第二章物质转化与材料利用.doc

第二章 物质转化与材料利用第一节 物质的分类和利用一、物质分类的方法1 根据纯净物的物理性质不同进行分类，如颜色、状态、气味、硬度、密度、溶解性等。2 根据纯净物的化学性质不同进行分类，如可燃性、氧化性、还原性、稳定性等。3根据组成对物质进行分类（优点：组成为内部结构，较为准确；组成决定性质，性质决定用途，有利于全面认识物质。） （绝对纯净的物质是没有的）（1）单质：由同一种元素组成的纯净物 （由同种元素组成的物质不一定是单质，例如，金刚石和石墨混合在一起属于混合物；O2和O3）。（2）化合物：由两种或两种以上元素组成的纯净物。（结晶水合物因有固定的组成和性质，属于纯净物）（3）有机物：主要指含碳的化合物（不包括：碳的氧化物、碳酸和碳酸盐）。（4）无机物：一般指不含碳的化合物（包括：碳的氧化物、碳酸和碳酸盐）。（5）氧化物：由两种元素组成，其中一种元素一定是氧元素的化合物。 (KClO3 KMnO4等不是氧化物)（6）酸：电离出的阳离子 全部是氢离子 的化合物。（7）碱：电解质电离出的阴离子 全部是氢氧根离子 的化合物。（8）盐：由 金属 （或铵根）阳离子和 酸根 阴离子组成的化合物。 金属 单 质 （游离态） 非金属 金属氧化物 氧化物 纯净物 无机物 酸 非金属氧化物 碱 物质 化 合 物 盐（化合态） 有机物混合物（海水、空气、矿泉水）（9）金属与非金属单质：金属非金属颜色具特殊的金属光泽有多种颜色，但无金属光泽延展性良好无可锻性良好无硬度较硬不一致导电性良好除石墨外一般不导电导热性良好除石墨外一般不导热密度高低熔点高低金属的普遍特性：有金属光泽，是良好的导电、导热体，有延展性，密度和熔点高非金属的普遍性：没有金属光泽，导电性、导热性、延展性不好，密度和熔点不高金属名称外观非金属名称外观铝银白色的固体碳黑色固体金金黄色的固体溴红棕色的液体铁银白色的固体硫淡黄色的固体汞银白色的液体磷白色或红色的固体回忆地壳中元素的分布情况？氧 硅 铝 铁 钙 钠 钾 镁地壳中分布最多的元素和最多的非金属元素：氧元素； 自然界中最硬的物质：金刚石金属之最：（1）地壳中分布最多的金属元素是铝为什么先使用的是铜而不是铝？（2）生物细胞中含量最高的金属元素是钙，其次为钾（3）世界上产量最高的金属是铁（4）导电、导热性最好的金属是银，其次为铜铜 （5）熔点、沸点最高的金属是钨（6）熔点最低的金属是汞（常温下为液态）（7）硬度最高的金属是铬（通常将铬镀在其他金属的表面增加耐磨性且美观第二节 物质的转化的规律一、非金属单质与其化合物的转化1.取一药匙硫黄，观察其外观： 淡黄色固体。2.将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象：微弱的淡蓝色火焰，放热，生成刺激性气味的气体。点燃3.把燃烧着的硫黄放进盛的氧气的集气瓶内，观察现象：明亮的蓝紫色火焰，放热，生成刺激性气味的气体S +O2 = SO2转化规律：根据上图的转化规律，请写出C CO2 H2CO3 CaCO3的转化过程+O2 +H2O +Ca(OH)2C CO2 H2CO3 CaCO3二、金属单质与其化合物的转化【实验一】：(金属氧化物可以和水反应生成碱：CaO、Na2 O、K2O等)1、准备一包生石灰2、将生石灰导入坩埚中，向坩埚中加入一定量的水实验现象：坩埚中的水沸腾，不断向外释放热量，溶液变浑浊。【实验二】：1.用磁铁接近混合物，现象：铁粉被吸出。2.将混合物放进试管内，用酒精灯加热，现象：生成黑色固体3.生成物外观-黑色固体，磁铁不能吸引生成物4.化学方程式：S + Fe = FeS。转化规律：三金属的冶炼（1）还原法：在金属氧化物中加入还原剂，夺取金属氧化物中的氧，而使其还原成金属单质。如木炭和氧化铜的反应 C+2CuO高温 2Cu+ CO2 氢气还原氧化铜：H2 + CuO 加热 Cu + H2O一氧化碳还原氧化铜：CO + CuO 加热 Cu + CO2 一氧化碳还原氧化铁：3CO + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2（2）置换法：在金属盐溶液中加入比盐中金属活泼的金属，可置换出盐中的金属。如铁和硫酸铜溶液反应：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu置换法比还原法优越，置换法操作简便、安全、节约原料。三、金属的冶炼就是要把金属从化合态变成游离态1常用的金属冶炼方法是碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质。【实验一】：实验现象：木炭和氧化铜的反应加热后发现试管黑色粉末变成红色；澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成实验结果：木炭和氧化铜反应，生成了铜和二氧化碳高温 化学方程式：C 2CuO = 2Cu + CO2炽热的碳还可以与二氧化碳反应； 高温 C+CO2 = 2 CO 2氢气也会夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质。CuO + H2 = Cu + H2O操作注意事项： （1）装置上：试管口略向下倾斜。导管要伸到试管底部。（2）操作上：实验前，先通入氢气一会儿，再点燃酒精灯。实验完毕后，先熄灭酒精灯，等到试管冷却后再撤离氢气。重要提示：氢气还原氧化铜的实验装置中需要注意的问题：（a）应使试管口略低于试管底，防止反应生成的水倒流。（b）试管口不能加胶塞，否则气体排不出，容易造成试管炸裂。（c）应使导管贴试管上壁伸入试管底部。3.一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧，得到金属单质。CO + CuO = Cu + CO2 3CO + Fe2O3 = 2 Fe+3 CO2 操作注意事项：（a）实验最好在通风橱中进行。 （b）实验时应该先通会一氧化碳，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，应对着火焰烧掉。四、氧化还原反应：有化合价升降变化（得失电子0的化学反应。如碳、一氧化碳和氢气等。（氧化反应、还原反应、氧化性、还原性、氧化剂、还原剂） 物质与氧发生的反应叫氧化反应； 含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应氧化物失去氧的能力叫做氧化性； 能从氧化物中夺取氧的能力叫做还原性，具有氧化性的物质可作氧化剂； 具有还原性的物质可作还原剂。总结：得氧，发生氧化反应，被氧化，具有还原性，可做还原剂 失氧，发生还原反应，被还原，具有氧化性，可做氧化剂五、有关纯度的计算（书本p50页例题必须掌握）1.纯度=纯净物质量 / 混合物质量 * 100%2.组成元素的质量分数 = 某组成元素的质量/纯净物的质量 * 100%六、物质转化规律图： 物质转化10条主要规律:金属单质 + 氧气 金属氧化物 非金属单质 + 氧气 非金属氧化物金属单质 + 酸 氢气 + 盐 金属单质 + 盐 另一种金属 +另一种盐金属氧化物 + 酸 盐 + 水 非金属氧化物 + 碱 盐 + 水酸 + 碱 盐 + 水 酸 + 盐 新酸 + 新盐碱 + 盐 新碱 + 新盐 盐 + 盐 新盐 + 新盐非金属氧化物 + H2O = 酸（除二氧化硅，一氧化碳除外）某些金属氧化物 + 水碱（可溶）1、两条纵线 （用化学方程式来分析以下物质间的变化）（1）Ca CaO Ca(OH)2 CaCO3 2 Ca + O2= 2 CaO CaO + H2O = Ca(OH)2Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O（2）C CO2H2CO3 Na2CO3点燃 C + O2 = CO2 CO2 + H2O = H2CO3H2CO3 + 2 NaOH = Na2CO3 + 2 H2O2、 三条横线（1）金属+非金属盐 Fe + S = FeS（2）酸+碱盐+水HCl + NaOH =NaCl + H2O H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4+ 2 H2O（3）盐+盐新盐+新盐NaCl + AgNO3=AgCl+ NaNO3 BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4+ 2 NaCl3 四条斜线（1） 碱性氧化物+酸盐+水CuO + 2 HCl = CuCl2 + H2O CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O（2） 酸性氧化物+碱盐+水CO2 + 2 NaOH = Na2CO3 + H2O SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O（3） 碱+盐新碱+新盐2 NaOH +CuCl2=Cu(OH)2+2NaCl Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH（4） 酸+盐新酸+新盐HCl + AgNO3 = AgCl+ HNO3 H2SO4 + BaCl2 = BaSO4+ 2HCl4 两条折线（1） 金属+盐新的金属+新的盐Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu（2） 金属+酸氢气+盐Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2例题解析例1 写出下列变化的方程式：S SO2 SO3 H2SO4 CuSO4(1) ,(2) (3) (4) Ca CaO Ca(OH)2 Ca(NO3)2(1) (2) 此反应的试验现象为 （3） 。Al2O3+ -Al2(SO4)3+ , CO2+ -Na2CO3+ 3H2SO4+ -Fe2(SO4)3+ , K2CO3+ -2KOH+ Na2SO4+ -2NaCl+ , 2KOH+ -Cu(OH)2+ Fe + -Cu+ 例2请写出制取CuSO4的5种方法： ， ， ， ， 。例3：水煤气的主要成分是H2、CO、N2、CO2和水蒸气，把该混合气体依次通入足量的烧碱溶液，灼热的氧化铜，澄清的石灰水和浓硫酸，最后剩余的气体是_.例4、某同学用想测定某氧化铜样品中氧化铜的质量分数，实验装置如下图所示，现取10克氧化铜样品放在C装置中，充分反应后数据记录如下表：无水硫酸铜无水硫酸铜（足量）氧化铜样品实验前实验后C装置和氧化铜样品总质量60克58.4克D装置和无水硫酸铜总质量70克72克按照C装置的质量变化计算得到样品中氧化铜的质量分数为 ； 按照D装置的质量变化计算得到样品中氧化铜的质量分数为 ； 哪一组数据计算得到的结果比较准确？ ，理由为 ；为了使两组数据计算所得结果的尽量保持一致，可以再A、C之间安装 装置；(1)装置D的作用是 ；(2)装置中存在一个明显的问题 ，如何处理 。例5、李洋同学在实验室用木炭和氧化铜两种黑色粉末在高温下反应制取单质铜，反应的化学方程式为：C+2CuO 高温 2Cu+CO2他联想到单质碳的一些化学性质，认为在该实验中还可能会有CO产生。查阅资料：CO气体能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色。实验验证：(1)当然A处酒精灯，数分钟后发现试管中的黑色固体物质变红，该红色物质是_；(2)装置B中发生的实验现象是_，该反应的化学方程式是_；(3)C装置中湿润的黄色氯化钯试纸变蓝色，说明有 气体生成，证明李洋同学是判断是正确的。实验反思：(4)李洋同学对CO产生的原因进行了分析：原因一：木炭和氧化铜在高温条件下直接发生反出产生CO；原因二：反应C+2CuO 高温 2Cu+CO2中的一种产物和反应物木炭又发生了新的化学反应，产生了CO；原因三：请你从原因一、原因二中选择其一，用化学方程式表示存在此原因的化学反应原理：_。(5)在设计装置时还要考虑环保因素，因此要在装置C处添加_装置。尾气处理澄清石灰水CD混合气体AB例6、下图所示装置可以验证某混合气体(无色无味)是否含有CO2和CO。请回答下列问题:(1)A装置中的试剂是(写名称,下同) ,B装置中的试剂是 ;(2)证明原混合气体中CO2存在的实验现象是 ；证明原混合气体中CO存在的实验现象是 ；(3)如果没有B装置,对实验结果有何影响? 。例7.根据金属单质与其化合物的转化图，完成以下试题。 1 书写右测物质转化的化学方程式：Ca CaOCa(OH)2 CaCO3 ； ； 。2 书写右侧物质转化的化学方程式：CuCuOCuSO4Cu(OH)2CuO ； ； ； 。请写出由氢氧化钠转化成碳酸钠的3种方法的化学方程式。（要求：原理不能重复） 。请写出右图中的物质转化的化学方程式。 ； ； ； ； ； ； 。例8.在氢气还原氧化铜的实验过程中，有很多注意事项。如组装的装置中试管口要略向下倾斜，其作用是 。通入氢气的导管应伸到试管的底部，这样有利于 。加热试管前，先通一会儿H2再加热，这样操作能防止 。实验时观察到的现象是 ，反应方程式为 。反应结束后，要先停止加热再继续通H2直到试管冷却，这样操作是为了防止 。例9. 乙醇（C2H5OH）完全燃烧时生成CO2和H2O。如果氧气不充分，乙醇燃烧后可能还有CO生成。现用以下装置进行实验，证明乙醇燃烧产物中有CO、CO2和H2O。乙醇燃烧产物氧化铜 A B C D E F 无水硫酸铜 石灰水 烧碱溶液 石灰水 石灰水 请回答下列问题：能证明燃烧产物中有水的现象是 ；能证明燃烧产物中有CO的现象是 。3 实验时，可以观察到装置B中石灰水变浑浊，D中石灰水无变化。B装置的作用是 ；C装置的作用是 ；D装置的作用是 。例10.利用氢气还原氧化铜实验测定水的组成，如下图:请回答下列问题:(1)实验中，用锌粒和稀硫酸反应制取氢气。检验了氢气的纯度后，应先通一段时间氢气，再加热氧化铜进行反应，其主要目的是_。跟氧化铜反应前，应将制取的氢气通过如图所示的装置，其中所盛试是_。(2)实验中，某次测定的数据如表所示:根据数据计算生成的水中氧、氢元素的质量比(要求有计算式): _(3)下列情况中，对实验测定结果一定没有影响的是_ (填序号)。 对CuO而言，H2是过量的；CuO粉末中有不与H2反应的杂质；反应中部分CuO变成Cu20；干燥剂CaC12有部分失效；用NaOH代替CaC12作干燥剂。课后练习1下列物质的名称、化学式和所属的类别都正确的是( ) A甲烷、CH4、有机物 B锰、MN、金属单质 C氯酸钾、KCl03、金属氧化物 D氧化汞、Hg0、非金属氧化物2若某液体为只含有一种溶质的溶液，加入少量Mn02后产生能使带火星的木条复燃的气体。则下列说法不正确的是( ) A反应前后Mn02的化学性质不变 B该反应的化学方程式为2H2O2=H20+O2 C产生的气体高温时能与磷、硫等发生氧化反应 D如果用右图装置收集该气体，则气体应从b端进入3类推是学习中常用的思维方法。现有以下类推结果，其中错误的是( ) 酸碱中和反应生成盐和水，所以生成盐和水的反应一定是中和反应；碱的水溶液显碱性，所以碱性溶液一定是碱溶液；氧化物都含有氧元素，所以含有氧元素的化合物一定是氧化物；有机物都含有碳元素，所以含碳元素的化合物都是有机物。 A只有 B只有 C只有 D4现对碳酸氢铵；生石灰；甲烷；烧碱；酒精；镁；干冰；棉花；维生素C；红磷等物质进行分类，下列分类正确的是( ) A单质： B有机物： C氧化物： D盐：5下列与人的生理活动有关的叙述中，不正确的是( ) A糖类在人体内代谢的最终产物是C02和H2O B剧烈运动时人体代谢加快，代谢产物不能及时排出，血液pH值降低 C人的胃液中含有少量盐酸，可以抑制消化 D煤气中毒主要是CO与血红蛋白结合，使血红蛋白失去输氧能力6F列离子能在pH=2的无色溶液中大量共存的是( ) ASO、Fe3+、Na+、OH- BK+、SO、Cu2+、NO CCl-、K+、SO、Na+ DCa2+、Cl、CO、Na+72008年5月25日，美国“凤凰”号火星探测器成功着陆火星北极。随着各种探测器靠近或登陆火星，人们对火星有了更深的了解。火星大气中95%是二氧化碳，其余为少量的氮气、氢气，还找到了有液态水存在过的证据。根据以上信息下列推断正确的是( )A火星上钢铁容易生锈B火星上一定存在生命C火星上温室效应显著 D火星与地球大气成分相似8下表列出了除去物质中所含少量杂质的方法，其中错误的是( )物质所含杂质除去杂质的方法ACOC02通过足量氢氧化钠溶液，干燥BNaCl泥沙溶解、过滤、蒸发CNaOH溶液Na2C03加人足量稀盐酸至不再产生气泡DCu(N03)2溶液AgN03加人过量的铜粉，过滤9向盛有稀硫酸的小烧杯中慢慢滴加l0的Ba(OH) 2溶液至过量，有关量的变化情况见下(横坐标表示氢氧化钡溶液的质量，纵坐标表示小烧杯中量的变化)。其中错误的是( )10对反应X+3NaOH=3Y+Fe(OH)3的分析，错误的是( ) AX中含有三价元素 BX可能是Fe(N03)3 CY中一定含有Na元素 DY可能是Na2S0411下列各组物质在给定条件下能大量共存的是( ) A在PH=1的溶液中：NaCl、Na2C03、Na2SO4 B在pH=2的溶液中：KCl、Na2S04、HN03 C在pH=13的溶液中：BaCl2、Na2C03、NaOH D在pH=14的溶液中：FeCl3、Ba(N03)2、CaCl212实验室可用右图所示装置干燥、收集气体R，并吸收多余的R，则R可能是(已知氨气极易溶于水)( ) AC02 BNH4 CCO DH213右图是A、B两种物质在一定的条件下实现循环转化的过程。下列说法正确的是( )A若该循环为目前科学家提出的一种最理想的获得氢能源的循环体系，则急需解决的问题是寻找途径的催化剂B若该循环有绿色植物参与，则物质A、B都是氧化物C该循环过程中，途径I不一定是释放能量的D通过氢能源的循环体系能够实现太阳能转化为化学能14下列实验操作正确的是( ) A为使配制更为准确，在量筒中配制l00毫升l0的NaOH溶液 B为了防止滤液溢出过滤时滤纸边缘应高于漏斗边缘 C测定溶液酸碱性时，为使现象更明显，加入的指示剂越多越好 D检验铵盐和碱共热时有无氨气放出，应将红色石蕊试纸用水湿润 选项 概念X 概念Y X与Y的关系 A 酸碱性 酸碱度 相同关系 B 酸式盐 碱式盐 并列关系 C 化合物 氧化物 包含关系 D 化合反应 氧化反应 交叉关系15化学基本概念是化学基础知识的重要组成部分。下列概念之间的关系不正确的是( )16向盐酸和氯化钙的混合溶液中逐滴滴加碳酸钠溶液，反应现象是( ) A只看到有大量气泡冒出 B只有白色沉淀析出 C开始出现白色沉淀，后冒气泡 D开始冒气泡，后出现白色沉淀17下列转化能一步完成的是( ) CH4C02 HN03HCl Ca0Ca(OH)2 Ba(OH)2NaOH CCu A B C D18在右图的“四连环”中，每环代表一种物质，相连环间所代表的物质在一定条件下可以发生反应，下表的选项中，符合这一要求的是( )ABCD甲CuC02Na2C03乙HCl02COHCl丙CuOCOFe203BaCl2丁MgC02CH2S0419分别鉴别下列各组物质，选取的试剂(或方法)不正确的是( )编号需要鉴别的物质试剂(或方法)ANaCl溶液和Na2C03溶液NaOH溶液BNaCl固体和CaC03固体加水溶解CFeS04溶液和CuS04溶液观察溶液的颜色D02和C02用带火星的木条20盐的水溶液不一定都呈中性，如NaHC03溶液呈碱性。下列有关实验中，能够证明NaHC03溶液呈碱性的实验事实是( ) A观察NaHC03溶液的颜色，呈无色 B向NaHC03溶液中滴12滴酚酞试液，溶液变红色 C向NaHC03溶液中滴加稀盐酸，有气泡产生 D20时，向饱和NaHC03溶液中加入NaHC03固体，固体不再继续溶解21A、B可发生中和反应，D是生活中最常见的液体。通常情况下，F、G、I为气体，且F是一种清洁能源。X是目前应用最广泛的金属，Y常用作食品干燥剂。各物质问的转化关系如图所示(个别产物略去)。 (1)B俗称_。 (2)F与G混合后遇明火可能发生_，与F性质相似的气体还有_。 (3)反应的反应类型是_；使用金属X制成的刀具切、割菠萝等酸性水果后应及时_，原因是_。(4)反应的化学方程式为_。(5)反应中，将B的固体粉末与(NH4)2S04等混合研磨，可区别_肥与钾肥。(6)反应发生时放出大量热，化学方程式为_。反应的反应条件是_，实验现象是_。化学是研究物质及其变化的科学。比较、，你对化学变化的认识 _；_。三、实验题22期末，化学实验老师整理药品时，拿出一瓶久置的氢氧化钙粉末Ca(OH)2，他让小刘和小赵对这瓶氢氧化钙粉末的组成进行实验探究。 (1)提出问题：这瓶氢氧化钙是否已经生成碳酸钙(CaC03)而变质?(2)进行猜想：A：氢氧化钙全部变为碳酸钙；B：氢氧化钙部分变为碳酸钙；C：氢氧化钙没有变质。(3)设计实验方案、进行实验：下表是对猜想A进行实验探究的过程示例：实验步骤实验现象实验结论取样，加适量水，搅拌，过滤 少量滤液于试管中，滴入酚酞试液取少量滤渣于试管中，加入盐酸 液不变色有气泡产生氢氧化钙全部变为碳酸钙请你另选择一种猜想参与探究，完成下表。 实验步骤 实验现象 实验结论取样，加适量水，搅拌，过滤0 少量滤液于试管中，滴入酚酞试液取少量滤渣于试管中，加入盐酸 (4)原理与用途： 氢氧化钙俗称_，农业上一般采用氢氧化钙改良_性土壤(填“酸”或“碱”)。 氢氧化钙变质是由于与空气中的_发生反应的缘故，反应的化学方程式是_，因此氢氧化钙应_保存。23实验室中用C0还原磁铁矿(主要成分为Fe3O4)得到铁，设计的实验装置如下： (1)开始实验时，A装置中首先要进行的操作是_ (填“加热”或“通一氧化碳”)。 (2)C0还原Fe3O4的化学方程式为_。(3)B装置的作用是_。 (4)为分离A装置中反应排出的一氧化碳和二氧化碳，某同学设计了如上装置(固定装置已略去，a、b为活塞)：当关闭活塞b，打开活塞a时，可分离得到_，然后关闭活塞a，再打开活塞b，又可分离得到_。四、计算题24在硫酸与硫酸铜的混合溶液200克中，滴入40的氢氧化钠溶液l00克，恰好完全反应。记录反应过程，得到的沉淀与所加的氢氧化钠溶液的质量关系如图所示。问： (1)此硫酸的溶质质量分数是多少? (2)生成沉淀的质量是多少? (3)反应后溶液溶质的质量分数是多少?第三节常见的材料一、常见的材料有：金属材料（合金材料）、无机非金属材料和有机合成材料。二合金合金材料：把一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。大多数的金属材料实际是合金，钢是最常见、应用较广的一种合金。合金的熔点比它的各成分金属的熔点都