④⑦⑤B．②①③⑥⑦④⑤C．⑥②①③④⑤⑦D．②③①⑥④⑦⑤【解析】首先要把粗盐溶于水形成溶液，然后镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，至于先除镁离子还是先除硫酸根离子都行，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入碳酸钠要放在加入氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，再进行过滤，最后再加入适量稀盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠，所以正确的顺序可以为②③①⑥④⑦⑤。10．要将待提纯的物质中的杂质(括号内为杂质)除去，下表中选用的试剂及操作方法均正确的一项是(C)选项待提纯物质选用试剂操作方法ACuCl2(MgCl2)镁片过滤BCuO(Cu)稀盐酸过滤CCu(Fe)稀硫酸过滤DFeCl3溶液(盐酸)氢氧化钠溶液滴加【解析】A、CuCl2（MgCl2），镁片会与氯化铜反应，把原物质除去。故选项A错误；B、CuO(Cu)，加入稀盐酸后，Cu不与盐酸反应，反而除去了CuO，故选项B错误；C、铜中混有铁时，加入的稀硫酸与铁反应，除掉了铁，过滤得到了铜，故选项C正确；D、FeCl3溶液（盐酸），加入氢氧化钠后，氯化铁和盐酸都能和氢氧化钠反应，不符合除杂原则。故选项D不正确。11.雾霾严重影响人们的生活和健康，某地区的雾霾中可能含有可溶性物质NH4NO3、NaNO3、BaCl2、MgCl2、Na2SO4中的一种或多种，该地区的雾霾，经必要的处理后得到试样溶液。某同学设计并完成了如图所示实验：根据以上实验操作与现象，该同学得出的结论错误的是(C)A．沉淀B含有Mg(OH)2和BaSO4B．沉淀D的化学式为BaCO3C．试样中一定不含有NaNO3和BaCl2D．试样溶液中一定含有NH4NO3、MgCl2、Na2SO4【解析】试样溶液中加入过量Ba(OH)2生成氨气，则试样中含有NH4NO3；加入过量Ba(OH)2溶液后产生沉淀B，且沉淀B加入足量稀硝酸后部分溶解，推断试样中含有MgCl2和Na2SO4，其中MgCl2和Ba(OH)2反应生成溶于酸的Mg(OH)2，Na2SO4和Ba(OH)2反应生成不溶于酸的BaSO4，由于Na2SO4与BaCl2不能共存，故BaCl2一定不存在；向溶液A中通入二氧化碳得到溶液C、沉淀D，溶液C中加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，说明含有氯离子；沉淀D即为二氧化碳与过量氢氧化钡溶液反应生成的碳酸钡沉淀；分析可知，该试样中一定含有NH4NO3、MgCl2、Na2SO4；一定不含有BaCl2，可能含有NaNO3。12．国庆节后，小丽带着快乐的心情返回学校。当她来到实验室时，意外地发现实验桌上有瓶敞口放置已久的NaOH溶液，由此，激发了她的探究欲望。【提出问题】这瓶NaOH溶液一定变质了，其变质程度如何呢？【提出猜想】小丽的猜想：NaOH溶液可能部分变质。【实验探究】小丽设计如下实验验证自己的猜想，请根据表中内容填写小丽实验时的现象：实验步骤现象结论取少量NaOH溶液样品于试管中，先滴加足量的CaCl2溶液，然后再滴加酚酞试液。______________________________NaOH溶液部分变质【实验反思】(1)下列物质：①BaCl2溶液、②Ca(NO3)2溶液、③Ca(OH)2溶液、④Ba(OH)2溶液，不能替代小丽实验中CaCl2溶液的是_______(填序号)。(2)小丽第二次滴加的试剂除用指示剂外，还可以用______________________________替代。【拓展应用】保存NaOH溶液的方法是_____________。【答案】产生白色沉淀，酚酞试液变红（1）③④（2）CuSO4溶液(或FeCl3、NH4Cl溶液等)密封保存【解析】氢氧化钠部分变质，则含有碳酸钠和氢氧化钠，由于碳酸钠和氢氧化钠都呈碱性，所以先检验并且除去碳酸钠，然后在检验氢氧化钠的存在，加入的试剂与碳酸钠反应且不能生成氢氧化钠，故可以加入氯化钙溶液除去碳酸钠，然后加入酚酞试液。（1）不能替代小丽实验中CaCl2溶液的是氢氧化钙溶液和氢氧化钡溶液，是因为它们和碳酸钠反应生成氢氧化钠，影响对氢氧化钠的检验。（2）小丽第二次滴加的试剂除用指示剂外，还可以用氯化镁溶液替代，是因为氯化镁能和氢氧化钠反应生成白色沉淀氢氧化镁。13．在某校九年级某班的实验课上，小科取了40mL的Ba(OH)2溶液，并随手倒入等量的稀盐酸(均未知浓度)。老师发现后，递给他一瓶K2CO3溶液，让小科来检测混合溶液的酸碱性。小科在混合液中慢慢滴入K2CO3溶液，发现刚加入K2CO3溶液时，并没有沉淀生成，却有气泡产生，则原混合溶液呈______(选填“酸性”“碱性”或“中性”)，其中所含的溶质有______________(用化学式表示)。【答案】酸性BaCl2、HCl【解析】Ba（OH）2溶液与稀盐酸反应后生成氯化钡，在加入K2CO3溶液的过程中，开始时没有发现沉淀生成，说明碳酸钾并没有和氯化钡反应，滤液中的溶质除含有BaCl2外，还含有过量的盐酸。14．根据如图化合物与单质相互转化的关系，回答：(1)若化合物乙的溶液呈蓝色，单质y是银白色固体，则化学方程式是___________________________。(2)在常温下y若是气体单质，则化合物甲的化学式可能是____________。(3)若常温下化合物甲是黑色固体，化合物乙是无色液体，则化学方程式为______________________。【答案】（1）Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2（2）HCl或H2SO4（3）H2＋CuOeq\o(=====,\s\up10(△))Cu＋H2O【解析】（1）若化合物乙的溶液呈蓝色，单质y是银白色固体，那么乙是铜的盐溶液，Y是单质银，X是单质铜，甲是硝酸银溶液，铜和硝酸银生成银和硝酸铜，配平即可。（2）在常温下若y是气体单质，那么Y是氢气，则化合物甲可能是盐酸或硫酸；（3）若常温下化合物甲是黑色固体，化合物乙是无色液体，那么甲是氧化铜，乙是水，X是氢气，Y是铜，氢气和氧化铜在加热的条件下生成铜和水．15．鉴别(NH4)2SO4、NH4NO3、NaNO3三种无色溶液，随机编号为A、B、C，实验过程及现象如图所示：(1)A中的溶质是_______。(2)B与Ba(NO3)2溶液混合：①反应的化学方程式为________________________________________。②过滤，分别列出滤液中所含溶质的所有可能情况：_________________________________________________________________________。【答案】（1）NaNO3（2）(NH4)2SO4＋Ba(NO3)2===BaSO4↓＋2NH4NO3只有硝酸铵、硝酸铵和硫酸铵的混合物、硝酸铵和硝酸钡的混合物【解析】铵态氮肥和碱混合加热会生成有刺激性气味的氨气，硫酸根离子和钡离子反应会生成硫酸钡沉淀。（1）A、B、C三种无色溶液加入氢氧化钠溶液、加热，A中没有氨味，B、C有氨味，所以A是硝酸钠溶液；（2）重取样品，加入硝酸钡，B中会生成白色沉淀，所以B是硫酸铵，硫酸铵和硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀和硝酸铵；硫酸铵和硝酸钡可能恰好完全反应，可能其中的一种物质过量，所以过滤，分别列出滤液中所含溶质的所有可能情况是：只有硝酸铵、硝酸铵和硫酸铵的混合物、硝酸铵和硝酸钡的混合物。16．无标签试剂瓶中的一种黑色不溶于水的固体可能是硫化铜或硫化亚铜。查资料可知：硫化铜(CuS)和硫化亚铜(Cu2S)在空气中灼烧分别发生下列化学反应：2CuS＋3O2eq\o(=====,\s\up10(灼烧))2CuO＋2SO2Cu2S＋O2eq\o(――→,\s\up10(灼烧))CuO＋SO2(没配平)(1)请写出配平后的Cu2S在空气中灼烧的化学方程式：_________________________。如要确定灼烧的Cu2S完全反应，依据的实验现象是_________________________________________________________________________。(2)根据这两个反应的化学方程式中固体物质的质量变化，某同学仅用天平、酒精灯、坩埚、三脚架等常用仪器(无其他试剂)，通过三个实验步骤鉴别出该黑色固体是硫化铜还是硫化亚铜。他的实验步骤一：用天平准确称量一定质量的待测黑色固体。请写出后两个实验步骤：实验步骤二：_________________________________________