專題2.5-2　物質(zhì)的轉(zhuǎn)化-金屬及其化合物之間的轉(zhuǎn)化（原卷版）

第2章物質(zhì)轉(zhuǎn)化與材料利用2.5-2物質(zhì)的轉(zhuǎn)化——金屬及其化合物之間的轉(zhuǎn)化目錄 1 3 3 4【基礎(chǔ)鞏固練】 4【發(fā)散思維練】 7【核心素養(yǎng)練】 12【中考提分練】 14金屬單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化1.實(shí)驗(yàn)：鐵粉和硫黃的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象取少量鐵粉放在白紙上，再取少量硫黃與鐵粉混合——用磁鐵接近混合物，觀察現(xiàn)象鐵粉被磁鐵吸出把混合物放進(jìn)試管內(nèi)，用酒精燈加熱，觀察現(xiàn)象試管內(nèi)硫黃與鐵粉慢慢燃燒，發(fā)光發(fā)熱，且生成了黑色固體，同時(shí)放出大量的熱當(dāng)反應(yīng)后發(fā)出的光擴(kuò)展至整支試管時(shí)，立即停止加熱，靜置，冷卻——將生成物倒在白紙上，觀察生成物的外觀，再用磁鐵靠近生成物，觀察現(xiàn)象生成了黑色固體；生成物不能被磁鐵吸引實(shí)驗(yàn)分析：鐵粉與硫黃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了新物質(zhì)硫化亞鐵(FeS)，不具有鐵的性質(zhì)。反應(yīng)的化學(xué)方程式S＋FeEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)FeS。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：有些金屬能與非金屬反應(yīng)生成鹽。2.金屬與非金屬的反應(yīng)2Mg+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)2MgO(耀眼白光)3Fe+2O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)Fe3O4(火星四射)Fe+SEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)FeS(鐵粉與硫粉混合點(diǎn)燃后即可反應(yīng)，放出大量的熱，生成黑色固體。)金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)在一定條件下可以相互反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽：Fe+3Cl2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)2FeCl3Cu+ClEQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)CuCl23.金屬與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)：生石灰與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在蒸發(fā)皿上放一小塊生石灰，加少量水，攪拌，觀察現(xiàn)象塊狀的生石灰粉碎成粉末狀，并放出大量的熱滴加幾滴無(wú)色酚酞試液，觀察現(xiàn)象無(wú)色酚酞試液變?yōu)榧t色實(shí)驗(yàn)分析：氧化鈣與水反應(yīng)生成了氫氧化鈣。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：有些金屬氧化物可以與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿。活潑金屬的氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿。氧化鋇、氧化鉀、氧化鈣、氧化鈉與反應(yīng)水都生成相應(yīng)的堿。CaO＋H2O===Ca(OH)2(放出大量的熱)Na2O+H2O===2NaOHK2O+H2O===2KOHBaO+H2O===Ba(OH)2MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不與水反應(yīng)。4.金屬與化合物反應(yīng)2Mg+CO2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(點(diǎn)燃),===)2MgO+C8A1+3Fe3O4EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(高溫),===)9Fe+4Al2O3【常考】掌握金屬單質(zhì)與其化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律【例1】下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述正確的是（)A.鐵絲在空氣中燃燒，火星四射，并生成黑色固體B.把燃著的硫黃放進(jìn)盛滿氧氣的集氣瓶?jī)?nèi)，觀察到微弱的淡藍(lán)色火焰，放熱，生成有刺激性氣味的氣體C.取少量鐵粉放在白紙上，再將少量硫黃與鐵粉混合，把混合物放入試管內(nèi)，用酒精燈加熱，現(xiàn)象是生成黑色固體，同時(shí)放出大量的熱D.白磷在氧氣中燃燒，可觀察到集氣瓶中充滿白霧【例2】課外，小科約老師繼續(xù)探究鐵粉和硫粉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：他們各自取一定量的鐵粉和硫粉均勻混合后堆放在石棉網(wǎng)上，在其中插入燒紅的玻璃棒，反應(yīng)立即發(fā)生。拿掉玻璃棒后，反應(yīng)繼續(xù)劇烈進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程中有少量刺激性氣味的氣體X產(chǎn)生。反應(yīng)結(jié)束后，都得到了黑色固體。老師得到的黑色固體不會(huì)被磁鐵吸引，而小科的卻會(huì)被磁鐵吸引。（1）鐵和硫的反應(yīng)是_______（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。（2）氣體X的化學(xué)式為_(kāi)_______。（3）對(duì)比老師的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，小科猜想自己得到的黑色固體可能是有剩余的鐵或有生成的四氧化三鐵。小科想驗(yàn)證是否有鐵剩余。老師啟發(fā)小科：硫化亞鐵能與稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生硫化氫氣體，該氣體能被氫氧化鈉溶液吸收。于是，小科認(rèn)為正確連接如圖所示的三個(gè)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果a處有水壓出，就能驗(yàn)證有鐵剩余。①小科依次連接各裝置的導(dǎo)管口：e→_______→b→a。（填“c→d”或“d→c”）②老師指出設(shè)計(jì)不夠合理，不能就此驗(yàn)證猜想。請(qǐng)你說(shuō)出不夠合理的原因：______________________。于是小科改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，繼續(xù)進(jìn)行探究……【方法歸納】學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的歸納。如金屬單質(zhì)及其化合物之間轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律可歸納為：（1）有的金屬和氧氣可以反應(yīng)生成金屬氧化物；（2）有的金屬和非金屬（除氧氣外）反應(yīng)可以生成鹽；（3）某些金屬氧化物（只有BaO、K2O、CaO、Na2O四種）和水反應(yīng)生成堿?！净A(chǔ)鞏固練】1.(2020?寧波)如圖為一種自熱火鍋的構(gòu)件圖。該自熱火鍋的發(fā)熱包內(nèi)有鐵粉、鋁粉、炭粉、生石灰等物質(zhì)，將發(fā)熱包放到水中，會(huì)放出大量的熱。有關(guān)該自熱火鍋的說(shuō)法不合理的是（）A.生石灰與水反應(yīng)，會(huì)放出大量的熱B.設(shè)計(jì)出氣孔的目的是避免使用時(shí)盒內(nèi)氣壓過(guò)高C.遇水能放出熱量的物質(zhì)都能作為發(fā)熱包的內(nèi)容物D.使用過(guò)的發(fā)熱包即使干燥后也不能重復(fù)使用2.(2020?遵義)1839年虎門銷煙采用的方法是：在海邊挖池，放入煙土，引入海水浸泡，投入石灰，石灰遇水沸騰，煙土溶解。該過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)有CaO+H2O===Ca(OH)2。下列說(shuō)法不正確的是（）A.該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)B.該反應(yīng)會(huì)放出熱量C.由此反應(yīng)推測(cè)氧化鈣可干燥氯化氫氣體D.此反應(yīng)可制備氫氧化鈣3.(2021?義烏期中)下列各組變化中，只有加入酸才能一步實(shí)現(xiàn)的是（）A.Zn→ZnSO4B.CuO→CuCl2C.CaCO3→CO2D.BaCl2→BaSO44.(2021?嘉興海寧南苑中學(xué))下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下均能實(shí)現(xiàn)的是（）5.(2020?赤峰)下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化只通過(guò)一步反應(yīng)就能實(shí)現(xiàn)的是（）A.H2O2→H2B.NaCl→AgClC.Fe→Fe(SO4)3D.CuO→Cu(OH)26.(2020?湖州)小明利用稀硫酸與生銹的鐵屑反應(yīng)制取硫酸亞鐵，實(shí)驗(yàn)流程如下：資料：①Fe2(SO4)3+Fe===3FeSO4；②硫酸亞鐵容易被氧化為硫酸鐵等物質(zhì)。(1)配制50g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.6%的稀硫酸，需溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸______________g。(2)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)化學(xué)方程式(除資料①中的反應(yīng)外)：____________________________。(3)稀硫酸與生銹的鐵屑充分反應(yīng)后，要確保鐵有少量剩余，其目的是______________________________________________________________________。7.小明同學(xué)利用自制儀器模擬工業(yè)煉鐵實(shí)驗(yàn)，用如圖所示微型實(shí)驗(yàn)裝置制取CO，然后用CO還原Fe3O4并檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物。已知甲酸(HCOOH)具有揮發(fā)性，在熱的濃硫酸中分解生成一氧化碳和水。(1)位置4發(fā)生的化學(xué)方程式是__________________________________________。(2)位置5處的化學(xué)方程式是__________________________________________。8.堿式碳酸鋅[Znx(OH)y(CO3)z]是制備功能材料ZnO的原料，化學(xué)方程式為Znx(OH)y(CO3)zZnO+CO2↑+H2O(x、y、z為正整數(shù))。小金設(shè)計(jì)了圖甲所示裝置對(duì)堿式碳酸鋅的組成進(jìn)行探究(裝置氣密性良好，藥品足量，實(shí)驗(yàn)操作正確)：(1)圖甲中裝置Ｂ的作用是_____________________。(2)查閱資料發(fā)現(xiàn)在不同溫度條件下充分加熱等質(zhì)量的堿式碳酸鋅樣品，剩余固體的質(zhì)量與加熱溫度的關(guān)系如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中加熱時(shí)，熱分解裝置的溫度至少要達(dá)到________________(填“200”“300”或“100”)℃。(3)部分實(shí)驗(yàn)步驟為：“加熱前先通入N2排盡裝置內(nèi)的空氣，關(guān)閉通入N2的活塞，……控制一定溫度下加熱……”。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可根據(jù)________________________________________________現(xiàn)象判斷堿式碳酸鋅樣品已完全分解。(4)小金取54.7g堿式碳酸鋅樣品(不含雜質(zhì))，放置于熱分解裝置內(nèi)，完全反應(yīng)后測(cè)得裝置A增重5.4g，裝置B增重8.8g。則x：y：z的最簡(jiǎn)整數(shù)比為_(kāi)_______________.【發(fā)散思維練】9.(2020?東營(yíng))人類常利用化學(xué)反應(yīng)得到所需要的物質(zhì)。如圖是Mg(OH)2、MgCl2、Mg(NO3)2三種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A.通過(guò)加入氯化銅溶液或稀鹽酸可實(shí)現(xiàn)①的轉(zhuǎn)化B.通過(guò)一步反應(yīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)②的轉(zhuǎn)化C.通過(guò)一步反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)Mg(NO3)2向MgCl2的轉(zhuǎn)化D.通過(guò)加入氫氧化鈉等可溶性堿可實(shí)現(xiàn)③的轉(zhuǎn)化10.(2020?包頭)利用廢舊電池銅帽(含Cu、Zn)制取海綿銅(Cu)，并得到硫酸鋅溶液的主要流程如下：(反應(yīng)條件已略去)已知：2Cu+2H2SO4+O2EQ\*jc0\*hps18\o(\s\up9(Δ),===)2CuSO4+2H2O，下列說(shuō)法正確的是（）A.步驟②中分離操作必須用到的玻璃儀器是燒杯和漏斗B.溶液A中溶質(zhì)是H2SO4、CuSO4C.上述流程中物質(zhì)B是鋅，物質(zhì)D是鹽酸D.A~E中都含有銅、鋅兩種元素的物質(zhì)有A和C11.(2020?仙桃)A、B、C、D、E五種物質(zhì)中含有同一種金屬元素，轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(圖中“→”表示物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化能一步實(shí)現(xiàn)，部分反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件均已略去)。其中Ａ是磁鐵礦的主要成分，B是單質(zhì)，C是鐵銹。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)若A與一種氧化物反應(yīng)生成單質(zhì)B，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。(2)當(dāng)B作為金屬材料制成金屬制品時(shí)，防止其可能轉(zhuǎn)化為Ｃ的方法是_____________(寫(xiě)一種)。(3)當(dāng)D→E為化合反應(yīng)時(shí)，化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。(4)若B與某鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)生成E，其化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。12.(2020?海南)氫能是綠色的能源，如圖是制取與貯存氫氣的一種方法。下列說(shuō)法正確的是（）資料：①M(fèi)g2Cu是一種貯氫合金，吸氫后生成MgH2和MgCu2合金；②MgH2和HCl反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgH2+2HCl——MgCl2+2H2↑。A.反應(yīng)3的基本類型是置換反應(yīng)B.循環(huán)制氫反應(yīng)中需要不斷加入ZnO和Fe3O4C.反應(yīng)3中氬氣作保護(hù)氣，防止金屬鎂、銅在高溫下與氧氣反應(yīng)D.反應(yīng)3的產(chǎn)物與足量稀鹽酸反應(yīng)生成的氫氣和反應(yīng)2產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相等13.某白色固體可能由CaCO3、NaCl、BaCl2、NaOH、Na2SO4中的一種或幾種組成，實(shí)驗(yàn)記錄如圖：下列分析中正確的是（）A.原固體中不含BaCl2、Na2SO4B.原固體中一定含有CaCO3、BaCl2、NaOHC.步驟②中得到的溶液中溶質(zhì)是CaCl2D.為了確定固體中是否有NaCl，可以取無(wú)色溶液A直接滴入AgNO3溶液14.(2019?臺(tái)州)金屬與酸反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，其反應(yīng)速率除受反應(yīng)物的性質(zhì)影響外，還受溫度、酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、固體表面積大小等因素影響?，F(xiàn)探究質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)室提供秒表、圖甲器材和顆粒均勻的鋅粒、鐵片、銅片、2%稀鹽酸、4%稀鹽酸、2%稀硫酸、碎冰、水等藥品。(1)請(qǐng)選擇合適器材和藥品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)寫(xiě)出步驟(可配圖說(shuō)明)。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：其他條件都相同時(shí)，酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越快。圖乙是某資料中鐵與2%稀硫酸在恒溫條件下，生成氫氣體積隨時(shí)間變化的圖像。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對(duì)曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?在圖乙上用實(shí)線畫(huà)出)，使其更合理。15.(2020?河南)X、Y、Z是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的物質(zhì)，三種物質(zhì)均含有同一種元素，它們之間有下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(“→”表示反應(yīng)一步實(shí)現(xiàn)，部分物質(zhì)和反應(yīng)條件已略去)。(1)若X、Y的組成元素完全相同；Z為氣體單質(zhì)，能供給呼吸，也能使帶火星的木條復(fù)燃，X轉(zhuǎn)化為Y的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________；從微觀角度解釋X、Y性質(zhì)有差異的原因是____________________________________。(2)若X為固體單質(zhì)；Y可以用于滅火；Z是易與血液中血紅蛋白結(jié)合的有毒氣體，Y轉(zhuǎn)化為Z的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。(3)若三種物質(zhì)均含有鈣元素；X可以用來(lái)改良酸性土壤；Z為難溶于水的白色固體，其中金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，Y的化學(xué)式為_(kāi)_____________。16.某興趣小組為探究錫紙中的金屬成分(錫紙中以一種金屬為主，其他成分對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)干擾)，開(kāi)展了以下探究活動(dòng)?！咎岢鰡?wèn)題】錫紙中的金屬是什么?【建立猜想】根據(jù)錫紙有銀白色金屬光澤，并結(jié)合金屬活動(dòng)性、價(jià)格等因素，猜想其中的金屬可能是鋅、鐵、鋁、錫中的一種?！咎骄窟^(guò)程】步驟活動(dòng)內(nèi)容收集證據(jù)分析并得出結(jié)論步驟一①查閱資料：金屬鋅在室溫下很脆②取錫紙反復(fù)折疊錫紙未破損錫紙中金屬不是鋅步驟二用磁鐵靠近錫紙錫紙沒(méi)有被磁鐵吸引錫紙中金屬不是____________步驟三①取錫紙條放入濃度為20%的鹽酸中除去可能存在的氧化膜。當(dāng)觀察到現(xiàn)象____________時(shí)，取出錫紙條并用蒸餾水清洗②將處理過(guò)的錫紙條放入試管中，加入飽和硫酸鋅溶液，靜置觀察②中錫紙條表面無(wú)明顯現(xiàn)象說(shuō)明錫紙中的金屬活動(dòng)性比鋅弱，則錫紙中金屬不是鋁，而是錫【交流評(píng)價(jià)】小科對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論質(zhì)疑：“無(wú)明顯現(xiàn)象”并不代表沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)殇X與硫酸鋅反應(yīng)[2Al+3ZnSO4=3Zn+Al2(SO4)3]生成的金屬鋅為銀白色，與鋁顏色相同，因此無(wú)法得出結(jié)論。請(qǐng)?jiān)诓桓淖兎磻?yīng)原理的前提下運(yùn)用定量方法完善實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)預(yù)期結(jié)果得出相應(yīng)結(jié)論：________________________________________________________________________________________________。【繼續(xù)探究】運(yùn)用完善后的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出初步結(jié)論：錫紙中金屬是鋁?！竞诵乃仞B(yǎng)練】17.(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)“銅的循環(huán)”如下圖所示。其中，箭號(hào)表示能一步實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化方向，X、Y、Z是初中化學(xué)常見(jiàn)的物質(zhì)。(1)若反應(yīng)①為3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O，預(yù)測(cè)該反應(yīng)可能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：____________________________(寫(xiě)一個(gè))。(2)反應(yīng)②中，X的化學(xué)式是______________(寫(xiě)一個(gè))。(3)Y是黑色固體，反應(yīng)④的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________。(4)利用反應(yīng)⑤的轉(zhuǎn)化原理，除去FeSO4溶液中的少量CuSO。需要的藥品和分離方法分別是__________________、________________________。(5)已知：同一化學(xué)反應(yīng)中，若有元素的化合價(jià)升高，則必有元素的化合價(jià)降低。銅暴露在空氣中生成銅銹[主要成分為Cu2(OH)2CO3]的過(guò)程中，空氣中參與反應(yīng)的物質(zhì)是_________________。18.(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)為測(cè)定鋼鐵中的含碳量，設(shè)計(jì)如下裝置，鋼鐵樣品在裝置A中煅燒時(shí)，氣體產(chǎn)物只有CO2和SO2。(1)鋼樣處理成粉末的主要目的是_________________________________________。鋼樣中的Fe；C煅燒時(shí)的化學(xué)方程式為Fe3C+3O2EQ\*jc2\*hps18\o\ad(\s\up9(煅燒),===)_________+CO2。(2)實(shí)驗(yàn)室用KClO3和MnO2制備O2的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。MnO2中Mn的化合價(jià)為_(kāi)__________。(3)裝置B的作用是_____________________________，裝置B中的現(xiàn)象是__________________。(4)裝置Ｃ的作用是___________________________。若無(wú)裝置C，則測(cè)定結(jié)果_________(填“偏大”“無(wú)影響”或“偏小”)。(5)裝置Ｄ的作用為_(kāi)___________________________________；裝置E的作用為_(kāi)__________________________________。(6)鋼樣中加入某物質(zhì)可降低煅燒溫度，為不影響測(cè)定結(jié)果，該物質(zhì)在組成上需滿足的條件是___________________________?！局锌继岱志殹?