第2章物质转化与材料利用3

第2章物质转化与材料利用01思维导图01思维导图0202考点速记一、金属与非金属我们做饭用的不锈钢锅、金银饰品、铝合金门窗、钢筋混凝土中的钢筋汽车外壳以及农用机械工具都离不开金属，金属已广泛应用于我们的生活用品、房屋建筑、交通工具和农业生产中。（一）金属和非金属的物理性质比较颜色延展性导电性导热性可锻性硬度密度熔点金属有金属光泽，大多数为银白色或灰色良好良好良好良好大大高（汞除外）非金属大多数没有光泽，外表暗淡不具有除石墨外通常不导电差不具有清脆易碎小一般较低（二）常见金属的性质和用途金属都具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性，每种金属又具有独特的性质，人们常根据金属的一般性质和特性来选择使用金属。下表是一些常见金属的主要特性和用途：金属主要特性用途铁纯铁质软，密度较大，熔、沸点较高，具有铁磁性机械制品、建筑材料、刀具、炊具铜具有紫红色的金属光泽，密度大，有良好的导电性和导热性导线、导热器皿铝密度小，有良好的延展性、导电性和导热性制造电线和电缆、铝箱包装、建筑装饰材料和航天材料金延展性是金属中最好的，性质稳定首饰装饰品银良好的金属光泽，质软，是电、热的优良导体首饰、装饰品钨熔点高灯丝钛耐腐蚀、质轻眼镜架、制造飞船(1)大多数金属的颜色是银白色或灰色，但金呈金黄色，铜为紫红色；除汞(俗称水银)外,其他金属在室温下都是固体。(2)在常温下，大多数非金属单质是气体，也有一些是固体，溴是唯一在常温下呈液态的非金属单质；非金属中碳单质熔点较高，如金刚石的熔点是3550℃，硬度也很大。是天然存在的最硬的物质。(3)金属是一定能导电、导热的单质，但能导电、导热的单质不一定是金属，如非金属单质石墨也能导电、导热。二、常见金属材料（一）金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。人们日常使用的金属材料,大多数不是纯金属而是合金，如钢、铝合金等。（二）合金把一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质，就称为合金。（三）合金的性能合金不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了变化，从而引起了性质的变化。合金往往比纯金属具有更好的性能。合金的硬度、强度般比组成它们的纯金属更高，熔点更低，抗腐蚀性能等也更好，因此合金具有更广泛的用途。（四）钢钢是最常见、应用较广的一种合金材料。(1)成分：一种由铁与少量碳等物质形成的合金。(2)性质：机械性能好、质地坚硬、有弹性和延展性。(3)用途：汽车车身、刀具、量具和模具等。三、金属的污染和回收利用（一）金属污染来源(1)日常生活废弃的金属垃圾。(2)大量工业废弃的金属垃圾。(3)工厂排出含重金属的污水。(4)含铅汽油的使用及大量废弃电池。

（二）金属污染的危害(1)浪费大量资源。(2)铝等金属在自然界不会自行分解，积累在土壤中,破坏土壤结构。(3)像铅、镉等有毒的金属被腐蚀后会溶于水中形成金属离子，污染土壤和地下水源。（三）防治金属污染的方法(1)垃圾进行分类回收。(2)回收各种废弃的金属材料。基本上所有金属都可循环再生，而普遍回收的金属包括：铝、铅、铁、铜、锡、锌、银和金等。回收利用金属可以降低生产成本，节约金属资源，节约能源，减少对环境的污染，产生巨大的社会效益和经济效益。(3)使用无铅汽油。(4)废旧电池不能任意丢弃。(5)工业废水和废渣处理后排放。四、金属与氧气的反应（一）有些金属常温下就能与氧气反应(1)在常温下，金属铝的表面易生成一层致密的氧化铝保护膜，它能阻止金属铝继续被空气氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。反应的化学方程式为4A1+3O2=2Al2O3(2)在常温下，铁在潮湿的空气中会被氧化而生锈(铁锈的主要成分是Fe2O3)。（二）有些金属能在空气中燃烧2Mg+O2点燃2MgO，现象是剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体(氧化镁)，放出热量。（三）有些金属在空气中不燃烧，但能在氧气(纯氧)中燃烧3Fe+2O2点燃Fe3O4，现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(四氧化三铁)，放出热量。（四）有些金属虽不能燃烧，但在加热的条件下能与氧气反应生成氧化物2Cu+O2△2CuO，现象是铜丝表面由紫红色变成黑色。（五）金等金属即使在高温下也不与氧气反应五、金属与酸的反应（一）金属与酸的反应(1)镁、锌等金属能与稀盐酸或稀硫酸发生反应，生成相应的盐和氢气。金属表面会有气泡出现，反应的化学方程式为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑将燃着的木条接近有气泡产生的试管，松开拇指发现气体燃烧，此气体即为氢气。(2)铜、银等金属不与稀盐酸或稀硫酸反应，放入两种酸中无明显现象。

（二）置换反应(1)置换反应①概念：由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。②形式：A+BC→AC+B③特点：单换单④置换反应类型a.活泼金属与酸反应，如Fe+2HC1=FeCl2+H2↑b.金属与盐溶液反应，如Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag(2)四大基本反应类型：化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，它们的区别如下：反应类型概念特点形式化合反应由两种或两种以上物质生成一种物质的反应多变一A+B+...→C分解反应由一种物质生成两种或两种以上物质的反应一变多A→B+C+...置换反应由一种单质跟一种化合物发生反应生成另一种单质和另一种化合物反应单换单AB+C→A+CB复分解反应两种化合物互相交换成分生成两种新化合物反应两交换、价不变AB+CD→AD+CB六、金属的活动性顺序（一）金属与某些盐溶液的反应把经除油、除锈处理的洁净的铁丝、铜丝分别放入几种盐溶液中，实验记录如下表：实验操作实验现象化学方程式铁丝浸入硫酸铜溶液中铁丝表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色Fe+CuSO4=FeSO4+Cu铜丝浸入硫酸亚铁溶液中无现象铜丝浸入硝酸银溶液中铜丝表面覆盖一层银白色物质，溶液由无色变成蓝色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag结论：铁、铜、银的金属活动性顺序为铁>铜>银，即活动性较强的金属能把活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。

（二）金属活动性顺序经过许多实验，入们总结出一些常见金属的金属活动性顺序如下：(1)在金属的活动性顺序中，金属位置越靠前，活动性就越强。(2)排在氢前面的金属可以把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来，而排在氢后面的金属不能把酸(非氧化性酸)里的氢置换出来。这里的酸通常指盐酸和稀硫酸而不是浓硫酸(或硝酸)，因为金属与浓硫酸(或硝酸)等反应不产生氢气。(3)一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。(4)K、Ca、Na三种金属的活动性太强，在与盐溶液反应时，会先与溶液中的水发生反应，生成对应的碱和氢气，碱再与盐发生复分解反应。（三）金属活动性顺序的应用湿法炼铜湿法炼铜技术是我国古代劳动入民发明的，我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。其原理是先用硫酸将铜矿中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来，反应的化学方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4铜。七、防止金属腐蚀的常用方法金属材料，特别是钢铁，日久之后表面往往会失去光泽，产生锈蚀现象，以致强度降低，不能继续使用。据统计，每年由于锈蚀而直接损失的钢铁材料约占钢铁年产量的四分之一。所以，研究金属的锈蚀原因，找到科学的防止金属锈蚀的方法显得尤为重要。（一）金属锈蚀的条件金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。

（二）实验探究铁锈蚀的条件(1)实验在3支试管中进行：A试管中是水和空气，B试管中是刚煮沸过的蒸馏水，C试管中是装有干燥剂(生石灰)的干燥空气，在3支试管中各放一枚铁钉，并用塞子塞紧试管口，实验装置图如图所示。(2)一段时间后A中铁钉锈蚀严重，B、C中铁钉基本不锈蚀，说明铁生锈条件是与水和空气(氧气)同时接触。(3)因为纯铁和铁钉的内部结构不同，纯铁并未生锈。（三）防止金属生锈的方法根据金属锈蚀的条件，入们采取了一系列措施以防止金属生锈，如：(1)保持金属制品(特别是钢铁)表面的洁净和干燥。(2)在金属制品(特别是钢铁)表面覆盖保护膜。例如，在金属表面覆盖保护层(涂油、刷漆，覆盖搪瓷、塑料等)、镀耐磨和耐锈蚀的金属(镀铬等)，在钢铁表面高温制成一层致密氧化膜等。(3)改变金属的内部组织结构(制成合金)。如加入铬、镍制成不锈钢等。八、简单的有机物（一）有机物的概念含碳的化合物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐等除外)叫有机化合物，简称有机物，大多含有C、H、O、N等元素。有机物是有机化合物的简称，所有的有机物都含有碳元素。但并非所有含碳的化合物都是有机化合物，如CO、CO2、H2CO3、CaCO3等，它们虽然含有碳元素，但由于它们在结构、组成、性质上都跟无机化合物相似，所以通常把它们归为无机物。（二）甲烷最简单的有机物，化学式为CH4。稻草及动物粪便经过发酵会产生大量的沼气，农村里常用作燃料供热。沼气、瓦斯、天然气的主要成分都是甲烷。火星的大气层中也发现有很多的甲烷。(1)结构：1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的，如图所示。(2)物理性质：通常状况下，甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。(3)化学性质：甲烷具有可燃性，纯净的甲烷在空气中燃烧时产生蓝色火焰，生成水和二氧化碳，如图所示，烧杯内壁产生一层白膜。燃烧的化学方程式为CH4+2O2点燃CO2+2H2O由于甲烷气体与空气或氧气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要检验甲烷气体的纯度。在家庭中使用招气或天然气作燃料时要注意安全。（三）丁烷打火机内液体的主要成分，化学式为C4H10家用液化气的主要成分也是丁烷。气态的丁烷经压缩后变成液态，灌装在容器中贮存，使用时经减压，使液态丁烷汽化。丁烷容易被液化，具有可燃性，燃烧的化学方程式为2C4H10+13O2点燃8CO2+10H2O。（四）乙炔化学式为C2H2，具有可燃性，在氧气中燃烧时能产生3000℃以上的高温，可以用于焊接和切割金属，燃烧的化学方程式2C2H2+5O2点燃4CO2+2H2O（五）有机物特性(1)大部分有机物熔点较低，受热易分解，易挥发，易燃烧，不易导电等。所以保存时一定要密封，做实验时一定要远离明火，防止着火或爆炸。(2)绝大多数有机物难溶于水，易溶于汽油酒精、苯等有机溶剂。(3)许多有机物，如酒精、汽油、乙醚、苯、氯仿等都是常见的、很好的溶剂。如衣服沾上油渍时，常用汽油来清洗，就是利用这些有机物是很好的溶剂这一特性。九、生物体中的有机物（一）有机物是生物体各组织的主要成分人体的生长发育和体内各组织的新陈代谢，都需要各种有机物的参与。（二）人体内最基本的有机物有糖类、蛋白质、脂肪等(1)糖类：是人体所需能量的主要来源，是合成人体中许多重要化合物的原料。糖类由C、H、O元素组成。一些食物，如面包、面条、米饭等主要含有糖类物质，这些糖类物质在人体内水解后会生成葡萄糖。(2)蛋白质：是构成生命体的基本物质，是细胞生长及修补组织的主要原料，占人体细胞干重的50%以上，可以说没有蛋白质就没有生命，是细胞结构里最复杂多变的一类大分子。相对分子质量很大，从几万到几千万。蛋白质灼烧时，有烧焦羽毛的气味，同时冒黑烟，而棉花纤维等非蛋白质类物质灼烧，有烧焦纸片的气味。(3)脂肪：是生物体内贮藏能量的物质，随时供人体代谢的需要,由C、H、0三种元素组成。脂肪不溶于水，可溶于有机溶剂。（三）有机物的转化食物中的有机物消化、转化、贮存、转化人体中的有机物十、有机合成材料有机合成材料的主要成分是用人工合成的方法制得的高分子化合物，三大合成材料：合成塑料、合成纤维和合成橡胶。（一）塑料(1)塑料的种类和用途常见的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃和电木塑料等。它们可以被制成薄膜、日用品、管道、塑料板材、泡沫包装材料、电器绝缘部件和外壳等。(2)塑料的性能优点：①塑料具有可塑性，如果把它加热到一定的温度，就能熔化成黏稠状的液体，趁热把它注人不同的模具里，冷却后就会形成各种形状的制品。②塑料具有良好的绝缘性能，电器外壳大多用塑料制成。③塑料轻而结实且易加工，柔韧性高，用于制鞋底拖鞋凉鞋等。④塑料绝热性能佳，常作保温器材的外壳。⑤塑料一般不与化学物质发生反应，常用于制造试剂瓶。缺点：不易分解，会造成严重的环境污染“白色污染”。

（二）合成纤维合成纤维是以石油化工产品等为主要原料人工合成制得的。不同品种的合成纤维具有各自独特的性能，例如，聚酰胺纤维(锦纶)的耐磨性、聚酯纤维(涤纶)的挺括耐摺性、聚丙烯腈纤维(腈纶)的保暖性和良好手感。合成纤维因其具有特殊性能，被广泛用于制造航天器、飞机、火箭、导弹的绝缘材料特殊防护材料、增强材料以及人造心脏瓣膜外科缝线等。（三）合成橡胶合成橡胶是以煤石油、天然气为主要原料人工合成的高弹性聚合物，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。（四）合成材料与环境污染(1)有机合成材料在给人们的生产、生活带来便利的同时，也对环境造成了影响。填埋作业是目前处理城市垃圾的一个主要办法，但混在垃圾中的塑料制品是一种不能被微生物分解的材料，埋在土里经久不烂，长此下去会破坏土壤结构，降低土壤肥效，污染地下水;如果焚烧废弃塑料，尤其是含氯塑料会严重污染环境，废弃塑料对海洋的污染已经成为国际性问题。(2)“白色污染”是指不可降解的废弃塑料制品给环境带来的污染，常见的有塑料袋、塑料包装、一次性聚丙烯快餐盒，塑料餐具杯盘以及电器充填发泡填塞物等。这些塑料以软塑料为主，又多是白色，它们使用后废弃在环境中很难被微生物分解，如果把它们堆在树坑里或草丛中，它们会静静地躺在那里几十年，并且因其不透气、不透水而破坏土质，影响植物生长。留在土壤中的废弃地膜会使农作物减产30%，给农民带来经济损失。另外，塑料制品如果被动物误食，会使动物染病甚至死亡。因此，“白色污染”是一种十分有害的污染。十一、物质分类的方法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。十二、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2P2O5C+O2点燃CO22H2+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=H2SO3SO3+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+水十三、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2NaCl2Fe+3Cl2点燃2FeC13Cu+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=2NaOHBaO+H2O=Ba(OH)2K2O+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。十四、金属的冶炼（一）金属在自然界中的存在在自然界中，仅有少数金属(化学性质非常稳定)是以游离态(即单质)的形式存在的，大多数金属(化学性质活泼)是以化合态的形式存在的。（二）金属的冶炼原理与方法(1)冶炼原理:金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。(2)冶炼方法:用C、CO、H2等还原剂与金属氧化物反应，夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质，如C+2CuO高温CO2↑+2CuCO+CuO高温CO2↑+CuH2+CuO=H2O+Cu（三）氢气与氧化铜反应(1)实验器材:试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)。(2)实验装置:如图所示。(3)实验步骤:检(检验氢气的纯度)、通(通氢气)、点(点燃酒精灯加热)、熄(实验完毕，先熄灭酒精灯)冷(继续通氢气，直到试管完全冷却)。(4)实验现象:黑色固体逐渐变为红色，同时试管口出现小水珠。(5)注意事项①试管口应略向下倾斜，且试管口不能塞塞子。向下倾斜的目的是避免反应中生成的水倒流而炸裂试管。②氧化铜要铺在试管底部，目的是增大反应物的受热面积，加快反应速率。③通氢气的导管应插到试管底部的氧化铜上方，一是为了避免氧化铜粉末堵塞导管口，二是易把试管里的空气排净，加热后不易发生危险。④实验之前先通氢气后加热，目的是排出试管内的空气，防止氢气和空气混合加热时发生爆炸。实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气，直至试管冷却为止。目的是防止生成的铜在温度较高时再次被氧气氧化成氧化铜，使实验失败。⑤因为要先通氢气，实验结束后还要通氢气，所以实际所用氢气的量要远大于理论用量。（四）还原反应(1)还原反应:含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应。如CuO中的氧被C、H2、CO等夺取，CuO发生了还原反应。(2)还原性:能从含氧化合物中夺取氧的性质叫做还原性。(3)还原剂:具有还原性的物质可做还原剂。C、H2、CO是常见的还原剂。（五）铁的冶炼(1)反应原理:在高温下，用还原剂(主要是一氧化碳)从铁矿石中把铁还原出来。(2)反应方程式:3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2(3)实验现象:红色的固体逐渐变为黑色(铁粉),同时产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。(4)尾气处理:一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，可将尾气点燃或收集。

（六）有关纯度问题的计算纯度=纯物质的质量/不纯物质的质量x100%(1)根据混合物的质量及纯度，计算纯净物的质量。纯净物的质量=混合物的质量x纯度。(2)根据纯净物的质量，求其中组成元素的质量。组成元素的质量=纯净物的质量x纯净物中某组成元素的质量分数。(3)求工业产品中含杂质的物质的质量，即求混合物的质量。混合物的质量=纯净物的质量/纯度十五、化合物之间的相互转化（一）金属在自然界中的存在1.化合物相互转化的普遍性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)2Ca(HCO3)2△CaCO3+H2O+CO2↑。2.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2d.酸1+盐1→酸2+盐2十六、材料与人类社会发展材料的发展历程：石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料。人类对金属材料的使用不仅与金属的活动性有关，还与金属冶炼的难易程度有关。如人类最早使用的金属材料是铜，目前使用最多的金属材料是铁及铁的合金。虽然地壳中含量最多的金属元素是铝，但由于铝的金属活动性较强，冶炼具有一定的难度，因而铝的利用比铜和铁晚的多。十七、新型材料新型材料：指新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。特点：具有优异特性和功能，与普通材料的性质差别很大。当前，最引人注目的新型材料有：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料新型高分子材料、超导材料、纳米材料等。纳米材料：指其基本颗粒在1~100纳米范围内的材料。如：纳米陶瓷、新型纳米油墨、纳米铅粉等。纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面和普通材料都有很大的不同。如纳米陶瓷具有很好的韧性；新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好；将纳米铅粉加入固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。十八、材料制造与环境保护人们在制造材料的过程中会产生许多污染。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，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。（一）实际生产和实验中选择某种物质的制备方法时，需考虑的因素有：(1)科学性：制备过程中每步化学反应是否符合化学反应的规律；(2)简便性：设计方案考虑实际设备情况，操作过程尽可能简便易行，如反应所需的条件和设备是否简单；(3)经济性：所需原料是否易获取、成本是否低廉；(4)安全性：操作过程是否存在安全隐患；(5)环保性：生产过程是否会对环境造成污染。（二）“绿色化学”“绿色化学”又称为环境友好化学，它的主要特点如下：(1)充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；(2)在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废弃物向环境中的排放；(3)提高原料的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；(4)生产出有利于环境保护社会安全和人体健康的环境友好产品。“绿色化学”给化学家提出了一项新的挑战，其核心就是要利用化学原理从源头上消除污染，国际上对此十分重视。1995年，美国设立了“总统绿色化学挑战奖”，以表彰那些在“绿色化学”领域中做出杰出贡献的企业家和科学家。“绿色化学”将使化学工业改变面貌，为子孙后代造福。（三）工业“三废”及处理(1)工业“三废”是指废水、废渣和废气。(2)处理方法①“废气”处理一般是安装回收设备，将尘粒和一氧化碳、二氧化硫等物质除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化硫可利用与碱溶液反应而除去。②“废渣”的处理一般是制水泥或其他材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化为磷肥等。③“废水”的处理是建立污水处理厂，将废水中的有害金属转化为沉淀，制成所需要的金属材料等，废水处理达标后再排放到河流中或循环利用。在化学工业中,除了要及时处理好“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。0303素养提升易错点一、置换反应的滤液滤渣问题向AgNO3、Cu（NO3）2、Mg（NO3）2的混合溶液中加入一些锌粉，完全反应后过滤。可能的情况是（）①滤纸上有Ag、Cu、Zn，滤液中有Mg2+、Zn2+②滤纸上有Ag、Cu、滤液中有Mg2+、Zn2+、Ag+③滤纸上有Ag、Cu、Zn、Mg，滤液中有Zn2+④滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Mg2+、Zn2+A．①④ B．①②④ C．①③ D．②④【解答】解：AgNO3、Cu（NO3）2、Mg（NO3）2的混合溶液中加入一些锌粉，锌不能和硝酸镁反应，先和硝酸银反应生成硝酸锌和银，后和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜。①滤纸上有Ag、Cu、Zn，滤液中有Mg2+、Zn2+，例如锌过量时，该选项正确。②滤纸上有Ag、Cu时，说明硝酸银完全反应，滤液中有Mg2+、Zn2+，没有Ag+，该选项不正确。③滤纸上可能有Ag、Cu、Zn，不含有Mg，滤液中有Mg2+、Zn2+，该选项不正确。④滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Mg2+、Zn2+，例如锌不足以和硝酸银完全反应时，该选项正确。故选：A。（2024•拱墅区一模）小乐将一定量的锌粉加入到Al（NO3）3、Fe（NO3）2和AgNO3的混合溶液中，充分反应后将混合物过滤得到滤液和滤渣。已知混合溶液中的某些阳离子个数随时间的变化如图所示，则下列分析正确的是（）A．②表示的阳离子是Ag+ B．③表示的阳离子是Zn2+ C．过滤得到的滤渣中只有Ag和Fe D．过滤得到的滤液中只有Zn（NO3）2和Al（NO3）3【解答】解：A、②表示的阳离子是亚铁离子，故选项不正确。B、③表示的阳离子是铝离子，故选项不正确。C、亚铁离子有剩余，说明硝酸亚铁部分反应，滤渣中含有银和铁，故选项正确。D、过滤得到的滤液中只有Zn（NO3）2和Al（NO3）3和硝酸亚铁，故选项不正确。故选：C。（2024•宁波自主招生）向一定质量AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入Zn，与两种溶质依次发生反应。溶液质量与加入Zn的质量关系如图所示，有关说法错误的是（）A．a点溶液中的溶质有3种 B．b点得到的固体为Cu C．c点溶液中溶质为Zn（NO3）2 D．d点得到的固体有3种【解答】解：A、a点溶液中的溶质有3种，即反应生成的硝酸锌、没有反应的硝酸铜和部分没有反应的硝酸银，该选项正确。B、b点得到的固体为Ag，该选项不正确。C、c点硝酸银和硝酸铜都完全反应，溶液中溶质为Zn（NO3）2，该选项正确。D、d点得到的固体有3种，即反应生成的银和铜及其过量的锌，该选项正确。故选：B。（2024•宁波自主招生）向氯化铜溶液加入一定量的锌粉充分反应，下列情况中可能出现的是（）①溶液中有Zn2+、Cu2+，不溶物为Cu②溶液中有Zn2+、Cu2+，不溶物为Zn③溶液只有Zn2+，不溶物为Zn④溶液只有Zn2+，不溶物为Zn、Cu。A．①③ B．②③ C．①④ D．③④【解答】解：①若加入锌粉的量不足，氯化铜部分被置换，则溶液中含有氯化铜和氯化锌，所得固体只含有铜，即溶液中有ZnCl2、CuCl2，不溶物为Cu；故该情况有可能；②溶液中有ZnCl2、CuCl2，不溶物为Zn，因为锌会继续与氯化铜发生反应，故该情况不可能出现；③溶液只有ZnCl2不溶物为Zn，因为加入的锌粉一定会与氯化铜反应而得到铜，固体中一定含有铜，因此该情况不可能出现；④若加入锌粉的过量，氯化铜全部被置换，则溶液中只含有氯化锌，所得固体含有铜及剩余的锌粉，即溶液中只有ZnCl2，不溶物为Zn、Cu；故该情况有可能。由以上分析可知：A、③不可能出现。故A错误；B、②③不可能出现。故B错误；C、①④可能出现。故C正确；D、③不可能出现。故D错误。故选：C。易错点二、金属与酸反应图像分析（2024•温州模拟）两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示。下列由图获得的信息正确的是（）A．镁比锌的金属活动性强 B．a、b、c三点中，两个烧杯中都有金属剩余的是b点 C．完全反应后，Mg消耗稀H2SO4的质量大于Zn D．两种金属与稀H2SO4恰好反应后生成的ZnSO4质量大于MgSO4【解答】解：A、由图中信息不能确定镁比锌的金属活动性强，该选项不正确。B、a（镁和锌都完全反应）、b（锌完全反应，镁有剩余）、c（镁和锌都有剩余）三点中，两个烧杯中都有金属剩余的是c点，该选项不正确。C、完全反应后，Mg消耗稀H2SO4的质量大于Zn，是因为生成的氢气完全来自于硫酸，镁反应生成的氢气较多，该选项正确。D、两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，完全反应后镁和锌都转化到硫酸盐中，两种金属与稀H2SO4恰好反应后生成的ZnSO4质量等于MgSO4，该选项不正确。故选：C。（2024•西湖区模拟）向三个烧杯中分别放入足量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入质量分数相同的100g稀盐酸，充分反应。反应的有关图像错误的是（）A． B． C． D．【解答】解：A、向三个烧杯中分别放入足量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入质量分数相同的100g稀盐酸，若消耗盐酸相同，则生成氢气质量相同，根据方程式的质量关系可知消耗相同质量的盐酸，同时消耗金属的质量关系为Fe＞Mg＞Al，故溶液质量增加关系为Fe＞Mg＞Al，故选项图像正确。B、金属与酸反应时氢气来源于酸中的氢元素，因为酸的量相同，金属过量，故最终生成的氢气应该相等，生成等质量的氢气，消耗的金属的质量为Fe＞Mg＞Al，故选项图像正确。C、金属活动性为Mg＞Al＞Fe，则镁的反应速率最快，至完全反应所需时间短，铝的次之，最后是铁；向三个烧杯中分别放入足量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入质量分数相同的100g稀盐酸，充分反应，最后生成的氢气的质量相等，故选项图像正确。D、金属活动性为Mg＞Al＞Fe，所以相同时间消耗金属的质量关系为：Mg＞Al＞Fe，根据方程式的质量关系可知消耗相同质量的盐酸，同时消耗金属的质量关系为Fe＞Mg＞Al，故选项图像错误。故选：D。（2024•西湖区模拟）将等量的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份硫酸中，反应完成后生成氢气的质量关系可能的是（）A． B． C． D．【解答】解：A、如果稀硫酸足量，镁反应生成氢气最多，锌反应生成氢气最少，该选项正确。B、当铁、锌反应生成的氢气质量相等时，应该是稀硫酸过量，则镁反应生成的氢气和锌、铁一样多，该选项不正确。C、当三种金属都过量时，稀硫酸完全反应，生成氢气质量相等，该选项正确。D、锌完全反应，铁和镁有剩余的时候，该选项正确。故选：ACD。（2024•杭州一模）常温下，相同质量的镁和铁分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸反应，以下图像中纵坐标表示生成氢气的质量，横坐标表示相关的量。其中图像表示正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：恰好完全反应时，24份质量的镁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，56份质量的铁和稀硫酸反应生成2份质量的氢气，稀硫酸足量时，相同质量的镁和铁完全反应时，镁生成的氢气较多。A、镁比铁活泼，反应需要时间较短，故选项不正确。B、完全反应后镁反应生成的氢气较多，故选项不正确。C、反应的硫酸质量相等时，生成氢气质量相等，最终镁反应生成的氢气较多，故选项正确。D、最终镁反应生成的氢气较多，故选项不正确。故选：C。易错点三、金属活动性顺序问题（2024•鹿城区校级三模）钪元素符号为Sc，相对原子质量为45，活动性在镁和铝之间，主要化合价为+3价。如图，相同条件下取等质量的金属钪和锌，分别与等质量同浓度稀硫酸、CuSO4溶液反应。下列现象中错误的是（）A．试管①产生气泡速率大于试管② B．反应结束后试管①②中的总质量都减小 C．试管③④中都出现红色固体 D．反应结束后试管③④中的固体质量都增大【解答】解：A、钪的活动性在镁和铝之间，比锌活泼，试管①产生气泡速率大于试管②，该选项正确。B、反应结束后试管①②中的总质量都减小，是因为生成的氢气都逸出装置，该选项正确。C、试管③④中都出现红色固体，是因为反应都生成铜，该选项正确。D、试管③中反应的化学方程式是2Sc+3CuSO4═Sc2（SO4）3+3Cu，90份质量的Sc反应生成192份质量的铜，反应后固体质量增大，④中反应的化学方程式是Zn+CuSO4═ZnSO4+Cu，65份质量的锌反应生成64份质量的铜，反应后固体质量减小，该选项不正确。故选：D。（2024•湖州二模）为比较金属M与Fe、Zn的金属活动性强弱，实验小组设计了如图装置。待甲中充分反应后打开K1，使甲中溶液全部进入乙中，乙中无明显现象，打开K2使乙中溶液全部进入丙中，Zn片表面变黑（金属片均足量）。下列有关说法正确的是（）A．甲中反应后得到黄色溶液 B．丙中反应后溶液质量增大 C．三种金属的活动性顺序为Zn＞M＞Fe D．将M片和Zn片互换位置仍能达到实验目的【解答】A、甲中发生铁与稀盐酸的反应，生成氯化亚铁和氢气，溶液由无色变为浅绿色，故A错误；B、丙中发生锌与氯化亚铁反应生成铁和氯化锌，因为锌的相对原子质量与铁相比较大，所以反应后溶液的质量增大，故B正确；C、因为乙中无明显现象，说明M与氯化亚铁不反应，则M的金属活动性比Fe小，故三种金属的活动性顺序为Zn＞Fe＞M，故C错误；D、将M片与Zn片互换位置，只能得到Zn＞Fe、Zn＞M的结论，并不能比较M与Fe的金属活动性，故D错误；故选：B。（2024•浙江模拟）小明将金、铜、铁三种金属与两种溶液反应，并根据实验现象编制了如图的检索表，根据检索表可知下列说法正确的是（）A．三种金属活动性顺序为丙＞乙＞甲 B．金属丙是铁 C．金属乙是铜 D．金属甲是金【解答】解：在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，甲能与盐酸反应，乙、丙不能与盐酸反应，说明甲的位置排在氢的前面，乙、丙的位置排在氢的后面，即甲＞H＞乙、丙。如果把乙、丙分别放入硝酸银溶液中，乙能与硝酸银溶液反应，丙不能，说明乙的金属活动性比银强，丙的金属活动性比银弱，即乙＞银＞丙。则三种金属的活动性顺序为：甲＞乙＞丙，故甲为铁，乙为铜，丙为金。A、三种金属的活动性顺序为甲＞乙＞丙，故A说法错误；B、金属丙为金，故B说法错误；C、金属乙为铜，故C说法正确；D、金属甲为铁，故D说法错误；故选：C。（2024•温州模拟）碲化镉薄膜电池是一种重要的太阳能电池，其材料之一镉（Cd）的制备是在铜镉渣（主要含有Cd、Zn、Cu等单质）中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤出铜渣，再加入锌粉置换出镉，下列金属的活动性顺序正确的是（）A．Zn＞Cu＞Cd B．Zn＞Cd＞Cu C．Cu＞Zn＞Cd D．Cd＞Zn＞Cu【解答】解：在铜镉渣（主要含有Cd、Zn、Cu单质）中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤出铜渣，说明Cd、Zn均能与稀硫酸反应，Cu不与稀硫酸反应，说明Cd、Zn的位置排在氢的前面，Cu的位置排在氢的后面，即Cd、Zn＞H＞Cu。再加入锌粉置换出镉，说明锌的金属活动性比镉强，即Zn＞Cd。则三种金属的金属活动性顺序为：Zn＞Cd＞Cu。故选：B。易错点四、化合物(金属氧化物与碱、铁及其化合物)之间的转化1.K2O、CaO、Na2O、BaO四种金属氧化物可以与水反应生成可溶性碱，但碱不能加热分解生成金属氧化物和水;2.难溶性碱(如氢氧化铜)可以加热分解生成金属氧化物和水，但对应的金属氧化物不能与水反应生成相应的碱。两种情况不能混淆。3.铁元素在不同的化合物中可能会存在不同化合价，并且颜色会有区别，在物质的转化过程中应注意区分。如单质铁与酸/盐得到亚铁离子，氧化亚铁与酸得到亚铁离子，氧化铁与酸得到铁离子（2023•温州模拟）有关物质之间的部分转化关系如图所示。其中“﹣”表示物质之间能发生化学反应，“→”表示物质之间的转化关系。下列说法中正确的是（）A．物质X是一种常见的有机化合物 B．反应②是一定有盐参加反应 C．向Ca（OH）2溶液中加入CaO，所得溶液的溶质质量分数一定增大 D．图中的所有反应均不属于置换反应【解答】解：A、由于二氧化碳、碳酸钙之间相互转化，二氧化碳能与氢氧化钙反应，x可以为二氧化碳，二氧化碳不属于有机化合物，故A错误；B、由于氢氧化钙能与二氧化碳反应生成碳酸钙，二氧化碳不属于盐，故B错误；C、向Ca（OH）2溶液中加入CaO，如是饱和溶液，溶液的质量分数不会变大，故C错误；D、由图中物质之间的反应可知，所有反应均不属于置换反应，故D正确。故选：D。（2022•江干区校级二模）如图物质经一步反应转化的两种途径，相关说法正确的是（）A．氧化物为SO2 B．X只能是硫酸 C．②可能有沉淀生成 D．①②属于复分解反应【解答】解：A、二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，氧化物应为三氧化硫，故选项说法错误。B、氢氧化钠与三氧化硫反应生成硫酸钠和水，X不一定只能是硫酸，故选项说法错误。C、氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸，②可能有沉淀生成，故选项说法正确。D、非金属氧化物与碱的反应，不属于复分解反应，故选项说法错误。故选：C。（2022•杭州二模）某同学在学习了金属及其化合物之间的转化规律后，绘制了可以通过一步反应制取ZnSO4的思维导图，其中所选用的物质错误的是（）A．①一Zn B．②﹣Zn（NO3）2 C．③﹣H2SO4 D．④﹣Zn（OH）2【解答】解：A、锌和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，该选项选择正确；B、可溶性的碱与硝酸锌反应生成了氢氧化锌沉淀，不能得到硫酸锌，该选项选择不正确；C、氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，该选项选择正确；D、稀硫酸和氢氧化锌反应生成硫酸锌和水，该选项选择正确。故选：B。（2023•温州模拟）2023年4月8日首届地外建造学术研讨会上，科学家就月球上的住房、水﹣气供给、生态等方面进行了探讨，形成在月球建房子影响因素的如概念图，请回答：（1）概念图中，月球昼夜温差大的成因主要是（选填“①”“②”“③”）。（2）设计中的“中国超级泥瓦匠”打印机器人能将月壤制成月壤砖。若打印机器人质量为50千克，与水平月面的接触总面积为0.2米2，请计算其静置时对月面的压强？（3）科学家想在月球房子里构建一个生态系统，水熊虫被认为是最可能生活在月球的动物，水熊虫体型极小，用显微镜才能看清。水熊虫能以真菌、藻类等为食。请写出一条含水熊虫的食物链。（4）月球上的水﹣气供给可以利用现空间站采用的水﹣气整合系统，如图所示，其中“氧气生成系统”，能通过电解水产生氢气和氧气；“萨巴蒂尔系统”能把H2和航天员呼吸产生的CO2反应生成液态水和甲烷气体：4H2+CO2一定条件¯CH4+2H2O。其中，液态水循环利用，甲烷排放到外太空。有人认为，在此水﹣气整合系统中，液态水被循环利用，“水将用之不竭”，请对此观点进行判断并简述理由。。【解答】解：（1）月球表面没有大气层太阳直接照射到月球表面上白天太阳光得不到削弱，晚上也没有大气逆辐射，所以月球上的气温就没有像地球大气一样的调节作用，因此月球昼夜温差大的成因主要是②；（2）若打印机器人质量为50千克，F＝G＝mg＝50kg×1.6N/kg＝80N；打印机器人与水平月面的接触总面积为0.2m2，其静置时对月面的压强p=FS（3）食物链的起点是生产者，以最高营养级结束，且食物链中不含分解者和非生物部分。由题干信息可知，水熊虫能以真菌，藻类等为食，因此可以写出的食物链是藻类→水熊虫；（4）根据图示转化信息可知，2H2O通电¯2H2↑+O2↑反应中每电解72g水，生成氢气8g，而4H2+CO2一定条件¯CH4+2H2O反应中，8g氢气与二氧化碳完全反应生成水易错点五、氢气和一氧化碳还原金属氧化物实验在还原金属氧化物的实验中，通入的气体(如H2.CO等)要“早出晚归”，这是为了防止可燃性气体与空气混合加热时发生爆炸。酒精灯(