浙教版科学九年级上册 2.5.2物质的转化 同步练习（含答案）

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浙教版科学九上物质转化与材料利用2.5.2物质的转化（含答案）
一、选择题
1．在氢气还原氧化铜的实验中，进行如下操作：①加热 ②停止加热 ③通入氢气④停止通入氢气．下列操作顺序正确的是（　　）
A．①③②④ B．③①④② C．①③④② D．③①②④
2．下列物质中，在加热或高温条件下不能还原氧化铁的是（　　）
A．氢气 B．木炭 C．二氧化碳 D．一氧化碳
3．芯片是电脑、智能家电的核心部件，它是以高纯度的单质硅（Si）为材料制成的。硅及其氧化物能发生如下反应：
①Si+O2SiO2
②SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
③SiO2+2CSi+2CO↑
④Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑
下列说法不正确的是（　　）
A．上述反应中共生成两种可燃性气体 B．反应④属于复分解反应
C．Si和SiO2在一定条件下可以相互转化 D．Na2SiO3中Si为+4价
4．春秋初期，绍兴一带是南方的一个冶铁中心，其炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。下列说法正确的是（　　）
A．海绵铁是一种纯净物
B．Fe2O3中铁元素的化合价为+3价
C．上述反应中涉及的氧化物只有2种
D．炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
5．由下列实验现象可知，黑色粉末是（　　）
A．CuO B．C C．CuO和C D．Fe2O3和C
6．小乐利用如图所示装置和药品进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后，将酒精喷灯移至CuO处加热，最终CuO变为紫红色固体。下列分析错误的是（　　）
A．装置中气球的作用：收集尾气、防止污染空气
B．反应过程中，CuO变为Cu
C．反应过程中，体现出炭粉具有还原性
D．装置中发生的反应：C+2CuO2Cu+CO2↑
7．下列关于实验室模拟工业炼铁的过程说法错误的是（　　）
A．实验前要检查装置气密性
B．实验开始要先通一段时间一氧化碳再加热
C．实验结束后要先停止一氧化碳再停止加热
D．实验过程要注意尾气处理
8．某同学用如图装置进行CO与Fe2O3的反应。下列说法错误的是（　　）
A．反应后固体的颜色由红棕色变成了银白色
B．加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气
C．NaOH溶液应改为Ca（OH）2溶液以检验产生的CO2气体
D．该实验装置应增加尾气处理装置
9．将mgCuO 装入玻璃管中，先通入一会儿CO，再加热，当大部分固体变为红色铜时停止加热，并同时停止通CO气体。在空气中冷却后，称量，残留物的质量为ng。在实验中共用去wgCO，生成agCO2，则最终得到的铜的质量为（　　）
A．4（m﹣n）g B．wg C．ag D．mg
二、填空题
10．思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。某科学研究小组同学在研究了气体检验专题内容后，认为气体检验的关键是对干扰气体的鉴定，其判断标准是对后续实验是否会产生干扰。于是通过讨论研究小组同学对解决“气体检验”类问题建构了如下思维模型：
【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物（甲烷已完全反应）成分，应用思维模型设计了如图实验方案，将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。
（1）实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，则该气体燃烧后的产物成分有 　 　；
（2）实验中小阳同学发现B中黑色CuO变红，C中澄清石灰水变浑浊，得出了天然气燃烧后的气体产物中有CO2和CO结论。小莲认为该结论不严谨，理由是 　 　；
（3）交流时，小莲提出，只要先从a处通一段时间混合气体，观察现象，再点燃B处酒精灯加热，继续观察现象，就可顺利完成气体产物成分的检验。小莲提出在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是 　 　；
（4）实验方案中，装置C可归属于上述思维模型中的 　 　环节。
11．用氢气、木炭粉和一氧化碳还原氧化铜的实验，如图所示。
（1）上述实验都可观察到的现象是　 　；A试管中反应的化学方程式为　 　。
（2）A中试管敞口，C中玻璃管密闭的原因是　 　。
（3）B、C中都能观察到石灰水变浑浊，反应的化学方程式为　 　。
（4）若B、C中等质量的氧化铜均完全反应，则石灰水（足量）中产生的沉淀质量是B　 　C（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
12．如图为铜片A的系列变化，据图回答问题：
（1）若方法1中的X物质为常见气体，则X可能是　 　（填化学式）。
（2）铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为mA、mB、mC，其中方法1和方法2均 完全反应，则mA、mB、mC的大小关系为　 　。
三、探究题
13．某校化学兴趣小组同学在学习完“碳和碳的氧化物”后，在实验室中做了如下实验，请你一起参与完成。
Ⅰ通过实验研究一氧化碳和氧化铜的反应，其操作步骤及观察到的现象如图：
步骤1：连接装置并 　 　。
步骤2：按图甲所示向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜，用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3：按图乙所示将双具支试管固定在铁架台上，并使木炭粉平铺于试管底部；酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象。
步骤4：将酒精喷灯移至木炭粉处，加热一段时间，观察到气球明显胀大，再次将酒精喷灯移至氧化铜处，加热一段时间，观察到黑色粉末变为紫红色固体。
（1）将步骤1补充完整。步骤2中，可用燃着的木条检验二氧化碳是否集满，燃着的木条应 　 　（填“放置在双具支试管口”或“伸入到双具支试管内”）。
（2）该小组设计步骤3的目的是 　 　。
（3）实验中能表明一氧化碳具有还原性的实验现象是 　 　。反应的化学方程式为 　 　；本实验中 　 　（填物质名称）也具有还原性。
（4）图乙装置中气球的作用是 　 　。
Ⅱ探究影响反应快慢的因素是什么？
（1）如图是实验室中常用的仪器：
①仪器A的名称是 　 　。
②从图中选择合适的仪器组装一套CO2发生装置，要求添加盐酸无需拆开装置，需要用到的仪器有哪些？　 　（填字母）。
（2）该小组的实验设计和数据记录如表。每个实验均在反应开始后，就立即用持水法连续收集多瓶CO2表中“—“表示气泡太少，不再收集。
序号 反应物 收集每瓶气体所用时间（单位：秒）
盐酸浓度 盐酸体积 大理石形状 第1瓶 第2瓶 第3瓶 第4瓶 第5瓶 第6瓶
实验1 10% 70mL 小颗粒 8 9 10 12 14 19
实验2 块状 11 12 15 17 21 23
实验3 15% 70mL 小颗粒 10 12 13 15 17 26
实验4 块状 t 14 16 19 22 24
实验5 5% 70mL 小颗粒 14 18 19 32 63
实验6 块状 20 31 59
①该小组研究了哪些因素对反应快慢的影响？　 　。
②为了分析浓度对反应快慢的影响，可对比表中实验 　 　。
A.2和3 B.2和4 C.4和5 D.1和6
③根据实验数据反映出的规律，表中数值的合理范围是 　 　＜t＜　 　。
（3）该小组在反应开始后立即收集第1瓶气体，你认为该做法合理吗？说出你的观点并阐述理由 　 　。
四、解答题
15．为测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数，龙林和他的同学用足量的一氧化碳与10g赤铁矿石样品充分反应（杂质不参与反应），并将生成的气体用一定量的氢氧化钠溶液完全吸收，该溶液总质量与反应时间的变化关系如图．
（1）写出生成的气体与氢氧化钠溶液反应的化学方程式 　 　．
（2）上述反应产生二氧化碳的质量为 　 　g；
（3）计算该赤铁矿石中氧化铁的质量分数．
答案
1．解：氢气还原氧化铜的实验原理是：氢气与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水。该实验的注意事项有：实验开始时，由于氢气具有可燃性，为防止点燃酒精灯时，使氢气与空气的混合气体发生爆炸，应先通入氢气，先将试管中的空气排出，然后再点燃酒精灯加热；实验结束时，为防止生成的铜在高温下再次被氧化，应先熄灭酒精灯，停止加热，然后继续通入氢气至试管冷却。操作顺序为③①②④。
故选：D。
2．解：A、氢气在高温条件下可夺取氧化铁中的氧，生成水，将氧化铁还原为铁，故不合题意，不选。
B、木炭在高温下也可夺取氧化铁中的氧，生成二氧化碳，将氧化铁还原为铁，故不合题意，不选。
C、二氧化碳中的氧已经饱和，不能夺取氧化铁中的氧，将氧化铁还原为铁，故符合题意，选C。
D、一氧化碳在高温下也可夺取氧化铁中的氧，生成二氧化碳，将氧化铁还原为铁，故不合题意，不选。
故选：C。
3．解：A、一氧化碳、氢气具有可燃性，该选项正确。
B、反应④不是两种化合物相互交换成分生成另外两种新的化合物，不属于复分解反应，该选项不正确。
C、Si和氧气在加热条件下会生成二氧化硅，SiO2和碳在高温条件下会生成硅，故两者在一定条件下可以相互转化，该选项正确。
D、根据化合物中正负化合价代数和为零可知，（+1）×2+x+（﹣2）×3＝0，解得x＝+4，该选项正确。
故选：B。
4．解：A、纯净物是由一种物质组成的，混合物有多种物质组成，海绵铁含有多种物质，故属于混合物，故A错误；
B、根据在化合物中正负化合价的代数和为零，Fe2O3中氧元素为﹣2价，则铁元素为+3价；故B正确；
C、氧化物是由两种元素组成，且其中一种元素是氧元素的化合物，则一氧化碳，氧化铁和二氧化碳均属于氧化物，故上述反应中涉及的氧化物有3种，故C错误；
D、木炭不完全燃烧还可以生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，用于炼铁，因此炼铁过程中，木炭不只是作为燃料使用，还可以作为还原剂，故D错误；
故选：B。
5．解：无色气体能使澄清石灰水变浑浊，所以无色气体是二氧化碳，黑色粉末高温生成红色粉末和二氧化碳，所以黑色粉末中含有碳元素、铜元素，结合选项分析可知，黑色粉末是氧化铜和碳，故选：C。
6．解：A、装置中气球的作用：收集尾气、防止污染空气，说法正确；
B、反应过程中，在高温条件下，一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，说法正确；
C、反应过程中，体现出炭粉具有还原性，说法正确；
D、由于碳和氧化铜不接触，不能发生反应，发生的反应是碳和二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳、在高温条件下一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，化学方程式是：为CO2+C2CO和CO+CuOCu+CO2，说法错误；
故选：D。
7．解：实验室模拟工业炼铁，是利用一氧化碳还原氧化铁，实验前要检查装置的气密性，然后通一氧化碳再加热，排尽装置内的空气，实验结束后要先停止加热再停止一氧化碳，以防止高温下的铁再次被氧化。一氧化碳有毒，注意尾气处理。
故选：C。
8．解：A、海绵铁中含有较多杂质，属于混合物，故选项说法正确。
B、主要化学反应为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧元素，说明一氧化碳具有还原性，故选项说法正确。
C、Fe2O3中氧元素化合价为﹣2价，设铁元素化合价为x，根据化合物中各元素化合价代数和为零，则2x+（﹣2）×3＝0，x＝+3，故选项说法正确。
D、尾气中可能含有一氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，需要处理尾气，故选项说法错误。
故选：D。
9．解：A．一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误。
B．加热前应先通入一段时间的CO以排尽装置内的空气，排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法正确。
C．二氧化碳能与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水，NaOH溶液应改为Ca（OH）2溶液，以检验产生的CO2气体，故选项说法正确。
D．一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，该实验装置应增加尾气处理装置，故选项说法正确。
故选：A。
10．解：根据反应前后固体的质量差（m﹣n）g为被还原的CuO中O元素的质量，利用CuO中Cu、O元素的质量比＝64：16＝4：1，可计算生成铜的质量＝4（m﹣n）g；
根据反应生成的a gCO2中O元素的质量＝a g××100%＝g，其中O元素质量的一半即g×＝g为被还原的CuO中O元素的质量，利用CuO中Cu、O元素的质量比＝64：16＝4：1，可计算生成铜的质量＝4×g＝g；但是由于生成的铜在空气中冷却再次被氧化，所以此计算方式没有意义。错误。
故选：A。
11．解：（1）无水硫酸铜遇水变蓝，若实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，则该气体燃烧后的产物成分有水；
（2）实验中某同学发现B中黑色CuO变红，C中澄清石灰水变浑浊，得出了天然气燃烧后的气体产物中有CO2和CO结论。另一位同学认为该结论不严谨，理由是：CO和氧化铜反应会生成CO2，无法判断原气体产物中是否有二氧化碳；
（3）小莲在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是排出装置中的空气，防止发生爆炸；
（4）实验方案中，装置C既可以检验生成的二氧化碳，又可以收集未完全反应的一氧化碳，则装置C可归属于上述思维模型中的气体检验、尾气处理环节；
故答案为：
（1）水；
（2）CO和氧化铜反应会生成CO2，无法判断原气体产物中是否有二氧化碳；
（3）排出装置中的空气，防止发生爆炸；
（4）气体检验、尾气处理。
12．解：（1）氢气、碳和一氧化碳都具有还原性，在加热或高温的条件下，能将黑色的氧化铜还原为红色的金属铜，A在，在加热的条件下，氢气和氧化铜反应生成铜和水；故填：黑色粉末慢慢变成红色；CuO+H2Cu+H2O；
（2）氢气没有毒，一氧化碳有毒，为了防止造成空气污染，所以C中玻璃管密闭；故填：氢气没有毒，一氧化碳有毒；
（3）碳和一氧化碳还原氧化铜都会生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；
（4）由化学方程式2CuO+C2Cu+CO2↑和CuO+COCu+CO2可知：若B、C中等质量的氧化铜均完全反应，C中生成的二氧化碳多，所以石灰水（足量）中产生的沉淀质量是B＜C；故填：＜。
13．解：（1）若方法1中的X物质为常见气体，则X可能是CO，这是因为一氧化碳和氧化铜在一定条件下反应生成铜和二氧化碳。
故填：CO。
（2）加热条件下，铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，因此铜片A和铜片B的质量相等；
因为氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，损失了一部分铜元素，因此铜片C的质量小于铜片A和铜片B的质量，因此mA、mB、mC的大小关系为mA＝mB＞mC。
故填：mA＝mB＞mC。
14．解：Ⅰ、（1）有气体参加或生成的反应，实验前应检查装置气密性，则连接装置并检查装置气密性，用燃着的木条检验二氧化碳是否集满，燃着的木条应放置在双具支试管口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满；
（2）步骤3中，双具支试管内装满二氧化碳，用酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象，说明二氧化碳不能与氧化铜反应，则该小组设计步骤3的目的是证明CO2不能与CuO反应；
（3）步骤4中，观察到黑色粉末变为红色固体，说明一氧化碳与氧化铜反应生成了铜，证明一氧化碳具有还原性，一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为CO+CuOCu+CO2，本实验中木炭粉也具有还原性；
（4）一氧化碳有毒，会污染空气，则图乙装置中气球的作用是尾气处理，防止CO污染空气；
Ⅱ、（1）①由图可知，仪器A的名称是长颈漏斗；
②实验室用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应为固液常温型反应，长颈漏斗在反应中可以随时添加液体，则需要长颈漏斗，用长颈漏斗则需要带导管的双孔橡皮塞，还需要锥形瓶作反应容器，则需要用到的仪器有ABD；
（2）①从表格的内容可知，该小组研究了盐酸浓度、大理石形状对反应快慢的影响；
②分析浓度对反应快慢的影响，浓度是变量，其他条件相同，则可对比表中实验2和4，故选：B；
③根据实验数据可知，其他条件相同时，盐酸浓度越大，第1瓶收集的时间越短，则t＞11，条件相同时，第1瓶时间比第2瓶短，则t＜14，故表中数值的合理范围是11＜t＜14；
（3）该小组在反应开始后立即收集第1瓶气体，该做法合理，只是收集的气体不纯，但该实验是通过收集相同体积的气体所用时间比较反应速率的快慢，收集的气体是否纯净对该实验无影响。
故答案为：Ⅰ、（1）检查装置气密；放置在双具支试管口；
（2）证明CO2不能与CuO反应；
（3）黑色粉末变红；CO+CuOCu+CO2；木炭粉；
（4）尾气处理，防止CO污染空气；
Ⅱ、（1）①长颈漏斗；
②ABD；
（2）①盐酸浓度、大理石形状；
②B；
③11；14；
（3）合理，只是收集的气体不纯，但该实验是通过收集相同体积的气体所用时间比较反应速率的快慢，收集的气体是否纯净对该实验无影响。
15．解：（1）二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O．
（2）由质量守恒定律，溶液质量增加的质量即为吸收的二氧化碳的质量，则产生二氧化碳的质量为106.6g﹣100.0g＝6.6g．
（3）设参加反应的氧化铁的质量为x
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 132
x 6.6g
x＝8g
该赤铁矿石中氧化铁的质量分数为×100%＝80%．
答：（1）CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；（2）6.6；（3）该赤铁矿石中氧化铁的质量分数为80%．
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