資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
10 探究物質的轉化和利用
一、金屬的冶煉
(1)金屬在自然界中的存在
少數金屬以 單質 形式存在，大多數金屬是以化合態的形式存在的。
(2)金屬的冶煉原理與方法
①原理：把金屬從化合態變成游離態。
②冶煉方法：
A木炭和氧化銅粉末在高溫下的反應： C+2CuO高溫CO2↑+2Cu
實驗現象：黑色固體逐漸變為紅色，澄清石灰水變渾濁。
B熾熱的碳能在高溫條件下與二氧化碳反應，生成一氧化碳。一氧化碳也會奪取金屬氧化物中的氧，產生游離態的金屬單質。以碳和氧化銅反應為例，該過程的化學方程式為：
2C+O2高溫CO 、 CO+CuO△CO2+Cu
C氫氣還原氧化銅： H2+CuO△H2O+Cu
現象： 黑色 粉末狀固體逐漸變為 紅色 ，試管口有 水珠 生成。
操作注意事項：實驗開始時需先 通氫氣 。再 加熱 ，防止 爆炸 ；
實驗停止后，要繼續 氫氣 ，直到 完全冷卻 為止，防止 銅再次被氧化。
氫氣還原氧化銅實驗裝置中容易出現的典型錯誤：
①試管口高于試管底。應使試管口 低于 試管底，防止反應生成的水倒流。
②試管口加了膠塞。試管口不能加膠塞，否則 氣壓過大 ，易造成試管炸裂。
③導管略伸入試管口。應使導管貼試管上壁伸人 底部 。
(3)還原反應
A含氧化合物里的氧被奪取的反應，叫做 還原反應 ；能從氧化物中奪取氧的能力叫做 還原 性，具有還原性的物質可作 還原 劑。
B可以作還原劑的物質主要有 C 、 H2 和 CO 。
(4)鐵的冶煉
用鐵礦石煉鐵的主要反應原理：在高溫下，用一氧化碳從鐵礦石中把鐵還原出來。
操作注意事項：實驗最好在通風櫥中進行。實驗時應該先通一會一氧化碳，以排除試管中的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱時引起爆炸。多余的一氧化碳不能直接排到空氣中，應尾氣處理 。
二、物質轉化的關系
(1)金屬+氧氣→金屬氧化物(堿性氧化物)
如：4Na+O2=2Na2O 2Cu+O2 2CuO
(2) 金屬氧化物+水→可溶性堿
Na2O+H2O=2NaOH K2O+ H2O=2KOH
難溶性堿不能用相對應的堿性氧化物與水反應得到
非金屬+氧氣→非金屬氧化物(酸性氧化物)
如：C+ O2CO2
非金屬氧化物不一定都是酸性氧化物，學過的酸性氧化物有CO2 、SO2 、P2O5
(4)酸性氧化物+水→可溶性含氧酸
如： CO2+ H2O=H2CO3 SO2+ H2O=H2SO3
H2SiO3是難溶性酸，所以不能用對應的酸性氧化物SiO2與水化合而制得
(5)金屬+非金屬→無氧酸鹽 如：2Na+Cl2點燃2NaCl
(6)金屬氧化物+非金屬氧化物→含氧酸鹽 如：Na2O+CO2=Na2CO3
(7)金屬氧化物+酸→鹽+水 如：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
(8)非金屬氧化物+堿→鹽+水 如：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
(9)酸+堿→鹽+水 如：HCl+NaOH=NaCl+H2O
(10)可溶性堿+可溶性鹽→新堿+新鹽(其中有一種為沉淀)
如：3NaOH+ FeCl3=3NaCl +Fe(OH)3↓
(11)酸+鹽→新酸+新鹽(條件：酸可溶于水，且生成物中要有沉淀、氣體或水)
如：H2SO4+BaCl2=2HCl+BaSO4↓
(12)鹽+鹽→新鹽+新鹽(條件：反應物均溶于水且生成物中要有沉淀)
如：NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3
(13)金屬+鹽→新金屬+新鹽
如：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
(14)金屬+酸→鹽+氫氣
如：Fe+2HCl= FeCl2+H2 ↑
條件：酸是除濃硫酸和濃硝酸以外的酸，且參加反應的金屬是金屬活動性順序表中氫以前的金屬
(15)堿→堿性氧化物+水：2Fe(OH)３ Fe2O3+ 3H2O
(16)酸→酸性氧化物+水：H2CO3 CO2↑+ H2O
三、典型例題
【例1】某混合氣體可能有CO2、CO、H2中的一種或幾種，某學習小組的同學為了探究氣體的組成，設計了如下裝置進行實驗（夾持裝置已省略）。實驗中出現的現象及在反應前后測量C、D裝置的質量（各步反應均完全）記錄如下表：
試分析回答下列問題:
（1）請寫出A裝置中反應的化學方程式________。
（2）能證明原混合氣體中有氫氣存在的實驗現象應該是________。
（3）若混合氣體中含有CO，則a、b、c、d之間滿足的關系式為________。
【例2】現有一包Na2CO3和Na2SO4固體粉末混合物22.2g，向其中加入足量的稀H2SO4 ， 產生氣體的質量和加入稀H2SO4的質量關系如圖所示。
（1）產生氣體的質量為________g；
（2）恰好完全反應時，求所用稀H2SO4中溶質的質量；
（3）求恰好完全反應時溶液中溶質的質量分數。
A組 基礎訓練
1、(巴中中考)下列物質的變化中，只有加酸才能一步實現的是(　　)
A．CaCO3→CO2 B．Zn→ZnSO4 C．CuO→CuCl2 D．KOH→KCl
2、常溫下，某反應M＋N→鹽＋水，其中M、N的類別不可能是(　　)
A．酸、堿　 　 B．單質、氧化物
C．氧化物、酸　　 D．氧化物、堿
3、下列哪個金屬氧化物不能溶于水得到相應的堿(　　)
A．Na2O　　　 B．CaO　　　 　C．K2O　　 　 D．CuO
4、鎳氫充電電池有著廣泛應用，鎳及其化合物能發生下列反應：
①Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑　
②NiO＋2HCl===NiCl2＋H2O　
③NiO2＋4HCl===NiCl2＋Cl2↑＋2H2O[注：Ni(OH)2不溶于水]
對上述反應的分析判斷錯誤的是(　　)
A．鎳能與氯化銅溶液發生置換反應
B．反應②和③都是復分解反應
C．NiCl2能與NaOH溶液發生復分解反應
D．反應①、③中Ni的化合價都發生了變化
5、氫氣、一氧化碳、碳粉都分別與黑色的氧化銅反應，下列敘述錯誤的是(　　)
A．氫氣、一氧化碳、碳粉都發生了氧化反應
B．都屬于置換反應
C．反應都要加熱
D．反應最終都有紅色物質生成
6、在氫氣還原氧化銅的反應中，進行如下操作：①加熱；②停止加熱；③通入氫氣；④停止通氫氣。下列操作順序正確的是(　　)
A．③①②④　　　　 B．③①④② C．①③②④　　　　D．①③④②
7、下列物質轉化(“→”表示一種物質轉化為另一種物質)中，每次轉化只通過一步反應，不可能全部實現的是(　　)
A．H2O2→O2→CO2→H2CO3
B．NaOH→NaNO3→Na2CO3→NaCl
C．CaCO3→CaO→Ca(OH)2→NaOH
D．Mg→H2→HCl→AlCl3
8、下列實驗能達到相應目的的是(　　)
A．分離Zn和Cu的固體混合物：加適量的Cu(NO3)2溶液，過濾
B．除去CaCl2溶液中少量的HCl：加過量Ca(OH)2固體，過濾
C．驗證BaSO4中含有BaCO3：取樣，加適量稀鹽酸，有氣泡產生
D．制備Cu(OH)2：將CuSO4溶液和適量Ba(OH)2溶液混合，過濾
9、將CO通入盛有12gFe2O3的試管內，加熱反應一段時間后，停止加熱，繼續通入CO至試管冷卻，此時試管內殘留固體的質量為9.6g，則反應生成鐵的質量為(　　)
A．2.4g　　　　B．5.6g　　　　C．8.4g　　　　D．9.6g
10、小章同學準備在實驗室用下圖所示裝置模擬工業煉鐵。請你據此回答下列問題：
(1)實驗中產生的現象主要有：__________________________、______________________________。
(2)實驗中兩個酒精燈的作用各是什么？左邊：__________________；右邊：________________。
(3)當Fe2O3反應完全后，應先熄滅________(填“左邊”或“右邊”)的酒精燈。
(4)某同學實驗完成后，發現過量的澄清石灰水增重0.44g，則該同學通入裝置的CO氣體質量________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.28g。
B組 自主提高
1、某班同學在做完“二氧化碳的制取和性質”實驗后，廢液缸中盛有大量的鹽酸與氯化鈣的混合溶液(不考慮其他雜質)。為了對廢液進行處理，某同學做了如下實驗：取廢液缸上層清液20.0g于燒杯中，逐滴滴入溶質質量分數為5.3%的碳酸鈉溶液直至過量，滴入碳酸鈉溶液的質量與生成沉淀的質量的變化關系如圖所示。
請回答下列問題：
(1)當加入碳酸鈉溶液20.0g時，溶液中的溶質為____________。
(2)當廢液中鹽酸完全反應時，生成的二氧化碳的質量為____________。
(3)實驗過程中實際參加反應的碳酸鈉溶液的質量為____________。
(4)當廢液中兩種物質剛好消耗完畢時，所得溶液中氯化鈉的質量分數為_____________。
2、實驗室現有硫酸鎂和硫酸鈉的固體混合物樣品，小明同學想測定樣品中硫酸鎂的質量分數，先稱取該混合物樣品20g，完全溶于100g水中。然后取用了一定溶質質量分數的氫氧化鈉溶液100g平均分四次加入其中，充分振蕩，實驗所得數據見下表，請你分析并進行有關計算：
次數 1 2 3 4
加入氫氧化鈉溶液的質量/g 25 25 25 25
生成沉淀的質量/g 2.9 x 8.7 8.7
(1)上表中x的數值為________；原固體混合物樣品中硫酸鎂的質量分數是________。
(2)求恰好完全反應時，溶液中溶質的質量分數。(結果精確到0.1%)
(3)請在下圖中畫出在20g樣品中加氫氧化鈉溶液的質量與產生沉淀質量變化關系的示意圖。
(4)若用氫氧化鋇溶液代替氫氧化鈉溶液來測定樣品中硫酸鎂的質量分數，是否可行？并說明理由。
參考答案
三、典型例題
【例1】某混合氣體可能有CO2、CO、H2中的一種或幾種，某學習小組的同學為了探究氣體的組成，設計了如下裝置進行實驗（夾持裝置已省略）。實驗中出現的現象及在反應前后測量C、D裝置的質量（各步反應均完全）記錄如下表：
試分析回答下列問題:
（1）請寫出A裝置中反應的化學方程式________。
（2）能證明原混合氣體中有氫氣存在的實驗現象應該是________。
（3）若混合氣體中含有CO，則a、b、c、d之間滿足的關系式為________。
【答案】 （1）CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O（2）C中黑色固體變紅色，D中白色固體變藍色（3）（a-c）> 8(d-b)/9
【例2】現有一包Na2CO3和Na2SO4固體粉末混合物22.2g，向其中加入足量的稀H2SO4 ， 產生氣體的質量和加入稀H2SO4的質量關系如圖所示。
（1）產生氣體的質量為________g；
（2）恰好完全反應時，求所用稀H2SO4中溶質的質量；
（3）求恰好完全反應時溶液中溶質的質量分數。
【答案】 （1）2.2g
（2）解:設恰好完全反應時，求所用稀H2SO4中溶質的質量為X，Na2CO3的質量為Y，
Na2CO3 + H2SO4 =Na2SO4+ H2O + CO2↑
106 98 44
Y X 2.2g
X=4.9g Y=5.3克
同理計算求得生成Na2SO4質量為7.1g
（3）解:溶液中溶質質量為7.1g+22.2g-5.3g=24g，
溶液總質量為：22.2g+100g-2.2g=120g，
Na2SO4%=24/120×100%=20%
A組 基礎訓練
1、(巴中中考)下列物質的變化中，只有加酸才能一步實現的是(　　)
A．CaCO3→CO2 B．Zn→ZnSO4 C．CuO→CuCl2 D．KOH→KCl
【答案】 C
2、常溫下，某反應M＋N→鹽＋水，其中M、N的類別不可能是(　　)
A．酸、堿　 　 B．單質、氧化物
C．氧化物、酸　　 D．氧化物、堿
【答案】 B
3、下列哪個金屬氧化物不能溶于水得到相應的堿(　　)
A．Na2O　　　 B．CaO　　　 　C．K2O　　 　 D．CuO
【答案】 D
4、鎳氫充電電池有著廣泛應用，鎳及其化合物能發生下列反應：
①Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑　
②NiO＋2HCl===NiCl2＋H2O　
③NiO2＋4HCl===NiCl2＋Cl2↑＋2H2O[注：Ni(OH)2不溶于水]
對上述反應的分析判斷錯誤的是(　　)
A．鎳能與氯化銅溶液發生置換反應
B．反應②和③都是復分解反應
C．NiCl2能與NaOH溶液發生復分解反應
D．反應①、③中Ni的化合價都發生了變化
【答案】 B
5、氫氣、一氧化碳、碳粉都分別與黑色的氧化銅反應，下列敘述錯誤的是(　　)
A．氫氣、一氧化碳、碳粉都發生了氧化反應
B．都屬于置換反應
C．反應都要加熱
D．反應最終都有紅色物質生成
【答案】 B
6、在氫氣還原氧化銅的反應中，進行如下操作：①加熱；②停止加熱；③通入氫氣；④停止通氫氣。下列操作順序正確的是(　　)
A．③①②④　　　　 B．③①④② C．①③②④　　　　D．①③④②
【答案】 A
7、下列物質轉化(“→”表示一種物質轉化為另一種物質)中，每次轉化只通過一步反應，不可能全部實現的是(　　)
A．H2O2→O2→CO2→H2CO3
B．NaOH→NaNO3→Na2CO3→NaCl
C．CaCO3→CaO→Ca(OH)2→NaOH
D．Mg→H2→HCl→AlCl3
【答案】 B
8、下列實驗能達到相應目的的是(　　)
A．分離Zn和Cu的固體混合物：加適量的Cu(NO3)2溶液，過濾
B．除去CaCl2溶液中少量的HCl：加過量Ca(OH)2固體，過濾
C．驗證BaSO4中含有BaCO3：取樣，加適量稀鹽酸，有氣泡產生
D．制備Cu(OH)2：將CuSO4溶液和適量Ba(OH)2溶液混合，過濾
【答案】 C
9、將CO通入盛有12gFe2O3的試管內，加熱反應一段時間后，停止加熱，繼續通入CO至試管冷卻，此時試管內殘留固體的質量為9.6g，則反應生成鐵的質量為(　　)
A．2.4g　　　　B．5.6g　　　　C．8.4g　　　　D．9.6g
【答案】 B
10、小章同學準備在實驗室用下圖所示裝置模擬工業煉鐵。請你據此回答下列問題：
(1)實驗中產生的現象主要有：__________________________、______________________________。
(2)實驗中兩個酒精燈的作用各是什么？左邊：__________________；右邊：________________。
(3)當Fe2O3反應完全后，應先熄滅________(填“左邊”或“右邊”)的酒精燈。
(4)某同學實驗完成后，發現過量的澄清石灰水增重0.44g，則該同學通入裝置的CO氣體質量________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.28g。
【答案】紅色粉末變黑 澄清石灰水變渾濁 加熱氧化鐵粉末 燃燒掉剩余的CO氣體，處理掉尾氣 左邊 大于
B組 自主提高
1、某班同學在做完“二氧化碳的制取和性質”實驗后，廢液缸中盛有大量的鹽酸與氯化鈣的混合溶液(不考慮其他雜質)。為了對廢液進行處理，某同學做了如下實驗：取廢液缸上層清液20.0g于燒杯中，逐滴滴入溶質質量分數為5.3%的碳酸鈉溶液直至過量，滴入碳酸鈉溶液的質量與生成沉淀的質量的變化關系如圖所示。
請回答下列問題：
(1)當加入碳酸鈉溶液20.0g時，溶液中的溶質為____________。
(2)當廢液中鹽酸完全反應時，生成的二氧化碳的質量為____________。
(3)實驗過程中實際參加反應的碳酸鈉溶液的質量為____________。
(4)當廢液中兩種物質剛好消耗完畢時，所得溶液中氯化鈉的質量分數為_____________。
【答案】 CaCl2和NaCl 0.44g 40g 4.0%
2、實驗室現有硫酸鎂和硫酸鈉的固體混合物樣品，小明同學想測定樣品中硫酸鎂的質量分數，先稱取該混合物樣品20g，完全溶于100g水中。然后取用了一定溶質質量分數的氫氧化鈉溶液100g平均分四次加入其中，充分振蕩，實驗所得數據見下表，請你分析并進行有關計算：
次數 1 2 3 4
加入氫氧化鈉溶液的質量/g 25 25 25 25
生成沉淀的質量/g 2.9 x 8.7 8.7
(1)上表中x的數值為________；原固體混合物樣品中硫酸鎂的質量分數是________。
(2)求恰好完全反應時，溶液中溶質的質量分數。(結果精確到0.1%)
(3)請在下圖中畫出在20g樣品中加氫氧化鈉溶液的質量與產生沉淀質量變化關系的示意圖。
(4)若用氫氧化鋇溶液代替氫氧化鈉溶液來測定樣品中硫酸鎂的質量分數，是否可行？并說明理由。
【答案】 5.8 90% 12.5% 圖略 不可行，氫氧化鋇也會與雜質中硫酸鈉反應，導致結果偏差
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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