专题2.5-2　物质的转化-金属及其化合物之间的转化（解析版）

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【答案】C【解析】A的现象应是铁丝在氧气中燃烧；B硫在氧气中燃烧为蓝紫色火焰；D为白烟。【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……【答案】（1）放热（2）SO2（3）c→d反应前装置中有空气存在【解析】（3）②因为反应前锥形瓶中含有空气，加入稀硫酸时，锥形瓶中的一部分空气会被排出，即使没有氢气进入盛有水的试剂瓶中，a处也会有水压出。【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【答案】C【解析】生石灰与水反应生成了熟石灰，会放出大量的热，A正确；设计出气孔，能排出部分水蒸气，目的是避免使用时盒内气压过高，B正确；有些有毒、有腐蚀性物质容易造成伤害事故，不宜用作发热包的内容物，C不正确；使用过的发热包内的物质，已发生了化学变化，性质发生了改变，即使干燥后也不能重复使用，D正确。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【答案】C【解析】由化学方程式可知，该反应是由两种物质反应生成一种新物质，属于化合反应；根据投入石灰，石灰遇水沸腾，烟土溶解，推知该反应过程中会放出大量的热；氯化氢溶于水形成盐酸，氧化钙能与盐酸反应，不能用氧化钙来干燥氯化氢气体；氧化钙与水反应生成氢氧化钙，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→BaSO4【答案】B【解析】锌能与稀硫酸或金属活动性排在锌后面的可溶性硫酸盐反应生成硫酸锌，A错误；氧化铜能与稀盐酸反应生成氯化铜和水，只能与酸反应生成，B正确；碳酸钙能与盐酸反应或高温分解生成二氧化碳，C错误；氯化钡能与硫酸或可溶性硫酸盐反应生成硫酸钡沉淀，D错误。4.(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（）【答案】D【解析】氯化钙和二氧化碳不反应，A错误。铁在氧气中燃烧会生成四氧化三铁，而不是三氧化二铁，B错误。硫酸钠和碳酸钾混合没有气体、沉淀或者水生成，不符合复分解的条件，不反应，C错误。碳酸钙高温条件下分解产生二氧化碳，二氧化碳和碳在高温条件下生成一氧化碳，D正确。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)2【答案】B【解析】过氧化氢分解生成了水和氧气，转化不能由一步反应实现，A不符合题意。氯化钠与硝酸银反应生成了氯化银白色沉淀和硝酸钠，转化能由一步反应实现，B符合题意。铁与稀硫酸、某些硫酸盐等反应生成了硫酸亚铁，不能生成硫酸铁，转化不能由一步反应实现，C不符合题意。氧化铜不能够与水反应，转化不能由一步反应实现，D不符合题意。故选B。6.(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______________________________________________________________________。【答案】(1)10(2)Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O或Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑(3)使生成的硫酸铁完全转化为硫酸亚铁；防止生成的硫酸亚铁被氧化【解析】(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%的浓硫酸质量：50g×19.6%÷98%=10g。(2)该实验中，稀硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水，和铁反应生成硫酸亚铁和氢气(3)稀硫酸与生锈的铁屑充分反应后，要确保铁有少量剩余，其目的是使生成的硫酸铁完全转化为硫酸亚铁；防止生成的硫酸亚铁被氧化。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__________________________________________。【答案】(1)Fe3O4+4COEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)3Fe+4CO2(2)CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O【解析】（1）Fe3O4发生反应是一氧化碳和四氧化三铁在高温下生成铁和二氧化碳；（2）由于生成二氧化碳，而二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊，是由于会生成碳酸钙.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________________.【答案】(1)吸收反应生成的CO2(2)300(3)一段时间，A装置中的长导管管口不再有气泡冒出(4)5：6：2【解析】(1)碱石灰能吸收二氧化碳，因此B装置的作用是吸收反应生成的二氧化碳；(2)根据图示乙在300℃以上时，固体质量减少最多，300℃和400℃效果一样，即选择热分解装置的温度至少要达到300℃；(3)碱式碳酸锌加热分解产生二氧化碳和水，即加热一段时间后碱式碳酸锌全部分解，此时不再产生二氧化碳和水，因此A装置中的长导管管口不再有气泡冒出；(4)A装置的作用是吸收水分，即生成水5.4g，B装置的作用是吸收二氧化碳，即生成二氧化碳8.8g，根据质量守恒定律，生成氧化锌的质量为54.7g-5.4g-8.8g=40.5g，比较z、y、z的个数，即比较锌、氢、碳原子的个数即可，根据质量守恒定律，Zn、H、C的原子个数比为5：6∶2。【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【答案】D【解析】氢氧化镁难溶于水，不能与氯化铜溶液反应，A错误。氯化镁能与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸镁，通过一步反应能实现②的转化，B错误。Mg(NO3)2转化为MgCl2假设能行，对应的生成物是硝酸盐和氯化镁，硝酸盐和氯化镁均易溶于水，不能发生复分解反应，C错误。氢氧化钠能与硝酸镁溶液反应生成氢氧化镁沉淀和硝酸钠，通过加氢氧化钠等可溶性碱可实现③的转化，D正确。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C【答案】D【解析】依据框图可知步骤②后得到固体和液体，所以步骤②为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，A错误。铜与氧气、稀硫酸反应生成硫酸铜，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌，所以溶液Ａ含有溶质硫酸铜、硫酸锌和过量的硫酸，B错误。若流程中加入的物质B为锌，物质D为盐酸，则溶液E中含有杂质氯化锌，所以Ｄ不能用盐酸，应该用硫酸，C错误。依据分析可知A为硫酸铜、硫酸锌、稀硫酸，B为锌，C为铜和锌，D为硫酸，E为硫酸锌，所以A~E中含铜、锌两种元素的物质有A和C，D正确。11.(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__________________________。【答案】(1)Fe3O4+4COEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)3Fe+4CO2(2)刷漆(或涂油等，合理即可)(3)Fe+2FeCl3===3FeCl2(4)Fe+CuCl2===FeCl2+Cu【解析】A是磁铁矿的主要成分，则A是四氧化三铁，B是单质，C是铁锈，铁锈的主要成分是氧化铁，则B是铁，C是氧化铁；氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水，则Ｄ是氯化铁，铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁，铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，则D是氯化铁，E是氯化亚铁。(1)若A与一种氧化物反应生成单质B，四氧化三铁能与一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳。(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，即防止生锈，可在其表面刷漆、涂油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法，这些方法都能够防止锈蚀的共同原理是隔绝氧气和水。(3)D→E为化合反应时，即铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应的化学方程式为Fe+2FeCl3===3FeCl2。(4)B与某盐溶液发生置换反应生成E，即铁与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁溶液和铜，反应的化学方程式为Fe+CuCl2===FeCl2+Cu。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【答案】C【解析】反应3是氢气和Mg2Cu在高温的条件下、氩气的环境中反应生成MgH2和MgCu2，生成物中有两种化合物，不属于置换反应，A错误；ZnFe2O4在反应2中逐渐消耗，在反应1中又会逐渐的合成，所以循环制氢反应中不需要不断加入，B错误；镁和氧气反应会生成氧化镁，铜和氧气反应会生成氧化铜，所以反应3中氩气作保护气，可防止金属镁、铜在高温下与氧气反应，C正确；反应2是水在催化剂的作用下通过太阳能分解生成氢气，反应3所得的混合物中的镁、氢化镁和盐酸反应会生成氢气，但是两者生成的氢气不一定相等，D错误。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【答案】B【解析】白色固体甲加入过量的稀盐酸，固体全部消失，而氯化钡和硫酸钠反应生成的硫酸钡是不溶于盐酸的沉淀，故沉淀一定不含有硫酸钡，一定含有碳酸钙，没有硫酸钡，则氯化钡和硫酸钠不能同时存在；无色溶液A通入二氧化碳产生了白色沉淀，说明一定含有氯化钡和氢氧化钠，故一定不能含有硫酸钠，氯化钠可能存在；A、一定不会含有硫酸钠，一定含有氯化钡，错误；B、原固体中一定含有CaCO3、BaCl2、NaOH，正确；C、步骤②加入的是过量的稀盐酸，故得到的溶液中溶质是CaCl2和HCl，错误；D、氯化钡中含有氯离子，不能使用加入硝酸银溶液的方法检验是否含有氯化钠，错误。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。【答案】(1)答题要点：①检查装置气密性。②控制反应恒温进行；药品的选择能体现控制变量；选择因变量的方法正确。③能体现避免实验偶然性。④操作步骤顺序合理。答案示例：①检查气密性：连接试管和广口瓶，往漏斗中加水，液面不持续下降。②装药品：在烧杯中加入碎冰和一定量的水，往试管中装入锌粒，把试管放入烧杯内的冰水中，用铁架台固定，连接好其他装置。③开始反应和测量：打开止水夹，往漏斗中倒入一定量的2%稀盐酸，记录一定时间内量筒中的水量(或记录量筒中的水达到一定体积时所需的时间，合理均可)。④取等量的锌粒与4%稀盐酸进行反应，重复上述实验。⑤用铁片代替锌粒，重复上述实验(或“多次实验”等能体现避免实验偶然性的方式均可)。(2)如图所示。画图要求：能体现氢气产生的速度是先快后慢，最后不变且与虚线相平。【解析】(1)要探究酸质量分数对反应速率的影响，需要在气密性良好的装置中进行，不能漏气，要控制反应的温度不变，选择药品要能体现控制变量，通过排水法测定收集氢气的速率，为了避免实验的偶然性，要注意多重复几次实验。(2)金属与酸反应产生氢气不是匀速的，是先快后慢。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______________。【答案】(1)2H2O2EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(ＭnO2),===)2H2O+O2↑，它们的分子构成不同(2)CO2+CEQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(高温),===)2CO(3)CaCl2[或Ca(NO3)2]【解析】(1)因为“Z为气体单质，能供给呼吸，也能使带火星的木条复燃”，所以Z是氧气，则X是过氧化氢，Y是水，则X转化为Y的化学方程式为2H2O2EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(ＭnO2),===)2H2O+O2↑，水和过氧化氢性质存在差异的原因是它们的分子构成不同；(2)因为“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”，所以Y是二氧化碳，Z是高温一氧化碳，则Y转化为Z的化学方程式为CO2+CEQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(高温),===)2CO；(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”，则X是氢氧化钙，Z中钙元素的质量分数为40%，可推知Z为碳酸钙，Y可以与Z相互转化，且其中含有钙元素，则Y是氯化钙或硝酸钙，其化学式为CaCl2[或Ca(NO3)2]。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。【答案】【探究过程】铁锡纸表面产生较多气泡【交流评价】取一定量锡纸，用盐酸除去可能存在的氧化膜，取出后用蒸馏水清洗并晾干，称得质量记为m1。将锡纸放入烧杯中，加入一定量饱和ZnSO4溶液浸没锡纸，充分反应后，取出锡纸用蒸馏水清洗并晾干，再次称得锡纸总质量记为m2。如果m2>m1，则锡纸中金属为铝；如果m2=m1，则锡纸中金属为锡【解析】本题考查物质性质的相关知识，要求具备分析、判断问题的能力。【探究过程】用磁铁靠近锡纸，锡纸没有被磁铁吸引，说明锡纸中金属不是铁；取锡纸条放入浓度为20%的盐酸中除去可能存在的氧化膜。由相应结论可知锡纸中金属是锡，则可观察到锡纸表面产生气泡的现象。【交流评价】取一定量锡纸，用盐酸除去可能存在的氧化膜，取出后用蒸馏水清洗并且晾干，称量质量即为m1；把锡纸放人烧杯中，加入一定量饱和硫酸锌溶液直至浸没锡纸，充分反应后，取出锡纸用蒸馏水清洗并且晾干，称量质量即为m2；如果m2大于m1，则锡纸中金属是铝，如果m1=m2，则锡纸中金属是锡。【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_________________。【答案】(1)有气泡产生(或“溶液变为蓝色”“铜片变小”“铜片溶解”等其他合理答案)(2)NaOH(或其他合理答案)(3)CuO+H2SO4===CuSO4+H2O(4)铁粉过滤(5)O2、H2O、CO2(或“氧气、水、二氧化碳”)【解析】(1)由反应方程式3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可观察到产生气泡，溶液变为蓝色，铜片逐渐溶解至消失；(2)根据图示“铜的循环”可知，②中由Cu(NO3)2转化成Cu(OH)2，Cu(NO3)2要和碱反应才能生成Cu(OH)2，同时还会生成硝酸盐，故X是碱(如NaOH、KOH等)；(3)Cu(OH)2受热易分解成黑色固体氧化铜和水，故Y是氧化铜，④是氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，即CuO+H2SO4===CuSO4+H2O；(4)反应⑤是用活泼金属和硫酸铜反应置换出不活泼的金属铜，同时生成硫酸盐，故要除去硫酸亚铁溶液中的少量硫酸铜，可以加入铁粉，铁的金属活动性比铜强，可以置换出铜，同时生成硫酸亚铁，不会引人新的杂质，然后再用过滤除去固体杂质即可；(5)铜暴露在空气中生成铜锈，生成物中有铜、氢、氧、碳四种元素，且铜元素化合价由0价升到+2价，故反应物中必有元素的化合价是降低的，而反应物中铜暴露在空气中，故空气中的二氧化碳(含碳元素)、水(含氢元素)有参与反应，但二氧化碳和水中元素化合价在反应前后都没有发生改变，故判断空气中的氧气也有参与反应，且氧元素的化合价由0价降低到-2价，即Cu+H2O+O2+CO2===Cu2(OH)2CO3。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___________________________。【答案】(1)增大反应物接触面积，使反应更充分Fe3O4（2）+4(3)除去CO2中SO2高锰酸钾溶液褪色(4)吸收CO2中的水蒸气偏大(5)吸收CO2，测定产生的CO2质量防止空气中的CO2和H2O进入D装置(6)不能含有碳元素【解析】（1）钢样处理成粉末的主要目的是：增大反应物的接触面积，化学反应前后原子个数不变，反应物中有3个铁原子，6个氧原子，1个碳原子，生成物中有1个碳原子，2个氧原子，所以空白处是Fe3O4；（2）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，在二氧化锰中氧元素的化合价是-2价，设锰元素的化合价为xx+（-2）×2=0x=+4所以锰元素的化合价是+4价；（3）高锰酸钾具有强氧化性，可以将二氧化硫氧化成三氧化硫，所以装置B的作用是除去二氧化碳中的二氧化硫，装置B中的现象是紫色的高锰酸钾溶液变浅；（4）浓硫酸具有吸水性，所以装置C的作用是吸收水蒸气，若无装置C，装置D会吸收二氧化碳和水蒸气，测定结果偏大；（5）碱石灰可以吸收二氧化碳和水蒸气，所以装置D的作用是吸收二氧化碳，装置E的作用是吸收空气中的二氧化碳和水蒸气；（6）本实验是测定钢铁中的含碳量，加入某物质可降低煅烧温度，为不影响测定结果，所以该物质在组成上需满足的条件是不能含有碳元素，以免影响碳含量的测定。【中考提分练】19.(2020•衢州)如图所示，是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图。(1)写出图中“?”处物质的化学式：___________________________。(2)要一步实现图中“Cu→Cu²+”的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是__________________。(3)根据图中的转化关