2020浙教版科学九年级上册“培优提高”秋季班讲义（六）：物质转化规律【含答案】

一、金属的冶炼
1、金属冶炼是指将金属从化合态变成游离态的过程。
通常在金属氧化物中加入还原剂，夺取金属氧化物中的氧，从而使其还原成全属单质。
可以作还原剂的物质主要有 碳 、一氧化碳 和氢气 。
2、铜的冶炼
（1）木炭和氧化铜粉末在高温下的反应：
原理：C + 2CuO 2Cu + CO2 ↑
实验现象：黑色固体逐渐变为红色，澄清石灰水变浑浊。
氢气还原氧化铜
【实验】
原理：H2 + CuO△Cu + H2O
现象：黑色粉末状固体逐渐变为红色，试管口有水珠生成。
注意事项：
a试管口应略向下倾斜，为了避免反应中生成的水倒流而炸裂试管。
b氧化铜要铺在试管底部，为了增大反应物的受热面积，加快反应速率。
c通氢气的导管应插到试管底部的氧化铜上方，一是为了避免氧化铜粉末堵塞导管口，二是易把试管里的空气赶净，加热后不致发生危险。
d实验之前先通氢气再加热，为了排除试管内的空气，防止氢气与空气混合加热时发生爆炸。实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气，直到试管冷却为止，为了防止生成的铜在温度较高时再次被氧气氧化成氧化铜，使实验失败。
小结：氢气早出晚归；酒精灯迟到早退。
e在进行计算时，因为要先通氢气，实验结束后还要通氢气，实际所用氢气的量要远大于理论用量。
3、铁的冶炼
铁矿石的冶炼是一个复杂的过程,但它的主要反应原理是在高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来
【实验】
一氧化碳还原氧化铁：3CO+Fe2O3 2Fe + 3CO2
特别提醒：实验最好在通风橱中进行。 实验时应该先通—会一氧化碳，以排除试管中的空气，防止一氧化碳与空气混合加热时引起爆炸。多余的一氧化碳不能直接排到空气中，应对着火焰烧掉。
3、还原反应与还原剂
含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应；
能从氧化物中夺取氧的能力叫做还原性，具有还原性的物质可作还原剂。如碳、一氧化碳和氢气。
4、有关纯度问题的汁算
（1）根据混合物质量及其纯度，计算纯净物质量： 纯净物质量 = 混合物质量 × 纯度
（2）根据纯净物的质量，求出其中组成元素的质量分数。
组成元素的质量分数 = 某组成元素的质量 ÷ 纯净物的质量
（3）求工业产品中的含杂质的物质的质量（即混合物质量）
混合物质量 = 纯净物质量 ÷ 纯度
二、各物质间转化
1、非金属单质与其化合物的转化
（1）非金属在一定条件下可以转化为相应的化合物,如：
S+O2点燃 SO2；C+O2点燃 CO2；C+2S△ CS2。
（2）某些非金属氧化物可以与水反应生成对应的酸,如：
CO2+H2O= H2CO3；SO2+H2O= H2SO3；SO3+H2O= H2SO4。
2、金属单质与其化合物的转化
（1）金属单质和非金属单质在一定条件下可以相互反应,生成相应的盐或金属氧化物。如：
Fe+S△ FeS；2Fe+3Cl2△ 2FeCl3；3Fe+2O2点燃 Fe3O4。
（2）某些金属氧化物与水反应可以生成相应的碱。如：
CaO+H2O= Ca(OH)2；Na2O+H2O= 2NaOH；K2O+H2O= 2KOH。
3、单质、氧化物、酸、碱、盐相互之间转化的规律
（1）金属→金属氧化物→碱→盐。如:Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO3。
（2）非金属→非金属氧化物→酸→盐。如:C→CO2→H2CO3→Na2CO3。
（3）金属+非金属→无氧酸盐。如:2Na+Cl2点燃2NaCl。
（4）金属氧化物+非金属氧化物→含氧酸盐。如:Na2O+CO2= Na2CO3。
（5）酸+碱→盐+水。如:HCl+NaOH= NaCl+H2O。
（6）盐+盐→新盐+新盐。如:NaCl+AgNO3= AgCl↓+NaNO3。
（7）金属氧化物+酸→盐+水。如:Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O。
（8）非金属氧化物+碱→盐+水。如:SO2+2NaOH= Na2SO3+H2O。
（9）金属+盐→新金属+新盐。如:Fe+CuSO4= Cu+FeSO4。
（10）金属+酸→盐+氢气。如Fe+2HCl= FeCl2+H2↑。
4、常见的转化关系
碳三角
金属三角
酸碱盐三角
例1、氨气是一种密度比空气小，有刺激性气味的气体。加热条件下，氨气能将氧化铜还原成铜，反应的化学方程式为：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O，如图所示，挤压鼓气球把空气鼓入盛有浓氨水的集气瓶中，使氨气进入试管，用酒精灯给试管加热，既可以达到实验目的，关于实验有下列几种说法：
①实验中，试管口应略向下倾斜；②反应一段时间后可以看到试管内有红色固体生成；
③反应结束后，先撤出导管，再熄灭酒精灯，以免液体倒流；④装置没有对尾气进行处理，会污染环境。以上说法正确的是（　　）
A．①②③④ B．②③④ C．①②④ D．只有①②
例2、下列各组变化中，每个转化在一定条件下均能一步实现的是（　　）
A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④
例3、某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）炼铁的主要反应原理。他们设计的实验装置如下图所示。回答下列问题：
（1）写出用一氧化碳还原氧化铁的化学反应方程式：　 　。
（2）实验中澄清石灰水作用是　 　。
（3）图甲中第①个酒精灯上网罩的作用是　 　。实验时应先点燃第　 　个酒精灯。
（4）图乙与图甲相比，它的主要优点是　 　。
例4、现有CO、CO2、H2、水蒸气四种气体组成的混合气体，按如图装置进行实验。（已知：无水硫酸铜遇水变蓝色）
（1）若只验证混合气体中的CO和H2 请回答：
①使用装置A的目的是　 　，其中发生的化学方程式是　 　。
②使用装置B的目的是　 　。
③若A、B装置顺序对调，造成的后果是　 　 。
④若A、E装置顺序对调，造成的后果是　 　。
⑤F装置的作用是　 　。
（2）学习中编顺口溜或打油诗，是帮助记忆的好方法．现有如下打油诗：
水晶宫中卧包公，阵阵清风吹进宫； 忽有烈火烧过来，竟把包公变关公；
烈火退去清风在，吹得关公好轻松．
根据这首打油诗的描述，你认为这首打油诗描写的实验可能是　 　
①一氧化碳还原氧化铜 ②氧气和铜的反应 ③氢气还原氧化铜 ④木炭还原二氧化碳
（3）某混合气体中可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳的一种或几种．把混合气体通入灼热的盛有足量氧化铜的试管（已排尽空气），充分反应后，管内固体物质质量减少1.6克，将反应完全后的气体全部通入过量的澄清石灰水，充分反应后，得到10克白色沉淀，则混合气体的组成可能的是　 　。
A．一氧化碳 B．氢气和二氧化碳C．一氧化碳、氢气 D．氢气、一氧化碳、二氧化碳
1、下列物质间转化（“→”表示反应一步实现，部分物质和反应条件已略去）能够通过一步反应实现的是（　　）
A．①②③ B．①② C．②③ D．①③
2有铁、氧化铁、稀盐酸、氢氧化钙溶液、碳酸钠溶液五种物质。存在如图所示的相互反应和转化关系。图中“--”表示两端的物质间可以发生化学反应。“→”表示物质问存在相应的转化关系。下列判断合理的是（　　）
A．X一定是碳酸钠溶液
B．Y一定是碳酸钠
C．N转化为铁的反应都属于置换反应
D．X、Y、M两两之间都可以发生复分解反应
3、乙、丙三种物质的转化关系见下面如图所示，“→”表示反应可以一步实现（部分物质和反应条件已省略），下面选项中不能按图示转化关系实现的是（　　）
选项 甲 乙 丙
A H2SO4 H2 H2O
B NaOH NaCl NaNO3
C Na2O NaOH Na2CO3
D Ca（OH）2 CaCl2 CaCO3
A．A B．B C．C D．D
4、通过物质间相互反应可以实现物之间的相互转化。下列物质间的转化，通过一步化学反应不能实现的是（　　）
A．KNO3→NaNO3 B．Fe2O3→Fe C．CuO→CuCl2 D．H2SO4→HCl
5、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
6、CO和C分别跟CuO反应，若生成等质量的Cu，则反应中消耗的CO和C的质量比为（假定CO全部用于还原CuO）（　　）
A．1：1 B．7：3 C．14：3 D．1：2
7、图甲是氢气和氧化铜反应的实验,图乙是木炭和氧化铁反应的实验。
（1）在上述两个实验中,氢气和木炭表现出相同的化学性质是 性。
（2）实验步骤的先后次序非常重要,比如甲实验中,反应前必须先通氢气然后点燃酒精灯,否则易发生爆炸；反应结束后必须先 后 ,否则生成的红色的铜会变成黑色。
（3）某同学正确操作做完乙实验后,发现澄清石灰水变浑浊,试管中粉末全部变为黑色,取少量黑色粉末,加入足量稀硫酸充分振荡,但她惊讶地发现黑色粉末没有溶解,试管中也未产生预期的气泡,这说明该反应并没有生成 。
（4）该同学查阅资料,得到关于铁的氧化物的信息如下表所示：
铁的氧化物化学式 Fe2O3 Fe3O4 FeO
颜色 红 黑 黑
化学性质 可溶于酸 常温下不溶于稀酸 可溶于酸
根据以上信息,试写出乙实验试管中发生反应的化学方程式： 。
经分析后,该同学试着提高反应温度,实验出现了预期的现象。
8、金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态，使金属氧化物还原成金属单质，如图为有关实验室用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，装置乙中的溶液为澄清石灰水，请回答与该实验有关的问题：
（1）实验时，从甲装置的玻璃管中观察到的现象是　 　 。
（2）装置乙中发生反应的化学方程式是　 　。
（3）现有含杂质的氧化铜样品10g（假设杂质不参加反应），为测定该样品中氧化铜的质量分数，某同学用如图所示的装置进行实验，得到下列两组数据：
反应前 氧化铜完全反应后
Ⅰ组 洗气瓶和石灰水的质量为185g 洗气瓶和瓶内物质的总质量为187g
Ⅱ组 玻璃管和氧化铜样品的质量为57.9g 玻璃管和玻璃管内物质的质量为56.1g
关于这两组数据，下列说法不正确的是　 　（选填相关的字母）
A、玻璃管中固体减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量
B、利用这两个数据都可以计算出样品中氧化铜的质量分数
C、装置乙中石灰水增重的质量与反应产生二氧化碳的质量不相等
D、如果实验称量很准确，则玻璃管中固体减少的质量应等于装置乙中石灰水增重的质量
（4）通过计算该样品中氧化铜的质量分数为　 　。
9、根据气体的性质不同，可以对混合气体的成分进行判断．
（1）水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气．某课题组同学为验证水煤气的成分，设计的实验装置如图所示．
请分析上面信息后回答：
①你认为验证水煤气中各成分的顺序依次是　 　；
②装置C的目的是　 　，装置D的作用是　 　；
③装置E内观察到的现象是　 　；
④实验中两次用到装置A，其目的分别是　 　，　 　；
⑤请你设计一种尾气处理方案：　 　．
（2）某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两种。为确定其组成，某同学取一定量该气体按下图所示装置进行实验（假设每步都充分反应或吸收），结果装置①中无明显变化，装置③增重1.8g，装置④增重2.2g。
下列关于气体X成分的分析中，正确的是　 　
A．一定没有二氧化碳 B．可能只有甲烷
C．可能含有甲烷和氢气 D．可能含有氢气和一氧化碳
E．可能含有甲烷和一氧化碳
10、以孔雀石为原料制取胆矾（CuSO4?5H2O）的部分工艺流程如图所示。
【查阅资料】
I．孔雀石主要成分为Cu2（OH）2CO3，还有少量SiO2（难溶于水、不与稀硫酸反应）、Fe2O3等杂质。
Ⅱ．胆矶是一种蓝色晶体，受热易分解。
Ⅲ．在该实验条件下，Fe（OH）3、Cu（OHI）2沉淀的pH如下表：
Fe（OH）3 Cu（OH）2
开始沉淀的pH 1.14 4.2
完全沉淀的pH 3.0 6.7
（1）操作1的名称为　 　，实验室进行该操作时玻璃棒的作用是　 　。
（2）气体a生成CaCO3的同时还生成NH4C1，该反应的化学方程式为　 　。
（3）溶液c中的溶质有：CuSO4、H2SO4和　 　（写化学式）
（4）为将溶液中的Fe3+全部转化为Fe（OH）3，沉淀而Cu2+不转化为Cu（OH）2沉淀，应调节pH＝m，m的范围是　 　。
（5）获得胆矾晶体时采用降温结晶而不用蒸发结晶的主要原因是　 　。
1、下列物质间的转化不能一步实现的是（　　）
A．SO2→Na2SO3 B．KNO3→KCl C．Fe3O4→Fe D．Ca（OH）2→NH3
2、MnO2 是一种重要的无机功能材料。已知粗 MnO2 中含有少量 MnCO3，某化学兴趣小 组在实验室中模拟提纯粗 MnO2 的工业流程（如图所示）。
下列有关该流程的说法中，正确的是（　　）
A．操作 A 和操作 B 都是蒸发
B．每一步反应中均有元素化合价发生变化
C．可以循环利用的物质是H2SO4 和 NaClO3
D．理论上经提纯得到的MnO2 质量等于粗MnO2 样品中的MnO2 质量
3、各物质间有着一定的转化关系，下列各组物质间可以按图所示的关系实现一步转化的是（　　）
A．HCl→CuCl2→BaCl2→HCl B．CO→CO2→H2CO3→CO
C．NaOH→NaCl→Na2CO3→NaOH D．Fe→Fe2O3→FeSO4→Fe
4、氨基钠（NaNH2）是合成维生素A的原料。工业上将钠于97～100℃熔融，向反应容器中缓慢通入无水的液氨（NH3），再加热至350～360℃生成氨基钠和氢气。下列说法中，不正确的是（　　）
A．钠可能与水反应 B．钠的熔点比铁的熔点低
C．维生素A中一定含有钠元素
D．反应的化学方程式为：2Na+2NH32NaNH2+H2↑
5、海水晒盐可得到大量粗盐，某氯碱厂用电解精制饱和食盐水法制取NaOH，H2和Cl2还可用于制盐酸，工艺流程如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．H2和C12制盐酸，发生的化学反应为：H2+Cl22HCl
B．精制时去除粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42﹣，依次加入的试剂顺序为：NaOH、Na2CO3、BaCl2、HCl
C．电解时的反应为2NaC1+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，该过程电能转化为化学能
D．脱盐工序是利用NaC1和NaOH在溶解度上的差异，通过蒸发结晶、趁热过滤分离得到NaC1晶体和NaOH溶液
6、一定温度下，在如图所示装置中，固体X与气体Y反应．生成气态产物，当改变温度时该气态产物发生逆向反应，重新生成X和Y．
利用上述反应原理和装置，对含杂质的固体Co进行提纯（杂质不参加反应），发生的化学反应为：Co（固）+2HCl（气）CoCl2（气）+H2（气）．下列说法正确的是（　　）
A．容器1中的温度为600℃ B．容器2中的固体是纯净的Co
C．该装置最终导出的气体是CoCl2和H2 D．固体Co从容器1到容器2的过程为物理变化
7、近年来有人提出了利用处理后的海水（主要成份是氯化钠溶液）吸收含二氧化硫的废气，该方法的流程如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．反应中硫元素的化合价发生变化 B．图中反应①属于分解反应
C．反应③中，反应前后分子数目没有变化 D．反应④中的反应物是两种酸
8、下列物质的转化（“→”表示一种物质转化为另一种物质）中，每次转化只通过一步反应，不可能全部实现的是（　　）
A．H2O2→O2→CO2→H2CO3 B．NaOH→NaNO3→Na2CO3→NaCl
C．CaCO3→CaO→Ca（OH）2→KOH D．Mg→H2→HCl→AlCl3
9、下列图象中有关量的变化趋势与对应叙述关系正确的是（　　）
一定质量的木炭和氧化铜在高温条件下反应，残留固体的质量与加热时间的关系
向一定量盐酸和氯化铁混合溶液中滴加过量氢氧化钠溶液，生成沉淀质量与加入氢氧化钠质量的关系
表示向足量的稀CuCl2中加入少量Fe，溶液质量与时间的关系图
D．胃酸（盐酸）过多可服用氢氧化镁．在氢氧化镁与胃酸作用的过程中，胃液pH值与服药时间的变化关系
10、科学兴趣小组成员就一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁如图
（1）关闭K1、开启K2，可以验证CO还原Fe2O3的产物。
①在装置连接完成后，实验的第一个步骤是　 　。
②老师指出装置存在安全隐患，应如何改进？　 　。
（2）①关闭K2开启K1，将d连接a，①已知c瓶装浓硫酸，b瓶中应装　 　（填序号）。
A．澄清石灰水 B．氢氧化钠溶液 C．石蕊溶液 D．碳酸钠溶液
②d连接a的目的　 　。
11、某化工厂用废硫酸制备K2SO4的流程如图：
（l）生产上将CaCO3研成粉末的目的是　 　；写出反应①的化学方程式：　 　，操作I的名称是　 　。
（2）上述流程中，除可综合利用CO2外，还可循环使用的物质是　 　（写化学式）。
（3）写出反应③的化学方程式：　 　，反应③在常温下能实现的原因是　 　。（反应③中相关物质的溶解度见如表）
物质 KCl K2SO4 NH4Cl （NH4）2SO4
溶解度/g（20℃） 34.2 11.1 37.2 75.4
（4）洗涤反应③所得晶体不用水而用饱和K2SO4溶液的目的是　 　。
参考答案
例1、C
例2、A
例3、（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（2）检验有二氧化碳生成；（3）提高温度；②（4）节约省能源
例4、（1）①除二氧化碳，CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；②除水蒸气；③不能确认氢气的存在；④不能检验一氧化碳的存在 ⑤防止尾气污染空气（2）①③；（3）ABD
1、A 2、D 3、B 4、A 5、A 6、C
7、（1）还原 （2）移去酒精灯 停止通氢气 （3）铁(Fe) （4）C+6Fe2O3△ 4Fe3O4+CO2↑
8、（1）黑色固体变成红色；（2）CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；（3）BD；（4）90%
9、（1）①H2O、CO2、H2、CO；②吸收二氧化碳气体；除去水蒸气；③反应物由黑色变成红色；
④验证水煤气含有水蒸气；通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有氢气；
⑤将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集（2）ABD
10、（1）过滤； 引流。（2）CaCl2+CO2+H2O+2NH3═CaCO3↓+2NH4Cl。（3）Fe2（SO4）3。（4）3.0≤m＜4.2。（5）防止胆矾受热分解。
1、B 2、C 3、A 4、C 5、B 6、B 7、C 8、B 9、D
10、（1）①气密性检验②d后加一个燃着的酒精灯
（2）①B ②防止一氧化碳排放到空气中
11、（1）增大接触面积，加快反应速率；CaCO3+H2SO4═CaSO4+H2O+CO2↑；过滤；（2）CaCO3；
（3）（NH4）2SO4+2KCl═K2SO4↓+NH4Cl；K2SO4在常温下溶解度最低，先从溶液中析出晶体；（4）防止K2SO4溶于水，损失样品。