浙教版科学九上第4讲物质的转化一知识讲解和习题含答案.docx
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浙教版科学九上第4讲物质的转化一知识讲解和习题含答案
第四讲物质的转化
(一)
[衔接导入]
铁器
铁器(IronImplements)以铁矿石冶炼加工制成的器物。
铁器的出现使人类历史产生了划时代的进步。
在世界上最早进行人工炼铁的是居住在小亚细亚的赫梯人,年代约在公元前1400年左右。
前1300~前1100年,冶铁术传入两河流域和古埃及,欧洲的部分地区于前1000年左右也进入铁器时代。
但当时冶炼的都是块炼铁,一直到中世纪末(1400年左右)欧洲发明水力鼓风炉以后,才出现冶炼生铁。
中国开始使用铁器的年代目前尚无定论。
考古发现最早的铁器属于春秋时代,其中多数发现于湖南省长沙地区。
战国中期以后,出土的铁器遍及当时的七国地区,应用到社会生产和生活的各个方面,在农业、手工业部门中并已占居主要地位,楚、燕等地区的军队,装备基本上也以铁制武器为主。
战国时期的铁器还经由朝鲜传入日本。
西汉时期,应用铁器的地域更为辽阔,器类、数量显著增加,质量又有提高。
东汉时期铁器最终取代了青铜器。
根据早期铁器的金相检验,中国的块炼铁和生铁可能是同时产生的。
春秋末期到战国初期,是战国冶铁史上的一个重要发展阶段。
此时早期的块炼铁已提高到块炼渗碳钢,白口生铁已发展为展性铸铁。
至迟到西汉中叶,灰口铁、铸铁脱碳钢兴起,随后又出现生铁炒钢(包括熟铁)的新工艺。
东汉时期,炒钢、百炼钢继续发展,到南北朝时杂炼生鍒的灌钢工艺问世。
至此,具有中国特色的古代冶炼技术体系已基本建立。
在人工炼铁以前,世界上许多文化发达较早的民族,都有过偶尔利用陨铁制器的历史。
在古埃及前王朝墓中,发现过陨铁管状小珠;第11王朝墓中,曾出土装以银柄的陨铁制护身符。
在两河流域乌尔王墓也出土有陨铁碎片。
美洲几个古文化中心都使用过陨铁制的箭头、小刀和工具。
中国商代台西遗址和刘家河商墓中,也发现过刃部用陨铁锻制的铜钺。
但陨铁是天体陨落的流星铁,与人工炼铁的性质根本不同。
陨铁制器与人工炼铁的发明没有必然的联系。
[知识新授]
一、非金属单质与其化合物的转化
例:
S
SO2
H2SO3
Na2SO3
(1)非金属在一定条件下可以转化为相应的化合物,如:
S+O2
;C+O2
(2)某些非金属氧化物可以跟水反应生成,如:
CO2+H2O
;
SO2+H2O
;
SO3+H2O
。
(SiO2、CO等除外的非金属氧化物能与水反应生成对应的酸)
二、金属单质和非金属单质在一定条件下可以相互反应,生成相应的或。
如:
Fe+S
2Fe+3C12
3Fe+2O2
三、某些金属氧化物和水反应可以生成相应的。
如:
CaO+H2O===
Na2O+H2O===
K2O+H2O===
四、金属的冶炼
(1)金属在自然界中的存在
少数金属以形式存在,大多数金属是以化合态的形式存在的。
(2)金属的冶炼原理与方法
①原理:
把金属从化合态变成游离态。
②冶炼方法:
A木炭和氧化铜粉末在高温下的反应:
实验现象:
固体逐渐变为,澄清石灰水变。
B炽热的碳能在高温条件下与二氧化碳反应,生成一氧化碳。
一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧,产生游离态的金属单质。
以碳和氧化铜反应为例,该过程的化学方程式为:
、
C氢气还原氧化铜:
现象:
粉末状固体逐渐变为,试管口有生成。
操作注意事项:
实验开始时需先。
再,防止;
实验停止后,要继续,直到为止,防止。
氢气还原氧化铜实验装置中容易出现的典型错误:
①试管口高于试管底。
应使试管口试管底,防止反应生成的水倒流。
②试管口加了胶塞。
试管口不能加胶塞,否则,易造成试管炸裂。
③导管略伸入试管口。
应使导管贴试管上壁伸人。
(3)还原反应
A含氧化合物里的氧被夺取的反应,叫做;能从氧化物中夺取氧的能力叫做性,具有还原性的物质可作剂。
B可以作还原剂的物质主要有、和。
(4)铁的冶炼
用铁矿石炼铁的主要反应原理:
在高温下,用一氧化碳从铁矿石中把铁还原出来。
一氧化碳还原氧化铁的化学方程式:
操作注意事项:
实验最好在通风橱中进行。
实验时应该先通一会一氧化碳,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。
(5)有关纯度问题的计算
①由混合物质量及纯度,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=
×100%
③求产品中的含杂质的物质的质量(即混合物质量):
混合物质量=
[经典例题]
[例1]下列各组变化中,每一转化在一定条件下均能一步实现的是( )
A.①②B.只有②C.②③D.①②③
[例2]二氧化碳和氢气可在一定条件下反应,生产一种重要的化工原料甲醇:
CO2+3H2
CH3OH+H2O.下列有关该反应的说法正确的是( )
A.为CO2的利用创造了一种新途径
B.钌﹣膦鉻合物的质量在反应前后发生了变化
C.氢原子数在反应前后发生了改变
D.属于复分解反应
[例3]归纳整理是化学学习中常用的一种方法.以下是H2O2、H2O、CO2三种物质转化为O2的转化关系,即:
①H2O2→O2②H2O→O2③CO2→O2,对它们的归纳不正确的是( )
A.三种转化的反应物都是氧化物
B.实验室常利用转化①制取氧气
C.三种转化发生的反应一定都是分解反应
D.转化③对于维持生态系统碳循环和氧循环有重要作用
[例4]如图为与水相关的部分转化关系(水作反应物或生成物,部分产物和反应条件未列出).下列说法错误的是( )
A.图中所示的反应中均有元素化合价的改变
B.途径①是硫酸型酸雨形成的重要途径
C.工业上可用途径②制取有机物,当合成甲醇CH3OH时,CO、H2投料质量比为14:
1
D.把金属钠投入到硫酸铜溶液中,发生途径③反应,反应不生成铜单质
[例5]如图表示了初中化学中一些常见物质的相互转化关系(部分反应条件已省略).下列说法错误的是( )
A.圈Ⅰ中发生的反应可能都是分解反应
B.利用反应②可用来检验二氧化碳气体
C.圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有可燃性
D.利用反应①可制得烧碱
[例6]Si是重要的半导体材料,半导体工业中有一句行话“从沙滩到用户”,指的是利用砂子(主要成分SiO2)制取高纯度的Si,其主要化学反应如下:
①2C+SiO2
Si(不纯)+2CO↑②2Cl2+Si(不纯)
SiCl4
③SiCl4+2H2
4HCl+Si(高纯)
下列说法不正确的是( )
A.①的目的是将二氧化硅转化成单质硅
B.②③的目的是除去单质硅中混有的杂质
C.上述反应中涉及到2个置换反应
D.上述反应中各元素的化合价都发生了变化
[例7]制造航空母舰使用大量合金材料(如铁合金、铜合金和钛合金等).请回答下列问题:
(1)请设计简单实验验证铁的金属活动性比铜强(写出主要步骤和现象即可). .
(2)钛(Ti)因其硬度大、熔点高,常温下与酸和碱都不发生反应、有很强的耐腐蚀性等优良性能而被认为是本世纪的重要金属材料.由钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图所示:
①步骤Ⅱ中,TiO2、炭粉混合物在高温条件下通入氯气(Cl2)制得TiCl4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为 .
②步骤Ⅲ的反应需在氩气环境中进行,理由是 .所得金属钛中含有少量的金属镁.若要除去金属钛中的少量镁,可加入的试剂是 (填试剂名称).充分反应后,再通过 (填操作名称)、洗涤、干燥即可.
[例8]黄铜是以Zn为主要添加元素的铜合金.黄铜渣中约含Zn7%、ZnO31%、Cu50%、CuO5%,其余为杂质.处理黄铜渣可得到硫酸锌,其主要流程如下(杂质不溶于水、也不参与反应):
已知:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2OCuO+H2SO4=CuSO4+H2O
(1)步骤Ⅰ中产生气体的化学方程式 .
(2)溶液A中的金属阳离子有 (填化学用语).
(3)步骤Ⅰ、Ⅱ中均包含的操作名称为 .
(4)溶液A (填“大于”、“小于”或“等于”)溶液C的质量.
[例9]现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益.高纯氧化铁可作现代电子工业的材料,以下是以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁(Fe2O3)的生产流程示意图:
[(NH4)2CO3溶液呈碱性,40℃以上时(NH4)2CO3分解].
(1)实验室中,操作Ⅰ、操作Ⅱ用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、 等.
(2)滤液Ⅰ中主要的阳离子是 等.
(3)加适量氨水的目的是 .
(4)滤液Ⅱ中可回收的产品是 (写化学式).
(5)写出在空气中煅烧FeCO3的化学反应方程式 .
[例10]铜跟浓硫酸的反应原理是:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
某小组同学用如图所示装置制取硫酸铜.请回答一下问题:
(1)图中C装置的作用是防止氢氧化钠溶液倒吸入B瓶中,装置D的作用是 .
(2)充分反应后,烧瓶中的铜片仍有剩余,那么硫酸是否也有剩余呢?
该小组同学进一步研究:
待烧瓶冷却后,将烧瓶中的混合物稀释、过滤、用滤液做了如下实验.
实验1:
用pH试纸测试滤液pH,其中pH约为1
实验2:
取少量滤液于试管中,向试管中滴加氯化钡溶液,有白色沉淀现象.
你认为 可以说明硫酸有剩余(选填“实验1”或“实验2”)
(3)以铜片与浓硫酸为原料用上述方法制取硫酸铜,存在的缺陷有 .(答出一点即可)
[例11]菱镁矿的主要成分是MgCO3,为了分析某菱镁矿中镁元素的含量,某班学习小组进行了实验探究,取10g菱镁矿样品,逐渐加入未知浓度的H2SO4溶液,生成的气体全部用NaOH溶液吸收,NaOH溶液增加的质量记录如表:
分组
1
2
3
4
加入H2SO4溶液质量/g
50
100
150
200
NaOH溶液增加质量/g
2.2
4.4
4.4
4.4
注:
菱镁矿中的杂质不溶于水,不与酸发生反应、不含镁元素.请回答:
(1)10g菱镁矿与稀硫酸完全反应,生成气体的质量为 g.
(2)计算该菱镁矿中镁元素的质量分数.(写出计算过程)
(3)吸收反应生成的气体,不用石灰水的原因是 .
[课后作业]
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+3CuO
N2+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.①②③④B.②③④C.①②④D.只有①②
2.下列四个图象的变化趋势,能正确描述对应操作的是( )
A.20℃时,向一杯接近饱和的KNO3溶液中不断加入KNO3晶体
B.将浓盐酸敞口放置在空气中
C.等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应
D.等质量、等浓度的过氧化氢溶液的分解
3.已知碳化铝(固体)与水在常温下剧烈反应Al4C3+12H2O=4Al(OH)3↓+3CH4↑,某同学为了探究甲烷的还原性并检验产物,设计出如下实验:
①用碳化铝制取甲烷,可以选择实验室制二氧化碳的装置
②在点燃C中酒精灯前,先要通甲烷气体
③如果D中装无水硫酸铜,可以通过D装置反应前后颜色变化,判断有没有水生成
④由于甲烷无味无毒,所以在该实验中可以不处理尾气
⑤若将D中装碱石灰,在每步充分反应的情况下,可以推断甲烷组成
⑥甲烷与氧化铜在一定条件下反应,产物可能是铜、水和二氧化碳
以上正确说法的是( )
A.①②③⑥B.①③④⑥C.①②③⑤D.②③④⑥
4.
用铁、氧化铜、稀硫酸、氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液五种物质,构成了如图所示的关系网络(图中的“﹣”表示相连的两种物质能发生反应).下列有关说法不正确的是( )
A.甲物质可能为氢氧化钠溶液
B.戊物质一定是氧化铜
C.丙和丁的反应一定是置换反应
D.乙物质可以使紫色石蕊溶液变红
5.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,对社会发展与科技进步做出了巨大贡献.合成氨工艺的主要流程如图1:
(1)合成塔中的反应必须在高温、高压、催化剂条件下进行,该反应的符号表达式是:
,属于 (填基本反应类型)反应.
(2)生产过程中从合成塔中输出的气体属于 (填“纯净物”或“混合物”).
(3)中生产过程中可重复使用的物质是 (填化学式).
(4)根据表中的数据回答问题.
物质
H2
N2
O2
NH3
沸点/℃(1.01×105Pa)
﹣252
﹣195.8
﹣183
﹣33.35
在1.01×105Pa时,欲将NH3与N2、H2分离,最好将温度控制在 之间.
(5)图2是合成塔中发生反应的微观粒子示意图:
由图可知两种反应物N2与H2的分子个数比为 ;
该反应中的最小粒子是 (填写化学符号).
6.A~H是初中化学常见的物质,A和C的组成元素相同;B为单质;D为常见的碱,俗称熟石灰;E为一种常见的建筑材料.它们的相互转化关系如图所示(反应条件、部分生成物已略去).
(1)写出下列物质的化学式为:
A ;B ;F ;
(2)请写出第③步的化学方程式:
;
(3)反应⑤在实际中的意义是 .
7.100mL稀盐酸中加入混合均匀的NaHCO3和KHCO3固体粉末,充分反应后使气体全部逸出.右图是加入粉末的质量与产生CO2(该状况下,气体的密度为1.964g/L)体积的关系.请计算:
(1)该盐酸中HCl的质量.
(2)若该盐酸为120mL时,加入粉末为58.5g,求产生CO2的体积.
(3)若粉末的质量为xg,该盐酸的体积为140mL,产生的CO2体积为yL.试写出粉末质量x(g)与产生CO2体积y(L)之间的关系.
8.
小芳在实验室用石灰石和稀盐酸制取了二氧化碳,并对实验产生的废液进行溶质成分鉴定:
取废液上层清液50克,滴加质量分数为26.5%的碳酸钠溶液,出现气泡,滴加至10克开始出现白色沉淀,继续滴加至沉淀不再产生,过滤,洗涤,干燥,称得沉淀质量为5克,并绘制了图象,如图:
(1)图象中的a点数值
(2)废液中含有的溶质是 (写化学式)
(3)通过计算说明,图象横坐标中b点表示的溶液的质量是多少?
9.如图是木炭还原氧化铜的探究实验装置.
[提出问题]木炭还原氧化铜产生什么气体?
[提出猜想]产生的气体有三种情况:
①CO;②CO2;③ .
[设计方案]实验前后分别对试管和烧杯里的物质进行称量,数据设计如下:
称量对象
反应前质量
反应后质量
质量差
试管+固体混合物
M1
M2
△m1即(M1﹣M2)
烧杯+澄清石灰水
M3
M4
△m2即(M4﹣M3)
(1)若△m2=0,说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收,则猜想 成立.
(2)若猜想②正确,理论上△m1与△m2的关系是:
△m1 △m2(填“>”、“<”或“=”).
[实验并记录]实验得到的数据如下表:
称量对象
反应前质量
反应后质量
质量差
试管+固体混合物
69.8g
65.4g
△m1
烧杯+澄清石灰水
118.8g
122.6g
△m2
用以上实验数据分析,结果应该是猜想 成立.
[反思与评价]经查阅资料知道:
木炭还原氧化铜产生CO2气体,该反应的化学方程式为:
.
本次实验结果与资料显示不一致.对其可能原因有同学提出下列分析,其中合理的是 .
A.装置漏气B.生成的CO2部分与过量的C反应生成了CO
C.澄清石灰水吸收CO2效果不好D.装置内还有CO2气体未被吸收.
10.下图甲是氢气和氧化铜反应的实验,下图乙是木炭和氧化铁反应的实验.
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
(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如下信息:
根据以上信息,试写出乙实验试管中反应的化学方程式
经分析后,该同学试着提高反应温度后,实验出现了预期的现象.
[参考答案]
[经典例题]
1.B.
2.A.
3.C.
4.A.
5.C.
6.D.
7.
(1)将光亮铁钉放入少量硫酸铜的溶液中,铁钉表面有红色物质析出;
(2)①TiO2+C+2Cl2
TiCl4+2CO;②防止钛或镁氧化;稀盐酸;过滤.
8.
(1)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;
(2)Zn2+、Cu2+;(3)过滤;(4)小于.
9.
(1)漏斗.
(2)Fe2+、H+.
(3)除去过量的硫酸,调节溶液的酸碱性.
(4)(NH4)2SO4.
(5)4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2.
10.
(1)吸收二氧化硫气体,防止污染空气;
(2)实验1;
(3)生成的二氧化硫会污染空气或浓硫酸有剩余,会导致硫酸铜不纯等;
11.
(1)4.4.
(2)24%.
(3)氢氧化钙的溶解度常温下很小,所以等质量的石灰水和氢氧化钠溶液中,氢氧化钠溶液的质量分数更大,可吸收更多的二氧化碳.
[课后作业]
1.C.
2.D.
3.A.
4.C.
5.
(1)N2+3H2
2NH3;化合;
(2)混合物;(3)N2、H2;(4)﹣33.35~﹣195.8;(5)1:
3;
6.
(1)A.H2O2B.O2F.CO2
(2)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(3)把二氧化碳转化为氧气(食物来源、能量来源、维持碳氧平衡等合理答案给分).
7.
(1)该盐酸中HCl的质量为18.25g.
(2)产生CO2的体积为13.44L.
(3)若x≤63g,y=
L;若x>63g,y=15.68L.
8.
(1)1.1;
(2)HCl、CaCl2;(3)图象横坐标中b点表示的溶液的质量是30g.
9.[提出猜想]CO和CO2;
[设计方案]
(1)①;
(2)=;
[实验并记录]③;
[反思与评价]C+2CuO
2Cu+CO2↑;ABCD.
10.
(1)还原;
(2)移出酒精灯、停止通氢气;
(3)铁;
(4)C+6Fe2O3
4Fe3O4+CO2↑.
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