专题2.5-2　物质的转化-金属及其化合物之间的转化（原卷版）

第2章物质转化与材料利用2.5-2物质的转化——金属及其化合物之间的转化目录 1 3 3 4【基础巩固练】 4【发散思维练】 7【核心素养练】 12【中考提分练】 14金属单质及其化合物之间的转化1.实验：铁粉和硫黄的实验实验操作实验现象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，观察现象铁粉被磁铁吸出把混合物放进试管内，用酒精灯加热，观察现象试管内硫黄与铁粉慢慢燃烧，发光发热，且生成了黑色固体，同时放出大量的热当反应后发出的光扩展至整支试管时，立即停止加热，静置，冷却——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，观察现象生成了黑色固体；生成物不能被磁铁吸引实验分析：铁粉与硫黄发生化学反应，生成了新物质硫化亚铁(FeS)，不具有铁的性质。反应的化学方程式S＋FeEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)FeS。实验结论：有些金属能与非金属反应生成盐。2.金属与非金属的反应2Mg+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2MgO(耀眼白光)3Fe+2O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)Fe3O4(火星四射)Fe+SEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)FeS(铁粉与硫粉混合点燃后即可反应，放出大量的热，生成黑色固体。)金属单质和非金属单质在一定条件下可以相互反应，生成相应的盐：Fe+3Cl2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2FeCl3Cu+ClEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)CuCl23.金属与水的反应实验：生石灰与水反应实验操作实验现象在蒸发皿上放一小块生石灰，加少量水，搅拌，观察现象块状的生石灰粉碎成粉末状，并放出大量的热滴加几滴无色酚酞试液，观察现象无色酚酞试液变为红色实验分析：氧化钙与水反应生成了氢氧化钙。实验结论：有些金属氧化物可以与水反应生成相应的碱。活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。氧化钡、氧化钾、氧化钙、氧化钠与反应水都生成相应的碱。CaO＋H2O===Ca(OH)2(放出大量的热)Na2O+H2O===2NaOHK2O+H2O===2KOHBaO+H2O===Ba(OH)2MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不与水反应。4.金属与化合物反应2Mg+CO2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2MgO+C8A1+3Fe3O4EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)9Fe+4Al2O3【常考】掌握金属单质与其化合物的转化规律【例1】下列实验现象的描述正确的是（)A.铁丝在空气中燃烧，火星四射，并生成黑色固体B.把燃着的硫黄放进盛满氧气的集气瓶内，观察到微弱的淡蓝色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体C.取少量铁粉放在白纸上，再将少量硫黄与铁粉混合，把混合物放入试管内，用酒精灯加热，现象是生成黑色固体，同时放出大量的热D.白磷在氧气中燃烧，可观察到集气瓶中充满白雾【例2】课外，小科约老师继续探究铁粉和硫粉反应的实验：他们各自取一定量的铁粉和硫粉均匀混合后堆放在石棉网上，在其中插入烧红的玻璃棒，反应立即发生。拿掉玻璃棒后，反应继续剧烈进行，反应过程中有少量刺激性气味的气体X产生。反应结束后，都得到了黑色固体。老师得到的黑色固体不会被磁铁吸引，而小科的却会被磁铁吸引。（1）铁和硫的反应是_______（填“放热”或“吸热”）反应。（2）气体X的化学式为________。（3）对比老师的实验结果，小科猜想自己得到的黑色固体可能是有剩余的铁或有生成的四氧化三铁。小科想验证是否有铁剩余。老师启发小科：硫化亚铁能与稀硫酸反应，产生硫化氢气体，该气体能被氢氧化钠溶液吸收。于是，小科认为正确连接如图所示的三个装置并进行实验，如果a处有水压出，就能验证有铁剩余。①小科依次连接各装置的导管口：e→_______→b→a。（填“c→d”或“d→c”）②老师指出设计不够合理，不能就此验证猜想。请你说出不够合理的原因：______________________。于是小科改进了实验设计，继续进行探究……【方法归纳】学习过程中应注意对知识进行系统化的归纳。如金属单质及其化合物之间转化的一般规律可归纳为：（1）有的金属和氧气可以反应生成金属氧化物；（2）有的金属和非金属（除氧气外）反应可以生成盐；（3）某些金属氧化物（只有BaO、K2O、CaO、Na2O四种）和水反应生成碱。【基础巩固练】1.(2020•宁波)如图为一种自热火锅的构件图。该自热火锅的发热包内有铁粉、铝粉、炭粉、生石灰等物质，将发热包放到水中，会放出大量的热。有关该自热火锅的说法不合理的是（）A.生石灰与水反应，会放出大量的热B.设计出气孔的目的是避免使用时盒内气压过高C.遇水能放出热量的物质都能作为发热包的内容物D.使用过的发热包即使干燥后也不能重复使用2.(2020•遵义)1839年虎门销烟采用的方法是：在海边挖池，放入烟土，引入海水浸泡，投入石灰，石灰遇水沸腾，烟土溶解。该过程发生的反应有CaO+H2O===Ca(OH)2。下列说法不正确的是（）A.该反应属于化合反应B.该反应会放出热量C.由此反应推测氧化钙可干燥氯化氢气体D.此反应可制备氢氧化钙3.(2021•义乌期中)下列各组变化中，只有加入酸才能一步实现的是（）A.Zn→ZnSO4B.CuO→CuCl2C.CaCO3→CO2D.BaCl2→BaSO44.(2021•嘉兴海宁南苑中学)下列物质的转化在给定条件下均能实现的是（）5.(2020•赤峰)下列物质间的转化只通过一步反应就能实现的是（）A.H2O2→H2B.NaCl→AgClC.Fe→Fe(SO4)3D.CuO→Cu(OH)26.(2020•湖州)小明利用稀硫酸与生锈的铁屑反应制取硫酸亚铁，实验流程如下：资料：①Fe2(SO4)3+Fe===3FeSO4；②硫酸亚铁容易被氧化为硫酸铁等物质。(1)配制50g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸，需溶质质量分数为98%的浓硫酸______________g。(2)写出该实验中的一个化学方程式(除资料①中的反应外)：____________________________。(3)稀硫酸与生锈的铁屑充分反应后，要确保铁有少量剩余，其目的是______________________________________________________________________。7.小明同学利用自制仪器模拟工业炼铁实验，用如图所示微型实验装置制取CO，然后用CO还原Fe3O4并检验气体产物。已知甲酸(HCOOH)具有挥发性，在热的浓硫酸中分解生成一氧化碳和水。(1)位置4发生的化学方程式是__________________________________________。(2)位置5处的化学方程式是__________________________________________。8.碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，化学方程式为Znx(OH)y(CO3)zZnO+CO2↑+H2O(x、y、z为正整数)。小金设计了图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：(1)图甲中装置Ｂ的作用是_____________________。(2)查阅资料发现在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到________________(填“200”“300”或“100”)℃。(3)部分实验步骤为：“加热前先通入N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据________________________________________________现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。(4)小金取54.7g碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4g，装置B增重8.8g。则x：y：z的最简整数比为________________.【发散思维练】9.(2020•东营)人类常利用化学反应得到所需要的物质。如图是Mg(OH)2、MgCl2、Mg(NO3)2三种物质间的转化关系，根据所学知识判断，下列说法正确的是（）A.通过加入氯化铜溶液或稀盐酸可实现①的转化B.通过一步反应无法实现②的转化C.通过一步反应可实现Mg(NO3)2向MgCl2的转化D.通过加入氢氧化钠等可溶性碱可实现③的转化10.(2020•包头)利用废旧电池铜帽(含Cu、Zn)制取海绵铜(Cu)，并得到硫酸锌溶液的主要流程如下：(反应条件已略去)已知：2Cu+2H2SO4+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)2CuSO4+2H2O，下列说法正确的是（）A.步骤②中分离操作必须用到的玻璃仪器是烧杯和漏斗B.溶液A中溶质是H2SO4、CuSO4C.上述流程中物质B是锌，物质D是盐酸D.A~E中都含有铜、锌两种元素的物质有A和C11.(2020•仙桃)A、B、C、D、E五种物质中含有同一种金属元素，转化关系如图所示(图中“→”表示物质间的转化能一步实现，部分反应物、生成物和反应条件均已略去)。其中Ａ是磁铁矿的主要成分，B是单质，C是铁锈。请回答下列问题：(1)若A与一种氧化物反应生成单质B，则反应的化学方程式为__________________________。(2)当B作为金属材料制成金属制品时，防止其可能转化为Ｃ的方法是_____________(写一种)。(3)当D→E为化合反应时，化学方程式为__________________________。(4)若B与某盐溶液发生置换反应生成E，其化学方程式为__________________________。12.(2020•海南)氢能是绿色的能源，如图是制取与贮存氢气的一种方法。下列说法正确的是（）资料：①Mg2Cu是一种贮氢合金，吸氢后生成MgH2和MgCu2合金；②MgH2和HCl反应的化学方程式为MgH2+2HCl——MgCl2+2H2↑。A.反应3的基本类型是置换反应B.循环制氢反应中需要不断加入ZnO和Fe3O4C.反应3中氩气作保护气，防止金属镁、铜在高温下与氧气反应D.反应3的产物与足量稀盐酸反应生成的氢气和反应2产生的氢气质量相等13.某白色固体可能由CaCO3、NaCl、BaCl2、NaOH、Na2SO4中的一种或几种组成，实验记录如图：下列分析中正确的是（）A.原固体中不含BaCl2、Na2SO4B.原固体中一定含有CaCO3、BaCl2、NaOHC.步骤②中得到的溶液中溶质是CaCl2D.为了确定固体中是否有NaCl，可以取无色溶液A直接滴入AgNO3溶液14.(2019•台州)金属与酸反应属于放热反应，其反应速率除受反应物的性质影响外，还受温度、酸的质量分数、固体表面积大小等因素影响。现探究质量分数对反应速率的影响，实验室提供秒表、图甲器材和颗粒均匀的锌粒、铁片、铜片、2%稀盐酸、4%稀盐酸、2%稀硫酸、碎冰、水等药品。(1)请选择合适器材和药品，设计实验写出步骤(可配图说明)。(2)实验结论：其他条件都相同时，酸的质量分数越大，反应越快。图乙是某资料中铁与2%稀硫酸在恒温条件下，生成氢气体积随时间变化的图像。请根据实验结论，对曲线进行适当的修改(在图乙上用实线画出)，使其更合理。15.(2020•河南)X、Y、Z是中学化学常见的物质，三种物质均含有同一种元素，它们之间有下图所示的转化关系(“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去)。(1)若X、Y的组成元素完全相同；Z为气体单质，能供给呼吸，也能使带火星的木条复燃，X转化为Y的化学方程式为____________________________________；从微观角度解释X、Y性质有差异的原因是____________________________________。(2)若X为固体单质；Y可以用于灭火；Z是易与血液中血红蛋白结合的有毒气体，Y转化为Z的化学方程式为____________________________________。(3)若三种物质均含有钙元素；X可以用来改良酸性土壤；Z为难溶于水的白色固体，其中金属元素的质量分数为40%，Y的化学式为______________。16.某兴趣小组为探究锡纸中的金属成分(锡纸中以一种金属为主，其他成分对实验无干扰)，开展了以下探究活动。【提出问题】锡纸中的金属是什么?【建立猜想】根据锡纸有银白色金属光泽，并结合金属活动性、价格等因素，猜想其中的金属可能是锌、铁、铝、锡中的一种。【探究过程】步骤活动内容收集证据分析并得出结论步骤一①查阅资料：金属锌在室温下很脆②取锡纸反复折叠锡纸未破损锡纸中金属不是锌步骤二用磁铁靠近锡纸锡纸没有被磁铁吸引锡纸中金属不是____________步骤三①取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中除去可能存在的氧化膜。当观察到现象____________时，取出锡纸条并用蒸馏水清洗②将处理过的锡纸条放入试管中，加入饱和硫酸锌溶液，静置观察②中锡纸条表面无明显现象说明锡纸中的金属活动性比锌弱，则锡纸中金属不是铝，而是锡【交流评价】小科对实验结论质疑：“无明显现象”并不代表没有发生反应，因为铝与硫酸锌反应[2Al+3ZnSO4=3Zn+Al2(SO4)3]生成的金属锌为银白色，与铝颜色相同，因此无法得出结论。请在不改变反应原理的前提下运用定量方法完善实验方案，并根据预期结果得出相应结论：________________________________________________________________________________________________。【继续探究】运用完善后的方案进行实验，分析实验结果，得出初步结论：锡纸中金属是铝。【核心素养练】17.(证据推理与模型认知)“铜的循环”如下图所示。其中，箭号表示能一步实现的物质转化方向，X、Y、Z是初中化学常见的物质。(1)若反应①为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O，预测该反应可能观察到的实验现象：____________________________(写一个)。(2)反应②中，X的化学式是______________(写一个)。(3)Y是黑色固体，反应④的化学方程式为__________________________________________。(4)利用反应⑤的转化原理，除去FeSO4溶液中的少量CuSO。需要的药品和分离方法分别是__________________、________________________。(5)已知：同一化学反应中，若有元素的化合价升高，则必有元素的化合价降低。铜暴露在空气中生成铜锈[主要成分为Cu2(OH)2CO3]的过程中，空气中参与反应的物质是_________________。18.(科学态度与社会责任)为测定钢铁中的含碳量，设计如下装置，钢铁样品在装置A中煅烧时，气体产物只有CO2和SO2。(1)钢样处理成粉末的主要目的是_________________________________________。钢样中的Fe；C煅烧时的化学方程式为Fe3C+3O2EQ\*jc2\*hps18\o\ad(\s\up9(煅烧),===)_________+CO2。(2)实验室用KClO3和MnO2制备O2的化学方程式为__________________________。MnO2中Mn的化合价为___________。(3)装置B的作用是_____________________________，装置B中的现象是__________________。(4)装置Ｃ的作用是___________________________。若无装置C，则测定结果_________(填“偏大”“无影响”或“偏小”)。(5)装置Ｄ的作用为____________________________________；装置E的作用为___________________________________。(6)钢样中加入某物质可降低煅烧温度，为不影响测定结果，该物质在组成上需满足的条件是___________________________。【中考提分练】1