专题14 物质转化与材料利用

专题14物质转化与材料利用一、单选题1．（2023·杭州）长征七号火箭采用无毒无污染的液氧、煤油作为推进剂，煤油的成分之一可用CH3(CH2)10CH3表示。下列说法正确的是（）A．液氧属于混合物B．CH3(CH2)10CH3属于无机物C．保持液氧化学性质的最小微粒是氧分子D．CH3(CH2)10CH3可以燃烧，具有助燃性2．（2023·台州）硫酸锌(ZnSO4)可用于治疗锌缺乏引起的食欲不振、生长发育迟缓等病症。下列选项中的两种物质，不能直接反应制得硫酸锌的是（）A．Zn和H2SO4 B．ZnO和H2SO4C．ZnCO3和H2SO4 D．Zn和Na2SO43．（2023·舟山）为了减少汽车油耗，科学家通过研发新型泡沫金属材料，来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的，泡沫金属材料应具有的性质是（）A．熔点低 B．密度小 C．硬度大 D．着火点高4．（2023·舟山）我国古代人民用汞来溶解矿物中的金，得到金汞齐(一种合金)，再从中提取出黄金，在物质分类上金汞齐属于（）A．单质 B．混合物 C．化合物 D．氧化物二、填空题5．（2023·杭州）《天工开物》记载的“生铁、熟铁连续生成工艺”，处于当时世界领先地位，是现代冶金工艺的雏形。其流程图如下所示：熔炼过程中，氧化铁与一氧化碳在高温下反应的化学方程式为______________________。（2）通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量，此过程体现了氧气的（选填“氧化性”或“还原性”）。“黑色湿泥”（有效成分为磷酸铁FePO4）作为熔剂可加快反应，磷酸铁属于______类物质（选填“酸”“碱”或“盐”）。6．（2023·舟山）如图是“铁粉和硫黄反应”的改进实验，将铁粉和硫黄混合物置于两块石英玻璃片之间，并铁粉与硫黄固定。在酒精灯上加热，产生红色火星，固体由棕灰色变为黑色。（1）铁粉和硫黄在两块玻璃片之间，反应时几乎接触不到氧气，减少了(填化学式)气体的生成，更加环保。（2）向反应后的黑色固体滴入稀硫酸，有臭鸡蛋气味的硫化氢(H2S)气体产生，说明铁粉和硫黄发生反应。H2S中硫元素的化合价为。（3）反应后的黑色固体加入CuSO4溶液中，生成红色物质，说明黑色固体中有剩余。7．（2023·丽水）北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。（1）胆矾的化学式为CuSO4·5H2O。已知CuSO4中硫元素的化合价为+6价，则铜元素的化合价为价；（2）由“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”可知铁与硫酸铜溶液反应生成铜，说明铁的金属活动性比铜。8．（2023·丽水）小科学习了物质的性质后，梳理单质、氧化物、酸、碱、盐与X之间的转化关系如图所示。“→”表示某一种物质经一步反应可转化为另一种物质，部分反应物，生成物及反应条件已略去。若X是氯化钠，它在物质分类上属于化合物中的，图中碱的化学式为；（2）若X是水，则能实现图中物质转化的基本反应类型有(填字母)。A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应9．（2023·衢州）《天工开物》记载了水银（汞）和硫反应制取银朱（硫化汞）的方法，并厘清了转化过程中物质间的质量关系。表现出的“质量守恒”思想，比其他国家早一百多年。（1）制取银朱的反应方程式为：Hg+S=HgS，该反应属于基本反应类型中的。（2）书中记载：十六两汞能制取十七两五钱的硫化汞。增重的“一两五钱”实际上是参加反应的的质量。（“钱”“两”是我国古代常用的质量单位）10．（2023·湖州）实验室处理含铜废液的过程中，部分流程如下图：（1）操作A的名称是。（2）沉淀物中一定含有。三、解答题11．（2023·温州）金属与酸反应会放出热量。为深入研究金属和酸反应的特点，小明用如图甲所示装置进行实验：在烧瓶中加入0.48克镁和足量的溶质质量分数为14．6%的稀盐酸，塞紧瓶塞，利用传感器记录160秒内瓶内气压变化。用等质量的铁和锌重复上述实验，得到相关曲线如图乙。（1）图乙中，能支持锌比铁活动性强的证据是。（2）实验中，若0.48克镁完全反应，至少需要稀盐酸多少克？（镁与盐酸反应的化学方程式为：Mg+2HCl=MgCl2（3）解释镁与稀盐酸反应，0~80秒瓶内气压发生如图乙变化的原因：。12．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有。(写出1点即可)（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为。（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点，请说出理由。某地2022年3月数据未接种全程接种占人口比例8%92%轻症病例19%81%重症病例26%74%13．（2023·衢州）在医院，吸氧的患者每小时消耗600L氧气，费用为4元。实验室制取氧气的成本是多少呢？小科在图甲装置的锥形瓶中加入适量的二氧化锰和水，用注射器吸入20mL过氧化氢溶液并全部注入锥形瓶中，测得装置的总质量变化如图乙。（1）上述过氧化氢溶液完全分解产生氧气的质量是g。（2）根据实验数据，通过化学方程式计算20mL过氧化氢溶液中溶质的质量。（3）已知上述20mL过氧化氢溶液的成本为0.4元，若在实验室用同样的过氧化氢溶液制取600L氧气（密度取1.4g/L），需要的成本是元，可见在实验时应节约药品。（不计其它成本）（4）小科连接图甲和图丙装置，用注射器另取4mL同样的过氧化氢溶液，通过直接测量氧气的体积来计算成本。若不考虑导管对实验的影响，以下分析正确的是____。A．广口瓶中的水面上有少量植物油，能防止氧气溶于水B．实验前图丙装置中广口瓶内的水量不会影响测量结果C．读数时量筒中的水面高于广口瓶内的液面导致测得氧气的体积偏小D．测得氧气的体积等于量筒中增加的水的体积减去加入的过氧化氢溶液的体积14．（2023·湖州）小明在参考书上看到一氧化碳还原氧化铁(Fe2O3)的两种实验装置：图1用酒精灯(火焰温度400℃~500℃左右)加热，图2用酒精喷灯(火焰温度可达800℃以上)加热。小明产生了疑惑：在不同温度下反应有什么不同呢？他猜想：在不同温度条件下，得到产物的成分可能不同。于是他按图组装装置并检查好气密性，进行探究：①在硬质玻璃管中，分别装入等量氧化铁粉末，连接装置，开始实验。当红棕色粉末变成黑色时停止加热。待玻璃管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。过程中澄清石灰水均变浑浊。②小明把两装置中的黑色粉末分别倒在白纸上，用磁铁靠近，发现黑色粉末均能被磁铁吸引。根据已有知识他判断黑色粉末可能为Fe、Fe3O4中的一种或两种。③为进一步确定成分，小明查阅资料，了解到Fe能和稀硫酸反应产生氢气而Fe3O4不能。于是他分别取等量黑色粉末装入两支试管，加入等量同浓度稀硫酸，产生气泡的情况如下表：实验记录表粉末来源产生气泡的情况图1装置未观察到气泡图2装置大量气泡由此，小明确定两装置中产物的成分不同，证实了自己的猜想。（1）在①中开始实验时，应该先，再分别加热玻璃管中的氧化铁。过程中澄清石灰水均变浑浊，说明都有气体生成。（2）在②中小明是利用物质的(选填“物理"或“化学”)性质来进行判别的。（3）结合①②③实验结果，小明判断图1硬质玻璃管中反应的化学方程式为_____________。

答案解析部分1．【答案】C【知识点】分子的定义与分子的特性；有机物与无机物的区别；常见物质的分类【解析】【分析】A、根据由一种物质组成的为纯净物，由多种物质组成的为混合物分析；B、根据含碳元素的化合物为有机物分析；根据分子保持物质化学性质分析；根据可以燃烧的物质具有可燃性分析。【解答】A、液氧为氧气的液态，属于纯净物，不符合题意；B、CH3(CH2)10为含碳化合物，属于有机物，不符合题意；C、保持液氧化学性质的最小微粒为氧分子，符合题意；D、CH3(CH2)10可以燃烧，具有可燃性，不符合题意；故选C。2．【答案】D【知识点】金属的化学性质；酸的化学性质【解析】【分析】制得硫酸锌可以利用金属锌或者其化合物与其他化合物之间的反应制得。【解答】A.反应生成硫酸锌和氢气；B.反应生成硫酸锌和水；C.反应生成硫酸锌，水和二氧化碳；D.这两者物质不能反应。故答案为：D3．【答案】B【知识点】常见金属与金属的物理性质及用途；金属的化学性质【解析】【分析】重力的计算公式：G=mg；质量的计算公式：m=ρv【解答】要实现减轻汽车自重的目的，就要减轻汽车的质量，在汽车体积不变的情况下，减轻质量的关键是要选取密度小的金属材料；故答案为：B.4．【答案】B【知识点】常见物质的分类【解析】【分析】物质根据组成成分的多少可分为纯净物和混合物，其中由两种或两种以上物质组成的为混合物。【解答】合金指一种金属与另一种金属组成的物质，故其中一定有两种物质，故其金汞齐属于混合物。故答案为：B5．【答案】（1）Fe2O3+3CO高温__（2）氧化性；盐【知识点】酸、碱、盐的鉴别；还原反应与金属的冶炼【解析】【分析】（1）根据氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳分析；（2）根据氧气的氧化性，盐是由金属离子和酸根离子形成的化合物分析。【解答】（1）氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为Fe2O3+3CO高温__2Fe+3CO（2）通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量，此过程体现了氧气的氧化性，磷酸铁由金属离子和酸根离子构成，属于盐。故答案为：（1）Fe2O3+3CO高温__2Fe+3CO6．【答案】（1）S（2）-2（3）铁【知识点】元素化合价的规则与计算；置换反应及其应用；金属及其化合物之间的转化【解析】【分析】铁和硫在加热的条件下反应生成硫化铁；化合物中各元素的化合价代数和为0；活泼性强的金属能够把活泼性弱的金属从他的盐溶液中置换出来；【解答】（1）S和氧气反应会生成二氧化硫气体，所以铁粉和硫黄在两块玻璃片之间，反应时几乎接触不到氧气，减少了SO2气体的生成，更加环保。（2）化合物中各元素的化合价代数和为0；化合物中H常显+1价，所以S元素显-2价；（3）反应后的黑色固体加入CuSO4溶液中，生成红色物质，说明发生了置换反应，因此可以确定黑色的固体中有单质铁剩余；故答案为：（1）SO7．【答案】（1）+2（2）强【知识点】化学式的书写及意义；元素化合价的规则与计算；金属活动性顺序及其应用【解析】【分析】化学式各元素的化合价总价为零，以及考查了金属的活动性顺序。【解答】（1）氧元素为-2价，故铜元素为+2价；（2）活泼性强的金属可置换活泼性弱的金属，故铁的金属活动性比铜强；故答案为：（1）+2；（2）强8．【答案】（1）盐；NaOH（2）A；B；C；D【知识点】化合反应和分解反应；复分解反应及其应用；置换反应及其应用【解析】【分析】物质中的纯净物分为单质和化合物，化合物中的无机化合物分为氧化物、酸、碱、盐等，其中的物质可在一定条件下进行转换。【解答】（1）氯化钠属于盐类物质，由于X是氯化钠，故碱中的金属元素为钠，其化学式为NaOH；（2）若x是水，则单质可为氢气，与氧气反应为化合反应；盐可为碳酸氢钠其分解分为碳酸钠，水和二氧化碳，其反应为分解反应；氧化物可为氧化铜，其为氢气发生置换反应，生成水哥和铜；酸可为盐酸，与碱发生复分解反应，生成水和盐，故四种基本反应类型都有。故答案为：（1）盐；NaOH；（2）ABCD9．【答案】（1）化合反应（2）硫【知识点】化合反应和分解反应；质量守恒定律及其应用【解析】【分析】（1）根据多变一的反应为化合反应分析；（2）根据化学反应前后物质质量总和不变分析。【解答】（1）所给反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应。（2）十六两汞能制取十七两五钱的硫化汞，由反应前后物质质量总和不变可知，增重的“一两五钱”实际上是参加反应的硫的质量。故答案为：（1）化合反应；（2）硫。10．【答案】（1）过滤（2）铁和铜【知识点】过滤的原理、方法、操作及其应用；金属活动性顺序及其应用【解析】【分析】（1）根据过滤原理分析；（2）根据铁与硫酸铜反应生成铜及铁的用量分析。【解答】（1）操作A分离出溶液和沉淀物，为过滤操作。（2）硫酸铜、硫酸酸中加过量铁，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁过量，所以过滤后得到沉淀物为铁和铜。故答案为：（1）过滤；（2）铁和铜。11．【答案】（1）相同时间内锌与盐酸反应时增大的气压比铁大（2）解：设需要盐酸溶质的质量为xMg+2HCI=MgCl24730.48克x24解得：x=1.46克稀盐酸溶液质量m=1.46克答：需要加入稀盐酸的质量为10克。（3）0~40秒，镁与盐酸反应生成氢气并放出大量的热，气压快速增大；40~80秒，温度降低，气压下降【知识点】金属的化学性质；影响化学反应速率的因素【解析】【分析】（1）根据活动性越强的金属与酸反应速率越快分析；（2）根据反应的镁的质量及方程式中物质间质量关系计算盐酸中溶质质量，从而计算盐酸的溶质质量分数分析；（3）根据镁与盐酸反应放热分析。【解答】（1）相同时间内锌与盐酸反应时增大的气压比铁大，即锌与盐酸反应速率比铁大，可证明锌比铁活动性强。（3）0~40秒，镁与盐酸反应生成氢气并放出大量的热，气压快速增大；40~80秒，温度降低，气压下降，所以镁与稀盐酸反应0~80秒瓶内气压发生如图乙变化。故答案为：（1）相同时间内锌与盐酸反应时增大的气压比铁大；（2）10克；（3）0~40秒，镁与盐酸反应生成氢气并放出大量的热，气压快速增大；40~80秒，温度降低，气压下降。12．【答案】（1）良好的延展性(良好的导热性等)（2）化学能→内能→机械能（3）否；合理即可【知识点】传染病及其传播；传染病的预防措施；能量的转化与守恒定律；常见金属与金属的物理性质及用途【解析】【分析】（1）金属材料的优点为：1.强度高：金属材料具有很高的强度和刚性，可以承受很大的力和重量。2.导电性好：金属材料是良好的导体，可以传递电流和热量。3.耐腐蚀性好：金属材料具有很好的耐腐蚀性能，可以抵御氧化、腐蚀和磨损等。4.易加工：金属材料易于加工成各种形状和尺寸，可以满足各种需求。5.可回收利用：金属材料可以回收再利用，对环境友好。（2）从接种后，对新冠病人的隔离措施来回答；例如：隔离措施的减少，导致总的患病人数增加。故答案为：（1）良好的延展性(良好的导热性等)（2）化学能→内能→机械能（3）否、合理即可13．【答案】（1）1.4（2）设20mL过氧化氢溶液中溶质的质量为x2H2O2=MnO22HO2↑6832x1.4g68x=2.975g（3）240（4）A；C；D【知识点】制取氧气的原理；制取氧气的装置、步骤、收集与注意事项；根据化学反应方程式的计算【解析】【分析】氧气是氧元素形成的一种单质，化学式O2，其化学性质比较活泼，与大部分的元素都能与氧气反应。常温下不是很活泼，与许多物质都不易作用。但在高温下则很活泼，能与多种元素直接化合，这与氧原子的电负性仅次于氟有关。氧气是无色无味气体，是氧元素最常见的单质形态。熔点-218.4℃，沸点-183℃。不易溶于水，1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21%。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。动物呼吸、燃烧和一切氧化过程（包括有机化合物的腐败）都消耗氧气。但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。在金属的切割和焊接中。是用纯度93.5%~99.2%的氧气与可燃气（如乙炔）混合，产生极高温度的火焰，从而使金属熔融。冶金过程离不开氧气。为了强化硝酸和硫酸的生产过程也需要氧。不用空气而用氧与水蒸气的混合物吹入煤气气化炉中，能得到高热值的煤气。医疗用气极为重要。【解答】（1）从乙图中质量的变化量中可以看出完全分解的氧气质量为413.7-412.3=1.4克；