物质的转化
第1课时 金属的氧化和金属氧化物的还原
【基础练习】
知识点
1 金属的氧化
图1
1.
如图1所示,用坩埚钳夹着铜片在酒精灯的外焰上加热,实验中观察到铜片上的现象是 ,该反应的化学方程式是 。?
2.下列金属在空气中,其表面不能形成有保护作用的氧化膜的是( )
A.铁
B.铝
C.锌
D.镁
3.常用铝制或铁制的容器来运输或盛装浓硫酸或浓硝酸的原因:浓硫酸和浓硝酸具有强 性,铝、铁在常温下遇到浓硫酸或浓硝酸会发生钝化现象,表面生成一层致密的 ,阻碍反应的进一步进行。?
知识点
2 金属氧化物的还原
4.如图2所示,将插入胶塞的一根光亮的紫红色铜丝绕成螺旋状,在酒精灯的火焰上灼烧一段时间后,趁热迅速伸入盛有澄清石灰水和X气体的集气瓶中,塞紧胶塞,观察到之前变黑的铜丝又变为紫红色,同时澄清石灰水变浑浊,则集气瓶中的X气体是( )
图2
A.H2
B.O2
C.CO
D.CO2
5.在金属氧化物中加入 剂,夺取金属氧化物中的氧,从而使其还原成金属单质。可以作还原剂的物质主要有:碳、 和氢气。请完成以下化学方程式。?
木炭还原氧化铜:
。?
焦炭还原氧化铁:
。?
一氧化碳还原氧化铜:
。?
一氧化碳还原氧化铁:
。?
知识点
3 氢气还原氧化铜实验
6.做氢气还原氧化铜实验,有以下几步实验操作:①加热盛有氧化铜的试管;②通入氢气;③撤去酒精灯;④继续通氢气至试管冷却。以上各步操作的顺序正确的是( )
A.①②③④
B.①②④③
C.②①③④
D.②①④③
7.
[2018·杭州]
如图3所示为氢气还原氧化铜的实验装置图,下列有关分析正确的是( )
图3
A.装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了利于通入氢气
B.给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气
C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
【能力提升】
8.现有Fe2O3和CuO的混合物W
g,在高温条件下用足量的CO还原,得到金属混合物2.4
g,将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水全部吸收后,产生白色沉淀5.0
g,则W的数值为( )
A.7.4
B.4.6
C.3.2
D.3.8
9.从烧煤的绿皮车到利用电能的动车、高铁,火车的速度越来越快、能源越来越环保。
(1)铁路上常用铝热剂对钢轨进行焊接,发生反应的化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,该反应属于基本反应类型中的 反应,发生还原反应的物质是 (填名称)。?
(2)煤气化能得到更清洁的能源,煤气化的部分反应为C+CO22CO、C+H2OH2+CO,关于上述两个反应的说法错误的是 (填字母)。?
A.都是化合反应
B.生成物都易燃
C.反应物都是单质与氧化物
10.观察氢气还原氧化铜的实验,回答下列问题。
图4
(1)指出装置中的两点错误:?
。?
(2)该实验说明氢气具有 性。?
(3)氢气还原氧化铜的实验中,氧化铜先变成了紫红色,后又变成了黑色,造成这种结果的原因是 ?
。?
(4)实际消耗的氢气质量肯定比理论值大得多,造成这一结论的原因可能是??????
?
。
11.[2020·宁波]
如图5所示是某科学老师设计的一氧化碳还原氧化铁的实验装置。
图5
在B装置的液面下降到安全线之前,不能加热氧化铁,这是因为?
。?
(2)反应结束后停止加热,继续通一氧化碳,此时B装置的作用是 。?
12.在学习“金属的冶炼”时,某学习小组用如图6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的质量为10
g(所含杂质不参加反应)。
图6
(1)该实验利用了一氧化碳的 性,硬质玻璃管内观察到的现象是 。?
(2)甲同学的方法:先测出氢氧化钠浓溶液的质量为50
g,待反应完全后再次称量,质量为54.4
g,则样品中氧化铜的质量分数为 。?
(3)乙同学的方法:先称量出硬质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是指 的质量。?
(4)同学们查阅到一氧化碳除了具有可燃性、难溶于水等性质外,还具有毒性。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: 。?
13.[2019·杭州]
某小组用耐强碱的反应管等仪器组装成如图7所示实验装置,以研究高铜酸钠(NaCuO2)跟H2的反应,实验中观察到如下现象:①固体中出现紫红色物质;②试管中无水硫酸铜由白色变为蓝色。
图7
(1)经检验,紫红色物质为一种金属单质,完成下列反应的化学方程式:2NaCuO2+3H22NaOH+ + 。?
(2)若实验过程中包含下列操作(没有根据操作顺序排列):①停止通H2;②通纯净H2排净装置内的空气;③点燃酒精灯加热;④熄灭酒精灯停止加热。
正确的操作顺序是 (填序号)。?
(3)根据题干中给出的实验现象 (填“①”或“②”),可直接判断氢气发生了化学变化。?
(4)完全反应后,为了测定固体产物中Cu的质量,要用蒸馏水多次洗涤后晾干、称量。在洗涤环节中判断是否洗涤干净的操作方法是?
。?
答案
1.紫红色固体表面逐渐变黑
2Cu+O22CuO
[解析]
加热铜片,铜和氧气反应生成了氧化铜,因此可以观察到紫红色固体表面逐渐变黑。
2.A [解析]
铁在空气中容易生锈,铁锈是一种疏松多孔的物质,能加快铁的生锈速率,不具有保护作用。
3.氧化 氧化膜
4.C
5.还原 一氧化碳 C+2CuO2Cu+CO2↑
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
CO+CuOCu+CO2
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
6.C
7.B [解析]
氢气有可燃性,与氧气混合,加热可能会发生爆炸,所以反应前要先通入氢气排尽试管内的空气,确保实验安全。
8.C [解析]
高温条件下一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,反应生成的二氧化碳中的氧元素一半来自金属氧化物。设生成二氧化碳的质量为x。
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
44
100
x
5.0
g
=
x=2.2
g
混合物中氧元素的质量为
2.2
g×=0.8
g。
Fe2O3和CuO混合物的质量等于金属元素质量与氧元素质量之和,即W=2.4+0.8=3.2。
9.(1)置换 氧化铁
(2)A
[解析]
(1)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,该反应是由一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应;氧化铁失氧属于氧化剂,发生还原反应。
(2)C+H2OH2+CO的反应中生成物是两种,不属于化合反应。
10.(1)导管未伸至B试管的底部;B试管的底部未高于试管口
(2)还原
(3)实验结束后未继续通氢气至铜冷却,灼热的铜和空气中的氧气反应生成黑色氧化铜
(4)①加热前要先通氢气排净装置中的空气;②反应后要继续通氢气直至铜冷却;③部分氢气直接通过装置未参与反应
[解析]
(1)向试管内通入氢气时,为排尽试管内空气,防止氢气与空气混合,加热时发生爆炸,导管应伸至试管底部;加热试管中的固体药品时,为防止水回流至热的试管底而使试管炸裂,应使试管口略低于试管底。
11.(1)装置内空气未排尽,一氧化碳和空气混合,加热可能会发生爆炸
(2)收集一氧化碳,防止其污染空气
[解析]
(1)一氧化碳具有可燃性,和有助燃性的气体混合,加热可能发生爆炸,所以在B装置的液面下降到安全线之前,即装置内空气未排尽前,不能加热氧化铁。(2)一氧化碳有毒,需要进行尾气处理,所以B装置的作用是收集一氧化碳,防止其污染空气。
12.(1)还原 黑色固体变成紫红色
(2)80%
(3)氧化铜中氧元素
(4)用气球将尾气收集起来(合理即可)
13.(1)2Cu 2H2O
(2)②③④① (3)②
(4)取最后一次的洗涤液,测定pH是否等于7
[解析]
(1)紫红色物质为铜,根据反应前后原子种类和个数不变可知,另一种物质为水,所以反应的化学方程式为2NaCuO2+3H22NaOH+2Cu+2H2O。(2)由实验过程可知,该实验操作要先通入纯净氢气,然后加热,再停止加热,最后停止通氢气。(3)“②试管中无水硫酸铜由白色变为蓝色”,说明有水生成,则可证明氢气发生了化学变化。(4)若洗涤干净,则最后一次洗涤液中一定不含氢氧化钠,所以测定最后一次洗涤液的pH即可。1 物质的转化
第2课时 单质、氧化物、酸(碱)之间的转化
【基础练习】
知识点
1 非金属单质、非金属氧化物、酸之间的转化
1.汽车尾气中含有的下列物质,排放到空气中会形成酸雨的是( )
A.一氧化碳
B.二氧化碳
C.二氧化硫
D.碳氢化合物
2.物质在一定条件下能发生相互转化,如C→CO2→H2CO3→CO2表示了四种物质之间的转化情况,若每一转化都由一步反应实现,请写出每一步反应的化学方程式。
;
; 。?
3.硫元素和人类的生存与发展联系密切,在战国时期,我国的炼丹家们就开始了对硫单质及含硫化合物的研究及应用。如图1是硫及其化合物的转化流程。
SSO2SO3H2SO4
A
B
C
D
图1
(1)上述物质中,硫元素的化合价为+6的氧化物的化学式是
。?
(2)请写出B→C的化学方程式:
。?
知识点
2 单质、氧化物、碱之间的转化
4.将下列金属氧化物置于水中不能得到相应的碱的是( )
A.CaO
B.Na2O
C.K2O
D.CuO
5.X可发生下列两个反应,则X可能是( )
①X+酸盐+水 ②X+水碱
A.CaO
B.Fe2O3
C.CO2
D.NaOH
6.用X+YM+N表示某些化学反应,请按要求各写出一个相应反应的化学方程式。
(1)若X是金属、Y是常见的酸:?
。?
(2)若X是非金属单质,M是铜:?
。?
(3)若X是氯化钡,Y是硫酸:?
。?
【能力提升】
7.下列物质间的转化,在一定条件下均能一步实现的是( )
①C→CO→CO2 ②Cu→CuO→CuSO4
③Na2CO3→NaCl→Na2CO3 ④CaCO3→CaO→Ca(OH)2
A.①②③
B.①③④
C.①②④
D.①②③④
8.下列各组转化关系中的反应均为初中科学常见的反应,其中“→”表示某种物质可一步反应生成另一种物质。甲、乙、丙三种物质不符合对应“转化关系”的是( )
选项
A
B
C
D
转化
关系
甲
H2O2
C
CaCO3
FeCl2
乙
O2
CO
CO2
Fe
丙
H2O
CO2
Na2CO3
Fe2O3
9.如图2所示是物质经一步反应转化的两种途径,相关说法正确的是( )
图2
A.氧化物为SO2
B.X只能是硫酸
C.②可能有沉淀生成
D.①②属于复分解反应
图3
10.图3中甲、乙、丙、丁、戊是初中科学教材中常见的物质。甲、戊为氧化物且甲为黑色固体,乙、丙分别是酸和碱中的一种,丁是大理石的主要成分(图中“—”表示相连的物质间可发生反应,“→”表示一种物质可转化为另一种物质,反应条件、部分反应物与生成物均已略去)。下列说法中不正确的是( )
A.乙溶液能使紫色石蕊试液变红
B.丙溶液能与戊反应生成丁
C.甲→戊只能通过置换反应实现
D.不能由甲通过一步反应生成丁
11.如图4是初中科学中某些常见化合物的转化关系图,其中X是一种重要的建筑材料,A不支持燃烧可用于灭火,B与水反应放出大量的热。请根据所学科学知识回答下列问题。
图4
(1)写出A、X的化学式:A ,X 。?
(2)反应②的化学方程式为
。?
(3)反应③的化学方程式是? 。该反应可用来检验二氧化碳气体,实验现象是 。?
12.A~F是六种不同物质,A是单质,C和E都是酸,它们之间的关系如图5所示(部分物质已省略,“—”表示物质可相互反应,“→”表示物质可以一步转化)。分析辨识,解决问题。
图5
(1)B与C反应的化学方程式是 ,基本反应类型是 。?
(2)D生成A的化学方程式是 (写一个)。?
(3)若F与其他物质类别不同,E和F反应的微观实质是 。?
图6
13.思维导图是激发大脑潜能,练就科学思维的有效方法。A~D是初中科学常见的四种物质,A可用于金属除锈,B难溶于水。它们之间的关系如图6所示,“—”表示两种物质之间可以相互反应,“→”表示一种物质可生成另一种物质。分析推理,回答问题。
(1)A的化学式为 。?
(2)A生成B的化学方程式为
。?
(3)C与D反应的化学方程式为
。?
14.最近几年,频繁的雾霾天气引起大家的重视。雾霾天气是一种大气污染状态,是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述。雾霾的有害成分主要来自燃烧化石能源产生的二氧化硫、氮氧化物和直径小于2.5
μm的可吸入颗粒物,其危害非常大。其中二氧化硫不仅是造成雾霾的元凶,还会造成局部地区的酸雨。某科技兴趣小组以小麦幼叶为实验对象,研究二氧化硫对植物的危害。他们通过查阅资料,得知硫酸溶液与固态的亚硫酸钠反应可产生二氧化硫气体,设计实验如图7
所示。
图7
(1)该小组若要制取0.64
g二氧化硫,至少需要亚硫酸钠的质量是多少?(化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O)
(2)在实验中,丙装置的作用是?
。?
(3)下列措施中可有效减少雾霾天气并切实可行的是 (填序号)。?
①禁止使用煤炭、石油等化石能源 ②大力发展公共交通,减少汽车尾气排放 ③调整能源消费结构,使用清洁能源 ④倡导“低碳生活”,增强全民的减排意识 ⑤种植夹竹桃、垂柳、木槿、山茶花、石榴等能吸收二氧化硫气体的植物
答案
1.C
2.C+O2CO2(合理即可) CO2+H2OH2CO3 H2CO3H2O+CO2↑
3.(1)SO3
(2)2SO2+O22SO3
4.D 5.A
6.(1)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑(合理即可)
(2)H2+CuOCu+H2O(或C+2CuO2Cu+CO2↑)
(3)BaCl2+H2SO4BaSO4↓+2HCl
7.C [解析]
①碳在氧气中不充分燃烧生成一氧化碳,一氧化碳燃烧生成二氧化碳,在一定条件下均能一步实现。②铜在空气中加热生成氧化铜,氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水,在一定条件下均能一步实现。③碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳。假设氯化钠能一步转化为碳酸钠,对应的生成物是氯化银和碳酸钠,而反应物碳酸银难溶于水,不能与氯化钠发生复分解反应,因此该反应在一定条件下不能一步实现。④碳酸钙在高温下分解生成氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙,在一定条件下均能一步实现。
8.D [解析]
过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下可以分解生成氧气和水,氧气和氢气在点燃的条件下生成水,水电解生成氧气和氢气;碳跟氧气反应,充分燃烧生成二氧化碳,不充分燃烧生成一氧化碳,一氧化碳跟氧气反应生成二氧化碳,二氧化碳跟碳在高温下反应生成一氧化碳;碳酸钙高温分解可生成二氧化碳,二氧化碳跟氢氧化钠反应可生成碳酸钠,碳酸钠跟盐酸反应可生成二氧化碳,碳酸钠跟氢氧化钙反应可生成碳酸钙;氯化亚铁不能一步转化为氧化铁。
9.C [解析]
二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,氧化物应为三氧化硫。氢氧化钠与硫酸铜反应生成硫酸钠和氢氧化铜沉淀,故X不一定只能是硫酸,②可能有沉淀生成。非金属氧化物与碱的反应不属于复分解反应。
10.C [解析]
甲为黑色氧化物,则甲可能为金属氧化物氧化铜或四氧化三铁;丁是大理石的主要成分,则丁为碳酸钙;戊为氧化物,能由金属氧化物转化得到,且能转化为碳酸钙,则戊为二氧化碳;乙能与甲和丁反应,则乙一定为酸,则丙为碱。乙为酸,故乙溶液呈酸性,能使紫色石蕊试液变红;一种碱能转化为碳酸钙,则丙为氢氧化钙,它可与戊(二氧化碳)反应生成丁(碳酸钙);甲→戊可通过金属氧化物与一氧化碳或碳加热发生反应,金属氧化物与碳发生的是置换反应,金属氧化物与一氧化碳的反应不属于任何基本反应类型;金属氧化物氧化铜或四氧化三铁与具有还原性的碳或一氧化碳等反应时,生成金属单质和二氧化碳,与酸反应时生成可溶性的盐和水,不能与其他物质通过一步反应生成丁(碳酸钙)。
11.(1)CO2 CaCO3
(2)CaO+H2OCa(OH)2
(3)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
澄清石灰水变浑浊
[解析]
X是一种重要的建筑材料,在高温下分解生成A和B,A不支持燃烧可用于灭火,B与水反应放出大量的热,可以判断X为碳酸钙,A为二氧化碳,B为氧化钙;B与水反应生成C,那么C为氢氧化钙,二氧化碳可以和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水。(1)由上述分析可知A为二氧化碳,B为碳酸钙,化学式分别为CO2、CaCO3。(2)反应②为氧化钙和水生成氢氧化钙的反应,化学方程式为CaO+H2OCa(OH)2。(3)反应③的反应物是二氧化碳和氢氧化钙,生成物是碳酸钙和水,化学方程式为CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。检验二氧化碳气体时,将二氧化碳通入澄清石灰水中,可以观察到澄清石灰水变浑浊。
12.(1)AgNO3+HClAgCl↓+HNO3 复分解反应
(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(或2CuO+C2Cu+CO2↑,合理即可)
(3)氢离子和氢氧根离子结合生成水分子
13.(1)H2SO4(或HCl)
(2)H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl(或HCl+AgNO3AgCl↓+HNO3,合理即可)
(3)CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O(或SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,合理即可)
[解析]
根据题意和关系图判断可知稀硫酸(或稀盐酸)可用于金属除锈,故A是稀硫酸(或稀盐酸);B难溶于水,且A能转化为B,则B是硫酸钡(或氯化银);水能转化为D,A能与D反应,则D为碱(如氢氧化钙、氢氧化钠等);水能与C反应,D也能与C反应,则C为非金属氧化物(如二氧化碳、二氧化硫等)。代入验证,推导正确。
14.(1)解:设需要亚硫酸钠的质量为x。
Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O
126
64
x
0.64
g
=
x=1.26
g
答:至少需要亚硫酸钠的质量为1.26
g。
(2)吸收二氧化硫,防止其污染空气
(3)②③④⑤
[解析]
(2)丙装置中的氢氧化钠溶液能与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,防止了二氧化硫排放到空气中污染空气。
