专题2.5-1　物质的转化-非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2.5-1物质的转化——非金属及其化合物之间的转化目录 1 2 3 3【基础巩固练】 4【发散思维练】 7【核心素养练】 11【中考提分练】 13非金属单质及其化合物之间的转化1.非金属单质与氧气反应（1）实验：硫黄的燃烧实验操作实验现象取一药匙硫黄，观察其外观淡黄色粉末状固体将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象硫黄先熔化后燃烧，产生淡蓝色火焰，生成一种有刺激性气味的气体把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象产生蓝紫色火焰【注意】生成物二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不能直接排放到空气中。实验结论：有的非金属在氧气中燃烧可以生成非金属氧化物。(2)非金属单质与氧气反应S+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)SO2(硫黄是一种淡黄色粉末，在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，产生有刺激性气味的气体。)C+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)CO24P+5O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2P5O2(白色固体)N+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(放电),===)2NO2NO+O2===2NO22.非金属氧化物与水反应（1）实验：二氧化碳与碳酸的转化实验实验操作实验现象取两杯蒸馏水，向其中一杯蒸馏水中吹气或通入CO2。然后，分别向两只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试液，观察现象吹气或通入CO2的烧杯中的紫色石蕊试液变红，没有吹气或通入CO2的烧杯中液体变为紫色从两只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，观察现象加热后其中一支试管中的红色液体变为紫色，另一支试管中液体无明显变化实验分析：液体变红的原因是CO2溶于水生成碳酸，使烧杯中的溶液显酸性。红色液体变为紫色的原因是碳酸不稳定，加热后会分解为水和二氧化碳。实验结论：大部分非金属氧化物与水反应生成对应的酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。思考与讨论：怎样用化学方程式表示下列物质间的转化：C→CO2→H2CO3→CO2C+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)CO2CO2+H2O==H2CO3H2CO3===H2O+CO2↑（2）非金属氧化物与水反应SO2+H2O===H2SO3(形成酸雨的原因)SO3+H2O===H2SO43NO2+H2O===2HNO3+NOCO2、SO2、SO3与水化合生成H2CO3、H2SO3、H2SO4，CO2、SO2、SO3分别叫做H2CO3、H2SO3、H2SO4的酸酐。非金属单质及其化合物之间的转化归纳：①非金属单质在一定的条件下可转化为相应的化合物。②非金属单质在氧气中燃烧可生成非金属氧化物；大部分非金属氧化物可溶于水，生成对应的酸。不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。如：H2CO3===H2O＋CO2↑。③非金属单质及其化合物转化的一般规律：非金属单质非金属氧化物酸。【常考1】掌握非金属单质与其化合物的转化规律。【例1】下列关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“→”表示转化关系，“……表示相互能反应)的说法正确的是（)A.“C……CO2”的反应是放热反应B.“CO→CO2”的反应类型为置换反应C.“CO2→CaCO3”的反应有可能用于检验二氧化碳D.“CO2H2CO3”的反应可用酚酞试液验证【答案】C【解析】“C……CO2”中的某些反应需在高温条件下发生，是吸热反应；“CO→CO2”的反应类型也可能为化合反应；“CO2H2CO3”的反应过程中，酚酞试液不变色，不能用酚酞试液验证。【例2】在燃烧正旺的煤炉上滴水，炉火不仅不会熄灭，反而燃烧得更旺，原因是炽热的煤炭和水蒸气反应生成水煤气（主要成分是氢气和一氧化碳），水煤气又会燃烧，所以燃烧得更旺。请写出这一过程中涉及的所有反应的化学方程式：（1）_________________________；（2）_________________________；（3）_________________________。【答案】（1）C+H2O（气）EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高温),===)CO+H2（2）2CO+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2CO2（3）2H2+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(点燃),===)2H2O【解析】掌握常见非金属单质与其化合物的转化规律，特别注意转化条件。【基础巩固练】1.(2020•绍兴)与图示微观变化相符的化学反应是（）【答案】A【解析】反应前的物质中共含有两种分子，即两种物质，一种物质的分子是由不同种的原子构成的，属于化合物；另一种物质的分子是由同种的原子构成的，属于单质；反应后生成了一种分子，是由不同种原子构成，属于化合物，所以该反应是由一种化合物与一种单质生成一种化合物的化合反应。A反应是由一种化合物与一种单质生成一种化合物的化合反应，与图示相符。2.(2020•北部湾)甲、乙、丙、丁是初中化学常见的物质，它们的转化关系如图所示(反应条件已省略)。下列说法正确的是（）A.若丁是水，则该反应一定属于中和反应B.若丙为沉淀，则甲、乙中一定有一种物质是盐C.若甲、丁均为单质，则该反应一定属于置换反应D.若乙是一种碱、丁是一种盐，则该反应一定属于复分解反应【答案】C【解析】若丁是水，该反应不一定属于中和反应，如氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，该反应不是中和反应，A错误；若丙为沉淀，甲、乙中不一定有一种物质是盐，如氢氧化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水，B错误；置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和化合物，若甲为单质，丁为单质，则该反应一定是置换反应，C正确；若乙是一种碱、丁是一种盐，则该反应不一定属于复分解反应，如氢氧化钠(碱)和二氧化碳反应生成碳酸钠(盐)和水，该反应不是复分解反应，D错误。3.甲、乙、丙三种物质的转化关系如图所示，下表中不符合该转化关系的一组物质是（）【答案】C【解析】碳完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧生成一氧化碳，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，高温条件下二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，故A符合；过氧化氢分解生成水和氧气，氢气燃烧生成水，电解水生成氢气和氧气，故B符合；硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜，和硝酸钡反应生成硝酸铜和硫酸钡沉淀，铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，硝酸铜和铁反应生成硝酸亚铁和铜，故D符合。4.(2020•宁夏)下列各物质之间相互转化(注：物质间的转化均通过一步实现)关系与如图不符的是（）【答案】C【解析】二氧化碳通过光合作用转化成氧气，氧气和碳发生不完全燃烧生成一氧化碳，一氧化碳燃烧或与某些金属氧化物反应生成二氧化碳，转化成立，A正确。碳酸钙高温条件下分解生成氧化钙，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和二氧化碳或可溶性碳酸盐(如碳酸钠)反应生成碳酸钙沉淀，转化成立，B正确。过氧化氢分解生成水，水在通电条件下分解生成氢气，氢气不能转化成过氧化氢，转化不成立，C错误。铜和氧气在加热条件下生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜和比铜活泼的金属(如铁等)反应生成铜，转化成立，D正确。5.如图是关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“→”表示转化关系，“”表示相互能反应)说法中正确的是（）A.“C.……CO”的反应是放热反应B.“CO→CO2”的反应类型为置换反应C.“CO2→CaCO3”的反应可用于检验二氧化碳D.“CO2H2CO3”的反应可用酚酞试剂验证【答案】C【解析】二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙，可用于检验二氧化碳。6.某兴趣小组利用如图装置对二氧化碳的性质进行探究，下列说法错误的是()A.B处现象说明二氧化碳能使紫色石蕊变红B.C处溶液变浑浊，是因为生成了不溶于水的碳酸钙C.D处的实验现象是下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭D.D处现象说明二氧化碳不可燃，不助燃，密度比空气大【答案】A【解析】A、二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红色，但是不能说二氧化碳使紫色石蕊变红色，故A错误；B、二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，所以C出溶液变浑浊，故B正确；C、二氧化碳的密度比空气大，不具有助燃性，所以D处的实验现象是下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，故C正确；D、通过分析可知，D处现象说明二氧化碳不可燃，不助燃，密度比空气大，故D正确。7.如图表示了初中科学中一些常见物质的相互转化关系(部分反应条件已省略)。下列说法错误的是()A.圈Ⅰ中发生的反应都是分解反应B.利用反应①可制得纯碱C.利用反应②可用来检验二氧化碳气体D.圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有助燃性【答案】B【解析】A.Ⅰ中发生的反应分别是过氧化氢的分解和水的分解，反应均符合“一变多”的特征，均属于分解反应，故选项说法正确。B.反应①是氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，制取的是火碱而不是纯碱，故选项说法错误。C.反应②是二氧化碳转化为碳酸钙，可通过二氧化碳与氢氧化钙反应实现，利用反应②可用来检验二氧化碳气体，故选项说法正确。D.Ⅱ中的化学反应，氧气与碳、磷、硫、铁反应，说明氧气能支持燃烧，即氧气具有助燃性，故选项说法正确。8.化学物质王国中举行节日游戏活动，游戏规则如图所示(图中“→”表示一步反应生成)，以形成物质间相互转化的循环接龙。请你将下列八位队员：①Ca(OH)2；②Cu；③CaO；④CO；⑤CaCl2；⑥CuO；⑦CO2；⑧CaCO3平均分成红、蓝两队。游戏规定，物质⑤任红队的队长，物质⑦任蓝队的队长，且红、蓝两队的队长均处于甲的位置，两队分别形成循环接龙。请回答：(1)红队乙的化学式：______________。(2)红队中丙→丁的化学方程式为__________________________________________。(3)蓝队队员依甲、乙、丙、丁的顺序排列是⑦______________(填序号)。【答案】(1)CaCO3(2)CaO+H2O===Ca(OH)2(3)④②⑥【解析】蓝队：物质⑦CO2任蓝队的队长，且队长处于甲的位置，形成循环接龙。根据二氧化碳能够和碳反应产生一氧化碳，一氧化碳能够还原氧化铜得到铜，铜和氧气生成氧化铜，氧化铜和碳反应产生二氧化碳，因此甲是二氧化碳，乙是一氧化碳，丙是铜，丁是氧化铜。【发散思维练】9.(2020•镇江)以石灰浆[Ca(OH)2、CaCO3]为原料制备超细CaCO3的原理如图。下列说法不正确的是（）A.过程Ⅰ中产生CO2，说明NH4Cl溶液呈酸性B.过程Ⅱ中NH3需过量，否则会减少超细CaCO3的产率C.过程Ⅱ中的反应为CaCl2+2NH3+CO2+H2O===CaCO3+2NH4ClD.理论上，生产过程中无须补充CO2和NH4Cl溶液【答案】D【解析】过程Ⅰ中产生CO2，说明NH4Cl溶液呈酸性，因为碳酸钙能和显酸性物质反应生成盐、水和二氧化碳，A正确；过程Ⅱ中二氧化碳全部转化成碳酸根离子，NH3需过量，否则会减少超细CaCO3的产率，B正确；过程Ⅱ中的反应为CaCl2+2NH3+CO2+H2O===CaCO2↓+2NH4Cl，C正确；氢氧化钙需要转化成碳酸钙，根据质量守恒定律，需要补充二氧化碳，不需要补充氯化铵，D不正确。故选D。10.(2020•淮安)节能减排中“减排”的关键是减少CO2的排放，而“减排”的重要手段是合理利用CO2。科学家利用CO2为原料制取炭黑的流程如图。下列说法不正确的是（）A.过程2的变化中太阳能转化为化学能B.过程1和过程2的变化都属于分解反应C.此流程中有炭黑生成，还有氧气生成D.此流程还需要解决炭黑和Fe3O4的分离问题【答案】B【解析】过程2的变化中有太阳能的参与才能进行，太阳能转化为化学能，A正确；过程1中反应物为两种，生成物也为两种，不符合分解反应的特征，不属于分解反应，B错误；过程1中有炭黑生成，过程2中有氧气生成，C正确；因为炭黑和FesO，不易分离，所以此流程还需要解决炭黑和Fe3O4的分离问题，D正确。11.(2020•台州模拟)如图中A、B、甲、乙、丙均是初中化学常见的物质，其中甲、乙、丙属于同种类别的化合物；甲、丙和足量的Ａ反应能生成相同的生成物。A、B均含两种元素，其混合物有挥发性，挥发出的气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。丙的相对分子质量为106，被广泛应用于玻璃、纺织等工业。图中“—”表示两端的物质间能发生化学反应；“→”表示物质间存在相应的转化关系，部分反应物、生成物及反应条件已略去。下列推断错误的是（）A.甲、乙、丙均属于盐类B.丙和A发生的反应属于复分解反应C.除去乙中混有的丙可通过溶解、过滤、洗涤、干燥来达到目的D.可用无色酚酞溶液一次性鉴别甲、丙、A的溶液【答案】D【解析】A、B、甲、乙、丙均是初中化学常见的纯净物，丙的相对分子质量为106，广泛应用于玻璃、纺织的生产，所以丙为碳酸钠，A、B均含两种元素，其混合物有挥发性，挥发出的气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色，说明挥发出的气体呈酸性，学过的物质中浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体呈酸性，且A与碳酸钠能反应，所以A为氯化氢，B为水，甲、丙和足量的Ａ反应能生成相同的生成物，所以甲为碳酸氢钠，甲、乙、丙物质的类别相同，所以乙为盐类物质，能由丙(碳酸钠)物质制取且能与盐酸反应，所以乙为难溶性碳酸盐，常见的为碳酸钙。通过推导可知，甲、乙、丙均属于盐类，A正确；碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，属于复分解反应，B正确；碳酸钙难溶于水，所以除去碳酸钙中的碳酸钠，可通过溶解、过滤、洗涤、干燥来达到目的，C正确；碳酸钠、碳酸氢钠显碱性，所以不可用无色酚酞溶液一次性鉴别甲、丙、A的溶液，D错误。12.如图表示元素的化合价与物质类别的关系，“→”表示物质之间可以转化，甲、乙、丙、丁、戊是初中化学常见物质，它们均含有X元素。下列有关说法正确的是（）A.戊代表的物质均易溶于水B.由X元素形成的不同单质具有相同的性质C.“甲→乙→丙”的转化都只能通过与，反应来实现D.加热丁和紫色石蕊的混合液，溶液颜色由红色变紫色【答案】D【解析】甲、乙、丙、丁、戊是初中化学常见物质，它们均含有X元素，氧化物丙和氧化物乙可以相互转化，所以乙是一氧化碳，丙是二氧化碳，二氧化碳和酸丁可以相互转化，所以丁是碳酸，盐戊会转化成酸丁，所以戊可以是不溶性碳酸盐或可溶性碳酸盐，甲会转化成一氧化碳，所以甲是碳，经过验证，推导正确。戊代表的物质可以溶于水，也可以不溶于水，如碳酸钙，A错误；由X元素形成的不同单质具有不相同的性质，如金刚石是天然存在的最硬的物质，而石墨较软，B错误；“甲→乙→丙”的转化能通过与氧气、金属氧化物等反应来实现，C错误；碳酸受热分解生成水和二氧化碳，所以加热丁和紫色石蕊的混合液，溶液颜色由红色变紫色，D正确。13.碳和碳的部分化合物间的关系如图所示：(1)物质X的化学式为______________。(2)在物质的分类中，CaCO3属于_____________(填字母)。A.氧化物B.酸C.碱D.盐(3)写出该图转化关系中属于化合反应的一个化学方程式：__________________________。【答案】(1)CO2(2)D(3)C+O2EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(点燃),===)CO2(合理答案均可)【解析】（1）碳能转化为二氧化碳；一氧化碳能转化为二氧化碳；碳酸和二氧化碳能相互转化；碳酸钙和二氧化碳能相互转化，所以X为二氧化碳，其化学式为CO2．（2）碳酸钙电离时会生成金属离子钙离子和酸根离子碳酸根离子，属于盐．（3）碳和氧气点燃生成二氧化碳；碳和氧气点燃生成一氧化碳；二氧化碳和水反应生成碳酸；一氧化碳和氧气点燃生成二氧化碳．这四个反应的反应物都是两种，生成物都是一种，都属于化合反应．14.A~F均为初中化学常见的物质，它们之间的关系如图所示(“→”表示转化关系，所涉及反应均为初中常见的化学反应)，其中A俗称生石灰，C是最常用的溶剂，C与F元素组成相同。(1)C的化学式是_____________。(2)D的一种用途是____________________________。(3)A→B反应的基本类型是_____________。(4)F→E反应的化学方程式为_______________________________________。【答案】(1)H2Ｏ(2)作建筑材料等(3)化合反应(4)2H2O2EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(ＭnO2),===)2H2O+O2↑【解析】高温条件下，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氧化钙能和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，过氧化氢分解生成水和氧气，电解水生成氢气和氧气，氢气燃烧生成水，因此A～F分别是氧化钙、氢氧化钙、水、碳酸钙、水和过氧化氢；（1）C的化学式是H2O；（2）D是碳酸钙，可以用作建筑材料；（3）A→B中，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，属于化合反应；（4）F→E中，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气。15.在Cu(NO)2和AgNO3的混合溶液中，加入一定量的锌粉，使之充分反应后有下列情况：(1)若反应后锌有剩余，则溶液中所含溶质为__________________________。(2)若反应后，将溶液过滤，所得固体物质加盐酸没有气体产生，则固体物质中一定有_____________，可能有_____________。(3)若反应后，将析出的金属过滤，向滤液中滴加NaCl溶液，有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成，则此时溶液中含有的溶质为____________________________________________________。【答案】(1)Zn(NO3)2(2)AgCu(3)AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2【解析】根据金属活动性顺序：Zn＞Cu＞Ag，把锌粉加入Cu（NO3）2和AgNO3的混合溶液中，先和AgNO3反应置换出AgNO3中的Ag，然后和Cu（NO3）2发生反应置换出Cu（NO3）2中的Cu．如果Zn粉剩余，则溶液中的Cu（NO3）2和AgNO3全部反应，溶液变成Zn（NO3）2溶液；如果Zn粉不足，若溶液中的AgNO3全部反应，Zn粉继续和溶液中Cu（NO3）2的反应，若溶液中的AgNO3没有完全反应，Zn粉不能和溶液中Cu（NO3）2发生反应。（1）若Zn剩余，则Cu2+、Ag+全部置换出，原混合溶液变成Zn（NO3）2溶液溶质为Zn（NO3）2。（2）固体加盐酸，无气体产生，则Zn完全反应，则Ag+一定被置换出，Cu2+可能未完全置换或未被置换出，所以固体中一定有Ag，可能有Cu。（3）根据题意，滤液中有AgNO3，则加入的Zn粉不足不能全部置换溶液中的AgNO3，溶液中的Cu（NO3）2不发生反应，则一定有Cu（NO3）2和Zn（NO3）2。16.“低碳”是全世界的主题，以下流程是通过控制化学反应的条件来促进或抑制化学反应，实现“低碳”，从而更好地通过化学反应为人类造福。根据上述流程回答下列问题：(1)上述流程中可循环利用的物质是_____________。(2)“低碳”的含义是__________________________。(3)甲醇(CH3OH)燃烧除了生成二氧化碳外，还生成一种常温下为液态的化合物，写出反应的化学方程式：_______________________________________。(4)证明燃烧产物中含有二氧化碳的方法是_______________________________________(用化学方程式表示)。【答案】(1)二氧化碳(2)减少二氧化碳的排放(3)2CH3OH+3O2EQ\*jc0\*hps16\o(\s\up9(点燃),===)2CO2+4H2O(4)CO2+Ca(OH)2===CaCO2↓+H2O【解析】（1）在反应流程中开始二氧化碳是反应物，后来是生成物，所以上述流程中可循环利用的物质是二氧化碳。（2）“低碳”的含义是减少二氧化碳的排放。（3）甲醇（CH3OH）燃烧除了生成二氧化碳外，还生成一种常温下为液态的化合物，根据质量守恒定律可知该化合物为水。（4）证明燃烧产物中含有二氧化碳的方法是用澄清的石灰水。【核心素养练】17.(宏观辨识与微观探析)有一种在古籍里称为鎏的银白色铜合金，是古代云南、四川地区的特产，其主要成分是铜、锌、镍等金属单质。炼制时需要黑铜矿(主要成分是CuO)、硫化镍矿(主要成分是Ni2S3)等多种矿物。下列有关说法不正确的是（）A.鋈属于金属材料B.鋈的样品在足量稀盐酸中能全部溶解C.Ni2S3中镍元素呈+3价D.黑铜矿跟木炭共热能生成单质铜【答案】B【解析】A、鋈是银白色铜合金，属于金属材料，故选项说法正确。B、鋈是银白色铜合金，主要成分是铜锌、镍等金属单质，铜不与稀盐酸反应，鋈的样品在足量稀盐酸中不能全部溶解，故选项说法错误。C、硫元素显-2价，设镍元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）×3=0，则x=+3价，故选项说法正确。D、木炭具有还原性，黑铜矿跟木炭共热能生成单质铜18.(证据推理与模型认识)某同学为了探究木炭和氧化铜在高温条件下生成的气体产物的成分，提出了如下猜想：a.可能是二氧化碳；b.可能是一氧化碳。并设计如图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：Ⅰ.若澄清石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳；Ⅱ.若澄清石灰水不变浑浊，则气体为一氧化碳。请你分析并回答：(1)该同学的猜想是否严谨?请你说明理由：________________________________________________。(2)设计一个实验，验证(1)中你的理由。请简述你的实验方案：__________________________________________________________________________________；(3)该实验装置存在的缺陷是____________________________________；(4)反应结束时，停止实验的操作步骤是________________________________________________；(5)实验后发现试管①内壁上附着不易用试管刷洗净的固体生成物，清洗试管①的方法是________________________________________________。【答案】(1)不严谨，气体产物可能是CO和CO2的混合物(2)先将混合气体通入澄清石灰水，再通入足量NaOH溶液，再通过盛装CuO的硬质玻璃管加热，观察现象，若澄清石灰水变浑浊且CuO变红则猜想正确(3