2.5 物质的转化（原卷版）

2.5物质的转化【知识网络】【知识掌握】1、物质的转化规律非金属单质——化合物S+O2=点燃=SO2（刺激性，有毒，污染空气）4P+5O2=点燃=2P2O5（除去空气中少量氧气）C+O2=点燃=CO2（氧气充足）2C+O2==2CO（氧气不充足）某些非金属氧化物+H2O——酸CO2+H2O=H2CO3（CO2通入紫色石蕊实验变红色，加热又变紫色）SO2+H2O=H2SO3SO3+H2O=H2SO4金属单质——化合物2Mg+O2=点燃=2MgO（发出耀眼强光，生成白色固体）2Cu+O2=加热=2CuO（红色的铜在空气中加热变黑色）2Fe+2O2=点燃=Fe3O4（火星四射，生成黑色固体）某些金属氧化物+H2O——碱CaO+H2O=Ca(OH)2K2O+H2O=2KOHCuO、Fe2O3不能，因为对应的碱不溶金属单质+非金属单质——盐或金属氧化物Fe+S==加热=FeS2Fe+3Cl2=加热=2FeCl3化合物间相互转化规律：*任何酸和碱都能发生中和反应*任何碳酸盐和酸都能反应生成CO2↑*盐+盐、盐+碱的反应中，反应物必须可溶，且要满足复分解反应的条件（生成物种有气体，水或沉淀）*盐+金属的反应中，反应的盐必须是可溶的。因此一些非常活泼能够跟水发生发应的金属（K、Ca、Na等）不符合要求2、金属的冶炼常见还原剂：C、CO、H2C+2CuO=加热=2Cu+CO2↑H2+CuO=加热=Cu+H2O3CO+Fe2O3=高温=2Fe+3CO2C：黑色固体逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊H2：试管内黑色粉末变红色，试管口出现水珠步骤：实验开始时先通入H2,一段时间后再加热（防止氢气与空气混合加热时试管爆裂）；实验结束后，先熄灭酒精灯，继续通入H2，直到试管冷却为止（防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成氧化铜）提示：试管口要略低于试管底，防止反应生成的水倒流。导管贴试管上壁伸入试管底部CO：最好在通风橱中进行。实验时应该先通一会CO，以排除试管中的空气，防止CO与空气混合加热时引起爆炸。多余的CO不能直接排到空气中，应对着火焰烧掉（实验装置末端设置点燃的酒精灯燃烧尾气）【例题精析】例1．下列物质间的转化不能实现的是（）A．CO2→H2OH2CO3 B．Fe2O3C．S→△+FeFeS D．CuO→+H2例2．“碳中和”是指一定时间内CO2的排放量与吸收量基本相当。CO2的捕集、利用是实现“碳中和”的重要途径我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。CO2与H2在一定条件下转化为CH4（反应过程如图所示，虚线处部分中间产物略去），可实现CO2的再利用。以下说法合理的是（）A．二氧化碳会造成空气严重污染 B．MgO在上述转化中质量不变 C．上述反应中的产物只有CH4 D．参加该反应的CO2与H2分子个数之比是1：2例3．某同学在学习了物质的化的规律后，给制了可以通过一步反应制取ZnSO4的思维导图，其中所选的物质错误的是（）A．①﹣Zn B．②﹣ZnCl2 C．③﹣H2SO4 D．④﹣Zn（OH）2例4．下列物质间的转化，不能通过一步反应实现的是（）A．Cu→Cu（NO3）2 B．Cu（OH）2→CuO C．BaCl2→BaSO4 D．CaCO3→Ca（OH）2例5．亚硝酸钠是实验室常用的试剂，实验室一般用亚硝酸钠溶液与氯化铵溶液反应来制取N2．N2的化学性质十分稳定，但在一定条件下能与H2部分化合生成NH3．如图为制取少量NH3的装置（制取H2的装置已略去）：（1）请写出图中仪器B名称：。（2）写出C装置的硬质试管中发生反应的化学方程式：。（3）结合本实验装置，证明确实有NH3生成的简单方法以及实验现象。（4）归纳与演绎是重要的科学方法，也是常用的学习方法。我们已经学过实验室制取气体的反应原理、制取与收集方法。请你归纳出实验室制取气体反应的共同点：（填序号）。①需要加热②使用催化剂③没有气体参加反应④原料为纯净物⑤只生成一种气体例6．在学习“金属的冶炼”时，某学习小组用如图所示的装置测量氧化铜样品中氧化铜的质量分数，实验所取氧化铜样品质量为10克。（所含杂质不参加反应）（1）该实验利用了一氧化碳的性，玻璃管内观察到的现象是；（2）甲同学的方法：先测出氢氧化钠溶液的质量为50克，待反应完全后再次称量，质量为54.4克，请你计算样品中氧化铜的质量分数。（一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应）（3）乙同学的方法：先称量出玻璃管及样品的总质量为m1，待反应完全后再次称量，质量为m2，利用m1﹣m2的值，求出样品中氧化铜的质量分数，其中m1﹣m2的值是指的质量；（4）同学们查阅到CO除了具有可燃性、难溶于水等性质外，还具有有毒性，因此，本实验中还需对尾气进行处理，请你提出一种处理方法。例7．碳排放导致全球变暖，极端天气事件增加。2020年9月22日，我国政府承诺：中国力争于2060年前实现“碳中和“目标。“碳中和”是指在一定时间内，通过植树造林等途径，抵消自身所产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。（1）植物的光合作用是自然界消耗二氧化碳的最重要途径之一，人们称其为地球上最重要的能量转化过程。请说出植物进行光合作用时，其能量转化是。（2）“碳捕捉技术”是指通过一定的方法，将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。在实际生产中，经常用NaOH溶液来“捕捉”CO2，流程如图所示（部分条件及物质未标出）。“反应、分离”过程中发生的化学反应除了CaO+H2O═Ca（OH）2，还会发生另外一个反应，其化学方程式为，通过这两个反应可以让NaOH循环利用起来。例8．工业生产中，含锰渣（主要成分为MnO2）、含锌渣（主要成分为Fe、FeO、Fe3O4和ZnO）的处理方式主要是送水泥建材厂制砖或就地掩埋，这造成了资源的严重浪费。若进行回收处理则可制成锌、铁微量元素肥，主要成分分别是ZnSO4、Fe2（SO4）3，该流程如图甲所示。已知在催化剂的作用下：H2SO4+Fe3O4→FeSO4+Fe2（SO4）3+H2OH2SO4+FeSO4+MnO2→Fe2（SO4）3+MnSO4+H2O（1）操作Ⅳ的名称为。（2）溶液A中一定含有的溶质是。（3）如图乙所示，pH值会影响锰盐、锌盐的转化率，为了达到高转化率，又能节约操作Ⅲ中的降酸成本，操作Ⅱ中的适宜pH值为左右。【巩固提高】一．选择题（共10小题）1．向一定量稀盐酸中分别加入足量的以下物质，下列图象能正确描述对应变化关系的是（）A． B． C． D．2．现有铁、氧化铁、稀硫酸、氢氧化钙、碳酸钠溶液等五种物质，存在着如图所示的相互反应或转化关系（图中“﹣”表示两端物质间可以发生化学反应．“→”表示物质间存在相应的转化关系．）下列判断合理的是（）A．丙可能是碳酸钠溶液 B．丁可能是氢氧化钙溶液 C．乙必须通过置换反应转化为铁 D．甲和丁的反应一定是中和反应3．下列物质的转变，不能一步实现的是（）A．CO2→CO B．H2O2→H2 C．CaCO3→CO2 D．S→SO24．下列制备物质的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（）A．COCuO¯△CO2→NaOH溶液Na2COB．Cu→AgNO3溶液Cu（NO3）2溶液C．Fe→点燃O2Fe2O3→稀硫酸Fe2（SO4D．CaO→H2OCa（OH）25．火柴头原本是一种不被磁铁吸引的物体，但火柴烧过后，却能被磁铁吸引，原因是很多火柴头用氧化铁着色，点燃后会与木棒中的碳反应产生四氧化三铁和二氧化碳，由此作出的推断不合理的是（）A．Fe3O4与Fe2O3磁性不同，体现他们物理性质不同 B．Fe3O4中铁的质量分数大于Fe2O3 C．火柴头燃烧的方程式为C+O2+6Fe2O3点燃¯4Fe3O4+CO2D．火柴头不被磁铁吸引的是因为不易被磁化6．NSR技术通过BaO和Ba（NO3）2的相互转化实现NOx（氮氧化物）的储存和还原，能有效降低柴油发动机在空气中过量条件下的NOx排放。工作原理如图所示，下列说法错误的是（）A．吸收NOx（如NO、NO2等）的物质是BaO B．CO2过多排放会引起温室效应 C．上述工作图中共有3种氧化物 D．该技术实现了NOx（如NO）气体通过NSR技术转化为N2，减少了对空气的污染7．下列物质间的转化不能通过一步反应实现的是（）A．Fe→FeS B．AgNO3→Ag C．CaCl2→CaCO3 D．Cu→Cu（OH）28．下列转化能一步完成的是（）①CO2→CO②HNO3→HCl③Cu（OH）2→CuO④Ca（OH）2→NaOH⑤Cl2→NaClA．①③④⑤ B．②③④⑤ C．①②④ D．②③④9．用铁、氧化铜、稀硫酸三种原料制取铜单质，有下列两种途径：①Fe→稀硫酸H2→②CuO→稀硫酸CuSO4→用这两种途径制得相同质量的铜时，下列叙述中符合实际实验结果的是（）A．消耗相同质量的氧化铜 B．消耗相同质量的铁 C．消耗相同质量的硫酸 D．生成硫酸铁的质量不相同10．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MgSO4的思维导图，其中所选用的物质错误的是（）A．①FeSO4+Mg B．②Mg（OH）2+Na2SO4 C．③MgO+H2SO4 D．④H2SO4+Mg（OH）2二．实验探究题（共4小题）11．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是一种常用的食品抗氧化剂，小金模仿化工生产，用如图装置来制取Na2S2O5。已知：A中发生的反应为：H2SO4（浓）+Na2SO3═Na2SO4+SO2↑+H2OB中发生的反应为：Na2SO3+SO2═Na2S2O5（1）图中盛放焦亚硫酸钠的仪器名称是；（2）写出C中漏斗作用；（3）在实验过程中，若滴加浓硫酸过快，会出现什么后果？。（4）该实验开始滴加浓硫酸时，应先除尽装置内的空气，若忘记这一操作，新制取的Na2S2O5产品中会混有Na2SO4杂质，请分析原因。12．KMnO4是常用的强氧化剂，工业上以软锰矿（主要成分MnO2）为原料，通过液相法生产，即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，分离后得到K2MnO4，再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，简略生产过程如下：①2MnO2+O2+KOH═2K2MnO4+2H2O，②2K2MnO4+2H2O═2KMnO4+2KOH+H2↑；（1）生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿，因为MnO2含量最低的贫矿中A1、Si的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量（填“偏高”或“偏低”），若其中Si的氧化物以SiO2的形式存在，且SiO2的化学性质类似于CO2，请写出SiO2和KOH溶液反应的化学方程式为：。（2）在传统工艺中得到K2MnO4后，向其中通入CO2制备KMnO4，化学反应方程式为。3K2MnO2+2CO2═2KMnO4+MnO2+2K2CO3，根据上述反应，从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为（精确到0.1%）。与该传统工艺相比，电解法的优势是13．“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，它在空气中可以自燃。如图所示是用新制的四氧化三铁与纯净干燥的氢气制备“引火铁”的装置。请回答：（1）广口瓶乙中盛放的物质是。（2）加热前，如何用实验检验装置中的空气是否排尽？。（3）如果要制备16.8g“引火铁”，被稀盐酸反应的锌质量可能为。（4）普通铁粉不易燃烧，而“引火铁”易自然，下列对此现象的认识中，错误的是。A．“引火铁”的自燃是吸热反应B．“引火铁”的自燃一定是氧化反应C．“引火铁”的自燃需要达到它的着火点D．“引火铁”比普通铁粉更易与氧气反应14．为了测量某碳酸钠溶液的溶质质量分数，小明和小红取该碳酸钠溶液10克利用如图所示装置分别进行实验。（1）小明在碳酸钠溶液中先滴加无色酚酞作为指示剂，然后再逐滴滴加稀盐酸。①当观察到说明稀盐酸和碳酸钠刚好完全反应。②当恰好完全反应时，消耗溶质质量分数为7.3%的稀盐酸10克，计算该碳酸钠溶液的溶质质量分数。（2）小红直接往试管中滴加一定量的稀盐酸，反应结束后，锥形瓶中溶液增加a克。小红将a克当作生成二氧化碳质量并计算碳酸钠溶液中溶质的质量分数，发现计算结