专题9 物质的转化及应用（原卷版）

第2章物质转化与材料利用

专题9物质的转化及应用

类型一置换反应..............................................................................................................................................3

类型二不同金属与酸反应产生氢气质量的比较..........................................................................................5

类型三分析金属样品的组成(极值法)...........................................................................................................6

类型四判断天平平衡问题..............................................................................................................................7

类型五金属与酸反应的图像题......................................................................................................................8

类型六分析金属与金属化合物溶液反应后生成物的成分........................................................................11

类型七对金属与酸、金属与金属化合物溶液反应的综合训练................................................................12

类型八金属腐蚀的条件及防锈措施............................................................................................................14

类型九探究金属锈蚀的条件(对比实验法).................................................................................................15

【方法归纳】

1．金属、金属氧化物、碱之间的转化。

(1)金属的氧化和金属氧化物的还原。

①金属与浓硫酸、硝酸与反应均无氢气产生，是因为它们具有氧化性。

2H2SO4(浓)＋Cu===CuSO4＋SO2↑＋2H2O

4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋H2O

8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

△

Zn＋2HSO(浓)=====ZnSO＋SO↑＋2HO

24422

△

3Zn＋4HSO(浓)=====3ZnSO＋S↓＋4HO

2442

铁和铝遇冷的浓硫酸钝化，并不是不反应，而是反应后在金属表面生成致密氧化膜，使其不与金属内

层反应；

△

②金属与金属氧化物反应。如CuO＋Mg=====MgO＋Cu；

③灼热的黑色氧化铜和酒精(乙醇)反应又转化成了铜：

CuO(灼热)＋C2H5OH===Cu＋C2H4O＋H2O

乙醇乙醛

(2)金属、金属氧化物和对应的碱之间一般有如下的转化规律：

2．非金属、非金属氧化物、酸之间的转化。

(1)酸雨的形成。

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当雨水的pH小于5.6才能算酸雨。

人类活动产生的二氧化硫(SO2)、氮的氧化物(如一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、

四氧化二氮(N2O4)等气体的排放，在大气中会转化为2SO2＋O2===SO3(尘埃做催化剂)、SO3＋

H2O===H2SO4(硫酸)、2NO＋O2===2NO2(常温常压下即可)、3NO2＋H2O===2HNO3(硝酸)＋NO，酸雨就

这样形成了。

(2)非金属、非金属氧化物和对应的酸之间一般有如下的转化规律：

3.金属资源的利用和保护

（1）工业矿石

常用的金属冶炼方法是用C、CO(炽热的碳能在高温条件下与二氧化碳反应生成一氧化碳：C＋

CO2===2CO)或H2等具有还原性的物质与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金

属单质。例如：

高温

C＋2CuO=====2Cu＋CO↑

2

高温

C＋CO=====2CO

2

△

CO＋CuO===Cu＋CO2

△

H2+CuO===Cu+H2O

氢气还原氧化铜的实验：

实验步骤现象或结论

(1)观察氧化铜的颜色；(1)氧化铜是黑色固体；

(2)在试管中加入少量氧化铜，通入氢气，过(2)固体物质由黑色粉末变成红色物质，试管口有水生

一会儿，再给氧化铜加热；成。

(3)反应完成后停止加热；△

反应的化学方程式为H2+CuO===Cu+H2O

(4)继续通入氢气，直到试管冷却

（2）炼铁的过程

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4.关于化学反应的综合计算

有以下几种主要类型：

（1）关于化学式和化学方程式的综合计算。

（2）关于溶液和化学方程式的综合计算。

向一种或几种物质的溶液中加入一种能与某成分反应的物质，根据产生的沉淀或气体的质量求原溶液

中某物质的质量及溶液的溶质质量分数。

（3）跨学科综合计算。

综合物理、化学、生物以及环境保护、能源利用等知识，通过计算解决一个综合性问题。

【常考题型】

类型一物质的转化规律

1．锡(Sn)是五金之一，它的金属活动性顺序位于铁和铜之间，则下列反应不会发生的是()

A．Zn＋Sn(NO3)2===Zn(NO3)2＋SnB．Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑

C．Sn＋2AgNO3===Sn(NO3)2＋2AgD．Sn＋MgSO4===SnSO4＋Mg

2．重金属离子有毒性，实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。甲废液经化验呈碱性，主要有毒离

子为Ba2＋，如将甲、乙两废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是()

2＋2－2＋－＋2－＋－

A．Cu和SO4B．Cu和ClC．K和SO4D．Ag和NO3

3．下列各组变化中，每一转化在一定条件下均能一步实现的是()

A．①②B．②③C．①③D．①②③

4．“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中原子全部转

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化为欲得到的产物，即原子的利用率为100%。在用丙炔(C3H4)合成2－甲基丙烯酸甲酯(C5H8O2)的过程中，

欲使原子的利用率达到100%，在催化剂作用下，还需要的其他反应物是()

A．CO2和CH3OHB．H2和COC．CH4和H2OD．CH3OH

5．向硝酸银、硝酸铜、硝酸镁的混合溶液中加入一些铁粉，待完全反应后，再过滤。下列情况不可能

存在的是()

A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋

B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Ag＋、Fe2＋、Mg2＋

C．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Fe2＋、Mg2＋

D．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Fe2＋、Mg2＋

6．小明同学将一枚洁净的铁钉放入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面有红色的物质析出，且产生少量的

气体。于是，他们重新配制硫酸铜溶液，再次实验，又观察到相同的现象。关于该实验，有如下说法：

①生成的气体可能是氢气；②完全反应后溶液呈蓝色；③实验中一定发生了置换反应；④由实验可以

得出金属活动性顺序：Cu＞Fe；⑤硫酸铜溶液可能显酸性；⑥重做实验没有任何意义。

其中正确的说法是()

A．①②③B．①③⑤C．④⑤⑥D．③⑤⑥

7．如图，甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是()

A．甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出

B．乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生

C．甲、乙两实验中，都应先通入气体，再使试管、玻璃管均匀受热，以防止发生爆炸

D．甲、乙两实验中，氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜，都发生了置换反应

8．某黑色固体粉末可能是Fe、FeO、CuO和C中的一种或几种。取黑色粉末，加入一定量的稀硫酸，

待充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，在滤液中插入一根洁净的铁丝。有关说法正确的是()

A．若滤液呈浅绿色，则原黑色固体粉末中一定有Fe

B．若铁丝表面只有红色固体析出，则滤渣中一定无CuO

C．若铁丝表面无明显现象，则滤渣中最多有四种物质

D．若铁丝表面只有气泡产生，则滤液中溶质一定有H2SO4和FeSO4

9.通过钝化的方式使锌制品表面形成一层保护膜，可有效防止锌的腐蚀。某锌制品的钝化液含有硝酸银、

硝酸铜、重铬酸等，其中重铬酸是一种可溶性的酸。

(1)重铬酸(H2Cr2O7)中铬元素的化合价为_______。

(2)反应过程中会产生含有金属单质的细微颗粒，该颗粒中一定含有的金属是________。

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10．中和反应是放热反应吗？甲同学取10mL10%的NaOH溶液于试管中，逐滴加入10%的稀硫酸，随

着硫酸的加入，烧杯中溶液温度与加入硫酸体积之间的变化关系如甲图所示。当加入硫酸至10mL时，试管

中溶液的温度最高，其根本原因是__________________________________。

乙同学按乙图装置实验，澄清的饱和石灰水的作用是___________________________________。

丙同学按丙图实验，根据____________________________________现象也能证明中和反应是放热的。

请说明原理：________________________________________________________________。

甲乙丙

11．氢化钙(CaH2)是一种常用的储氢材料，是登山运动员常用的能源提供剂，但它要密封保存，一旦接

触水就发生反应生成氢氧化钙并放出氢气。小明在实验室里利用氢气和金属钙加热制取氢化钙，制取装置

如图所示：

资料：金属钙的活动性很强，遇水即可剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生氢气。

回答下列问题：

(1)图甲中要确认经过装置B后的氢气是干燥的，需在B、C间接入图乙装置，而且观察到的现象为

__________________________。

(2)实验结束后，小明在图甲C装置玻璃管中取少量物质加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加酚酞

后显红色，小明据此判断：上述实验确有CaH2生成。但小东同学认为小明判断不正确，你认为小东的理由

是：___________________________________________________________________________。

(3)开始实验时，先打开漏斗阀门通一段时间反应生成的氢气，再加热酒精灯的目的是_____________

____________________________________。

12．氧化物、酸、碱、盐相互之间的关系是初中科学中重要学习内容之一。现有如图所示的转换关系：

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(1)请写出下列物质的化学式B____________，E___________。

(2)CuO与A溶液反应的实验现象为________________________________________。

13．某学习小组拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)，查阅资料可知Mg、Mg3N2

能发生如下反应：

△

①2Mg＋O=====2MgO

2

△

②3Mg＋N=====MgN

232

△

③2Mg＋CO=====2MgO＋C

2

△

④Mg＋HO=====MgO＋H↑

22

⑤Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

(NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)

(1)制取氮化镁的实验设计思路：用镁和氮气反应。反应之前必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得

干燥纯净的N2。装置B灼烧铁粉为了除去空气中的___________。

(2)气流流经装置的顺序是D→C→_____________(选填“B→A”或“A→B”)。

(3)通入空气后，应先点燃B装置的酒精灯，如果同时点燃A、B装置的酒精灯，对实验结果可能产生

影响是_______________________________。

(4)设计一个实验，验证A中产物是氮化镁，方案________________________________________(写出操

作和现象)。

14．有一种管道疏通剂，成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应

放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯

利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。

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Ⅰ.取样品20g，倒入容积为200mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量

m1。

Ⅱ.打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m2。

Ⅲ.实验数据如下表。

反应前总质量反应后总质量

m1m2

371.84g371.24g

回答下列问题：

(1)配平化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===____NaAlO2＋3H2↑

(2)根据化学方程式计算样品中铝的质量分数(本小题不考虑水蒸气的影响)。

(3)以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有_______。

A．向锥形瓶中倒入样品时撒出了部分粉末

B．在反应过程中有水蒸气逸出

C．没有等装置中氢气全部排尽就称量

15．小明同学想知道实验室用稀盐酸和石灰石制取CO2气体后的滤液中的溶质成分，故和小组成员一

起进行了如下操作。取实验后的滤液100g，加入21.2%的碳酸钠溶液，所得溶液的pH变化与加入碳酸钠溶

液的质量关系如图，试分析计算：

(1)该滤液中的溶质是_____________，ab段的实验现象是_________，bc段的实验现象是

________________。

(2)反应到c点时，所得溶液的溶质质量分数是多少？(写出计算过程，计算结果精确到0.1%)

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类型二金属的的冶炼

1．在炼铁工业中，常用石灰石将铁矿石中的杂质二氧化硅转化为炉渣除去，发生反应的化学方程式为：

高温

CaCO＋SiO=====X＋CO↑，其中X的化学式是()

322

A．CaSiO4B．Ca2SiO3C．CaSi2O3D．CaSiO3

2．如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中正确的是()

A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳

B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色

C．参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为40∶7

D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气

3．金属材料与人类的生产和生活密切相关。某钢铁厂每天需消耗4900t含Fe2O376%的赤铁矿石，该

厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是______________t。

4．铁是目前世界年产量最多的金属。

(1)如图是一氧化碳还原氧化铁实验装置图，回答下列问题：

①写出甲处玻璃管中反应的化学方程式__________________________________；丙处酒精灯的作用是

__________________________。

②下列关于该实验的说法，正确的是________(填字母)。

A．装置甲处玻璃管内黑色粉末变红

B．实验结束后，应先熄灭甲处的酒精喷灯

C．一氧化碳发生了还原反应

(2)每年因腐蚀而浪费掉的金属材料数量惊人，铁栅栏常采取的防锈措施是____________________，除

防止金属腐蚀外，保护金属资源的有效途径还有________________________________(答一点即可)。

5．工业上炼铁炼钢和轧制钢材的主要流程如图所示。

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已知生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。

高温高温

(1)反应：①FeO＋3CO=====2Fe＋3CO；②FeO＋3C=====2Fe＋3CO↑，属于置换反应的是________，

23223

高炉炼铁的主要原理是________(均填序号)。

(2)炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是____________________________________________________

_________________________________________。

(3)热空气和高炉气体的主要成分有一种相同，这种气体的化学式是__________；炉渣中含有硅酸钙

(CaSiO3)，其中硅元素的化合价是________。

(4)炼钢炉中，通入纯氧的目的是________________________________________；将钢锭轧成钢板，体

现了金属的________性。

(5)铁制品易生锈，写出一种防止铁制品生锈的措施____________________________________________

__________________________________________。

类型三物质的鉴别

2－

1．若用实验证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO4离子造成的，下列实验无意义的是()

A．观察K2SO4溶液的颜色

B．向CuSO4溶液滴加适量的NaOH溶液，振荡后静置，溶液颜色消失

C．向CuSO4溶液滴加适量的BaCl2溶液，振荡后静置，溶液颜色未消失

D．加水稀释后CuSO4溶液颜色变浅

2．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。下列假设(猜想)引导的探究肯定没有意义的是()

A．探究铁和硫酸铜溶液反应生成的气体可能是氢气

B．探究碳还原氧化铜的生成物可能有一氧化碳

C．探究铁锈的成分中可能含有氢氧化铁

D．探究滴加了酚酞的中和反应后的无色溶液中可能含有氢氧化钠

3．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是()

＋＋－－＋＋2－－

A．Cu2、Na、NO3、OHB．H、K、CO3、Cl

＋＋－2－＋＋－－

C．Mg2、NH4、OH、SO4D．Na、Ca2、NO3、Cl

4．下列除去杂质的方法正确的是()

A．除去N2中的少量O2，可以通过灼热的CuO粉末，收集气体N2

B．除去CaO中的少量CaCO3，可以加入足量稀盐酸，充分反应

C．除去KCl溶液中的少量MgCl2，可以加入适量NaOH溶液，过滤

D．除去Cu(NO3)2溶液中的少量AgNO3，可以加入足量铜粉，充分反应后过滤

5．下列做法和对应的化学方程式均正确的是()

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A．用稀盐酸除去铁制品表面的锈：2HCl＋FeO===FeCl2＋H2O

B．向纯碱溶液中滴加澄清石灰水：Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH

C．医疗上用氢氧化镁中和过多胃酸：Mg(OH)2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O

点燃

D．用点燃的方法除去二氧化碳中少量的一氧化碳：CO＋O=====2CO

22

6．已知某混合溶液由HCl、K2CO3、H2SO4、CuCl2溶液中的两种混合而成，向该溶液中加入Ba(OH)2

溶液，产生的沉淀与加入Ba(OH)2溶液的关系如图。则混合溶液中溶质的组成为()

A．HCl、K2CO3B．HCl、H2SO4C．HCl、CuCl2D．H2SO4、CuCl2

7．下列各组物质的溶液，不另加试剂无法一一鉴别的是()

A．NaOHHClCuSO4MgSO4B．Na2CO3K2SO4BaCl2HCl

C．KNO3NaClFeCl3NaOHD．NH4NO3H2SO4NaOHMgCl2

8．下列各组物质加入水中充分搅拌后，同组反应物恰好完全反应，过滤后，在滤纸上留下两种不溶物

质的是()

A．Ca(NO2)3、BaCl2、AgNO3B．MgCl2、KOH、NaCl

C．CuSO4、Ba(OH)2、Cu(NO3)2D．Ba(NO3)2、CuSO4、KCl

9．某粗盐固体样品中含有少量CaCl2、MgCl2、Na2SO4、MgSO4和泥沙，进行以下操作可得到纯净的NaCl

晶体：①加过量的NaOH溶液；②加H2O溶解；③加过量的BaCl2溶液；④过滤；⑤蒸发；⑥加过量的Na2CO3

溶液；⑦加适量的稀盐酸，则正确的操作顺序是()

A．②①⑥③④⑦⑤B．②①③⑥⑦④⑤C．⑥②①③④⑤⑦D．②③①⑥④⑦⑤

10．要将待提纯的物质中的杂质(括号内为杂质)除去，下表中选用的试剂及操作方法均正确的一项是

()

选项待提纯物质选用试剂操作方法

ACuCl2(MgCl2)镁片过滤

BCuO(Cu)稀盐酸过滤

CCu(Fe)稀硫酸过滤

DFeCl3溶液(盐酸)氢氧化钠溶液滴加

11.雾霾严重影响人们的生活和健康，某地区的雾霾中可能含有可溶性物质NH4NO3、NaNO3、BaCl2、

MgCl2、Na2SO4中的一种或多种，该地区的雾霾，经必要的处理后得到试样溶液。某同学设计并完成了如

图所示实验：

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根据以上实验操作与现象，该同学得出的结论错误的是()

A．沉淀B含有Mg(OH)2和BaSO4B．沉淀D的化学式为BaCO3

C．试样中一定不含有NaNO3和BaCl2D．试样溶液中一定含有NH4NO3、MgCl2、Na2SO4

12．国庆节后，小丽带着快乐的心情返回学校。当她来到实验室时，意外地发现实验桌上有瓶敞口放

置已久的NaOH溶液，由此，激发了她的探究欲望。

【提出问题】这瓶NaOH溶液一定变质了，其变质程度如何呢？

【提出猜想】小丽的猜想：NaOH溶液可能部分变质。

【实验探究】小丽设计如下实验验证自己的猜想，请根据表中内容填写小丽实验时的现象：

实验步骤现象结论

取少量NaOH溶液样品于试管中，

__________________

先滴加足量的CaCl2溶液，然后再NaOH溶液部分变质

____________

滴加酚酞试液。

【实验反思】(1)下列物质：①BaCl2溶液、②Ca(NO3)2溶液、③Ca(OH)2溶液、④Ba(OH)2溶液，不能

替代小丽实验中CaCl2溶液的是_______(填序号)。

(2)小丽第二次滴加的试剂除用指示剂外，还可以用______________________________替代。

【拓展应用】保存NaOH溶液的方法是_____________。

13．在某校九年级某班的实验课上，小科取了40mL的Ba(OH)2溶液，并随手倒入等量的稀盐酸(均未

知浓度)。老师发现后，递给他一瓶K2CO3溶液，让小科来检测混合溶液的酸碱性。小科在混合液中慢慢滴

入K2CO3溶液，发现刚加入K2CO3溶液时，并没有沉淀生成，却有气泡产生，则原混合溶液呈______(选填

“酸性”“碱性”或“中性”)，其中所含的溶质有______________(用化学式表示)。

14．根据如图化合物与单质相互转化的关系，回答：

(1)若化合物乙的溶液呈蓝色，单质y是银白色固体，则化学方程式是___________________________。

(2)在常温下y若是气体单质，则化合物甲的化学式可能是____________。

(3)若常温下化合物甲是黑色固体，化合物乙是无色液体，则化学方程式为______________________。

15．鉴别(NH4)2SO4、NH4NO3、NaNO3三种无色溶液，随机编号为A、B、C，实验过程及现象如图所

示：

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