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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