科学浙教版第5节 物质的转化习题

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=H2SO3   SO3+ 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)2

K2O+ H2O=2KOH

CuO、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=FeS   2Fe+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、H2

C+2CuO=加热=2Cu+CO2↑      H2+CuO=加热=Cu+H2O       3CO+Fe2O3=高温=2Fe+3CO2

【例题精析】

例1．下列物质间的转化不能实现的是（　　）

A．CO2 H2CO3 B．Fe2O3 Fe 

C．S FeS D．CuO Cu（OH）2

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+H2O

H2SO4+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→SO2

4．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．CO CO2Na2CO3溶液 

B．Cu   Cu（NO3）2溶液 Cu（OH）2 

C．Fe Fe2O3Fe2（SO4）3溶液 

D．CaO   Ca（OH）2溶液   NaOH溶液

5．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+6Fe2O34Fe3O4+CO2 

D．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）2

8．下列转化能一步完成的是（　　）

①CO2→CO②HNO3→HCl ③Cu（OH）2→CuO④Ca（OH）2→NaOH ⑤Cl2→NaCl

A．①③④⑤ B．②③④⑤ C．①②④ D．②③④

9．用铁、氧化铜、稀硫酸三种原料制取铜单质，有下列两种途径：

①FeH2Cu

②CuOCuSO4Cu

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↑+H2O

B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，发现计算结果比小明要偏小，请分析其可能的原因　   　。    （写出两点）

三．解答题（共1小题）

15．图甲是一款潜水艇紧急供氧设备的结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠，需要镁粉氧化放热启动并维持反应进行，快速产生氧气。

（1）启动时，镁粉（Mg）与氧气反应生成氧化镁（MgO）。其化学方程式为：　   　。

（2）产氧药块反应会产生极少量有毒的氯气，推测图甲中试剂X应具有的性质是 　   　。

（3）氯酸钠受热分解生成氯化钠和氧气。m克氯酸钠分解过程中各物质质量变化如图乙所示，选择a、b、c、d、m中的部分数据，列出它们的等式关系以体现质量守恒定律。