第2章

物質轉化與材料利用第5節

物質的轉化學習目標1.掌握非金屬單質及其化合物之間的轉化規律、金屬單質及其化合物之間的轉化規律以及化合物之間的相互轉化規律。2.知道金屬冶煉的方法，了解還原反應，知道一些常見的還原劑。3.能運用歸納法和類比推理法尋找物質間轉化的普遍規律。4.能利用物質轉化的規律尋找制取物質的途徑。5.學會有關純度問題的計算，并提高分析問題和解決問題的能力。知識點1

非金屬及其化合物之間的轉化

重難點1.某些非金屬可以轉化為非金屬氧化物（1）硫黃的燃燒實驗實驗步驟實驗現象反應的化學方程式取一藥匙硫黃，觀察其外觀硫黃呈淡黃色粉末將硫黃放到燃燒匙中，在酒精燈上點燃硫黃，觀察現象硫黃燃燒，產生淡藍色火焰并放出熱量，生成無色、有刺激性氣味的氣體把燃燒著的硫黃放進盛有氧氣的集氣瓶內，觀察現象硫黃燃燒更旺，產生明亮的藍紫色火焰，生成無色、有刺激性氣味的氣體

2.非金屬氧化物與相應的酸之間的轉化

實驗步驟實驗現象現象分析反應的化學方程式吹氣或通入二氧化碳的燒杯中滴入紫色石蕊試液后溶液變紅；另一燒杯不顯紅色吹氣或通入二氧化碳的燒杯中生成了碳酸從2只燒杯中分別取少量液體放入試管中，加熱，觀察現象變紅色的燒杯內的溶液又變成了原來的紫色，另一燒杯內無變化碳酸不穩定，受熱分解生成了二氧化碳和水

4.非金屬與其化合物之間的相互轉化

C

[解析]碳與氧氣反應，不充分燃燒生成一氧化碳；與二氧化碳在高溫下反應生成一氧化碳，X可以是單質或氧化物，故A正確。一氧化碳轉化為二氧化碳，得到了氧，反應①中CO發生了氧化反應，故B正確。二氧化碳不能與氯化鈣溶液反應，Y不能是CaCl2溶液，故C錯誤。打開碳酸飲料瓶蓋時，碳酸分解生成二氧化碳和水，故D正確。知識點2

金屬及其化合物之間的轉化

重點1.某些金屬與非金屬（不包括氧氣）可以發生反應，轉化成化合物（1）鐵粉和硫黃的實驗實驗步驟實驗現象取少量鐵粉放在白紙上，再取一定量硫黃與鐵粉混合（鐵與硫黃的質量比約為7∶5）。用磁鐵接近混合物，觀察現象鐵粉被磁鐵吸引把混合物放進試管內，用酒精燈加熱，觀察現象鐵粉和硫黃反應發光，生成黑色固體，同時放出大量的熱實驗步驟實驗現象當反應后發出的光擴展至整支試管時，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，觀察磁鐵能否吸引生成物生成物呈塊狀，不能被磁鐵吸引

3.某些金屬氧化物可與水反應生成堿（1）生石灰與水反應實驗步驟實驗現象化學方程式在蒸發皿中放入1小塊生石灰。加入少量水，攪拌，觀察現象生石灰與水反應，放出大量熱向反應后的蒸發皿中滴加幾滴無色酚酞試液，觀察現象無色酚酞試液變紅

4.金屬與其他化合物之間的轉化

D

[解析]NaNO3有三種元素，不是氧化物，故A錯誤；由方程式可知，一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物，屬于置換反應，故B錯誤；反應前后氮元素和鈉元素的化合價都發生了變化，故C錯誤；生成物N2的化學性質由氮氣分子（N2）保持正確，因為分子是保持物質化學性質的最小微粒，故D正確。知識點3

金屬的冶煉

重難點1.金屬資源在自然界中的存在形式存在形式游離態（單質）化合態（化合物）金屬種類少數很不活潑的金屬，如金、銀等其余的金屬2.金屬的冶煉原理與方法（1）冶煉原理：金屬冶煉就是把金屬從化合態變為游離態。

3.木炭還原氧化銅實驗目的探究木炭與氧化銅的反應實驗裝置實驗目的探究木炭與氧化銅的反應實驗步驟①檢查裝置氣密性;②把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末氧化銅與木炭的質量比控制在(9~13)∶1的范圍內混合均勻，小心地鋪放進試管;③將試管固定在鐵架臺上，導管伸入澄清石灰水中;④用酒精燈(要加網罩，最好使用酒精噴燈)加熱混合物幾分鐘;⑤撤出導氣管，熄滅酒精燈，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上實驗目的探究木炭與氧化銅的反應實驗現象開始加熱時，導管口處有無色氣泡逸出；過一會兒，黑色粉末變為紅色且澄清石灰水變渾濁實驗分析開始加熱時，試管中的空氣因受熱體積膨脹而逸出；溫度達到高溫后，木炭與氧化銅開始反應，生成的銅為紅色固體，另一種生成物二氧化碳為無色氣體，能使澄清石灰水變渾濁實驗結論木炭和氧化銅在高溫下反應生成銅和二氧化碳；木炭具有還原性化學方程式

4.氫氣還原氧化銅實驗儀器鐵架臺（帶鐵夾）、試管、酒精燈、導氣管實驗裝置實驗步驟實驗現象黑色粉末變成紅色，試管口有水珠生成化學方程式5.還原反應（1）概念：含氧化合物里的氧被奪取的反應，叫做還原反應。（2）還原性：能從含氧化合物中奪取氧的性質叫做還原性。

示例6.一氧化碳還原氧化鐵的實驗實驗藥品氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳氣體實驗儀器鐵架臺（2套）、硬質玻璃管、單孔橡皮塞（2個）、酒精噴燈、酒精燈、試管、雙孔橡皮塞、導氣管若干實驗裝置實驗步驟實驗現象（1）紅棕色粉末逐漸變為黑色；（2）試管中的澄清石灰水變渾濁；（3）尾氣燃燒并產生藍色火焰化學方程式（1）硬質玻璃管中：3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2（2）試管中：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O（3）酒精燈處：2CO+O2===2CO2實驗結論氧化鐵在高溫下被一氧化碳還原成單質鐵，同時產生二氧化碳高溫點燃拓展培優高爐煉鐵

煉鐵原理在高溫下，利用高爐內反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣主要設備高爐高爐內發生的有關化學反應產品特別提醒

高爐煉鐵

B

[解析]

一氧化碳有毒，所以一氧化碳還原氧化銅的實驗中需要尾氣處理裝置；氫氣沒有毒性，反應中也沒有有毒氣體生成，不需要尾氣處理，B錯誤。7.有關純度問題的計算（1）注意問題①實際生產過程中，所用的原料或產物一般都含有雜質。在計算用料和產量時，應考慮到雜質問題。②化學方程式所表示的各物質發生化學反應時的關系，是純凈物之間的質量關系。因此在計算中必須將含雜質的物質的質量換算成純凈物的質量再進行計算。

（2）換算關系

典例4用2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸(結果精確至0.1)？

高溫

[解析]

本題考查含雜質物質的計算，可采用一題多解法：①根據化學方程式進行計算;②利用化學式結合鐵元素的質量守恒進行計算。知識點4

化合物之間的相互轉化

重點

鐘乳石石筍2.物質間相互轉化的規律酸、堿、鹽、氧化物在一定條件下能發生相互轉化，它們之間相互轉化的規律如圖所示。（1）四條橫線

（2）四條交叉線

（3）兩條折線

（4）兩條主縱線表示單質到相應鹽的轉化

ABCDC[解析]

硫酸鉀和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀和氯化鉀，硫酸鋇不能和稀硝酸反應，A不符合題意；加熱時銅和氧氣反應生成氧化銅，氧化銅不能和其他物質反應生成氫氧化銅，B不符合題意；鋅和鹽酸反應生成氯化鋅和氫氣，氯化鋅和硝酸銀反應生成氯化銀沉淀和硝酸鋅，C符合題意；硝酸鉀不能和其他物質反應生成氫氧化鉀，D不符合題意。知識點5

物質的鑒別1.物質鑒別的方法（物質的鑒別就是根據幾種物質的不同特性，用實驗方法將它們一一區別）（1）物理方法：根據特性，如對顏色、氣味、溶解性進行觀察、分析、判斷，得出結論。（2）化學方法：①分別取少量待鑒別的溶液（若為固體應取少量配成溶液）于試管中；②分別加入試劑充分反應；③觀察反應現象；④根據反應現象分析、判斷，得出結論。2.鑒別下表中的各對物質待鑒別物質所用試劑現象與結論有關化學方程式稀硫酸與稀鹽酸若產生白色沉淀，則為稀硫酸；若無明顯現象，則為稀鹽酸待鑒別物質所用試劑現象與結論有關化學方程式稀硫酸與稀鹽酸若產生白色沉淀，則為稀硫酸；若無明顯現象，則為稀鹽酸若產生白色沉淀，則為稀硫酸；若無明顯現象，則為稀鹽酸待鑒別物質所用試劑現象與結論有關化學方程式食鹽水與稀鹽酸金屬鋅有氣泡產生的是稀鹽酸，若無現象則為食鹽水金屬鐵有氣泡產生的是稀鹽酸，若無現象則為食鹽水紫色石蕊試液溶液呈現紅色的是稀鹽酸，若無現象則為食鹽水待鑒別物質所用試劑現象與結論有關化學方程式燒堿溶液與石灰水若產生沉淀，則為石灰水，若無明顯現象，則是燒堿溶液若產生沉淀，則為石灰水，若無明顯現象，則是燒堿溶液3.鑒別硫酸銅、氯化鈉、硝酸鉀和氫氧化鈉（固體）首先分析四種物質的特性：一種是堿，其余三種是鹽；四種物質中，有一種白色粉末溶于水能形成藍色溶液，其余三種白色粉末溶于水形成無色溶液；氯化鈉溶液中含有氯離子，遇到硝酸銀溶液中的銀離子能生成白色沉淀，該沉淀不溶于稀硝酸。鑒別方法如下：操作步驟（1）各取A、B、C、D少許粉末于4支試管中，各加入少量蒸餾水振蕩，溶解（3）另取2支試管，分別加入少量C、D溶液，再滴入硝酸銀溶液和稀硝酸現象與結論有一支試管中的溶液顯藍色（設為A），則對應白色粉末是硫酸銅其中一支試管中的溶液顯紅色（設為B），則對應白色粉末是氫氧化鈉其中一支試管中的溶液出現白色沉淀（設為C），則對應白色粉末是氯化鈉，剩下的白色粉末為硝酸鉀

典例6

（2022·義烏期中）化學常常需要鑒別不同物質，實驗室中，以下鑒別方法不可行的是(

)DA.用觀察法鑒別高錳酸鉀和硫黃

B.用二氧化錳鑒別水和過氧化氫C.用飄聞法鑒別二氧化硫和二氧化碳

D.用品嘗法鑒別食鹽和白糖[解析]

實驗室中，不能品嘗藥品。例題點撥物質鑒別的物理方法1.看:看物質的顏色、狀態、形狀等；2.聞:可以聞某些氣體的氣味；3.摸：可以通過摸容器的外壁，感覺是否有熱量的改變；4.溶：看物質是否能溶解；5.吸：看是否能被磁鐵吸引。題型

1

物質間的相互轉化角度1

物質的單向轉化

★★★★

[解析]電解水生成氫氣和氧氣，或水與氧化鈣反應生產氫氧化鈣，方框中可填Ca(OH)2或H2等。H2(合理即可)

BC

[解析]

A中硫酸鋇不能轉化成氫氧化鋇；B中氧化鋇和鹽酸反應生成氯化鋇和水，氯化鋇和硝酸銀反應生成氯化銀沉淀和硝酸鋇，硝酸鋇和硫酸鈉反應生成硫酸鋇沉淀和硝酸鈉，該選項符合題意；C中氧化鋇和水反應生成氫氧化鋇，氫氧化鋇和二氧化碳反應生成碳酸鋇和水，碳酸鋇和鹽酸反應生成氯化鋇、水和二氧化碳，氯化鋇和硝酸銀反應生成氯化銀沉淀和硝酸鋇，硝酸鋇和硫酸鈉反應生成硫酸鋇沉淀和硝酸鈉，該選項符合題意；D中硝酸鋇不能轉化成氫氧化鋇。歸納總結由此題可知，制取一種鹽類物質有多種途徑，我們可以根據原料及器材條件，選擇合適的方法進行實驗。角度2

物質的循環轉化

★★★

留清白在人間。”（1）

有關詩句內容從科學的角度理解，說法不合理的是___（選填選項序號）。DA.“千錘萬鑿出深山”是物理變化B.“烈火焚燒若等閑”是石灰石的高溫分解反應C.“粉骨碎身渾不怕”是生石灰與水反應轉化為熟石灰的過程D.“要留清白在人間”的“白色”物質是指熟石灰[解析]

“千錘萬鑿出深山”是開采石灰石，該變化中沒有新物質生成，屬于物理變化，故A正確；“烈火焚燒若等閑”是石灰石在高溫的條件下分解成氧化鈣和二氧化碳，故B正確；“粉骨碎身渾不怕”是生石灰與水反應轉化為熟石灰的過程，塊狀生石灰會變成熟石灰粉末，故C正確；“要留清白在人間”的“白色”物質是指熟石灰和二氧化碳反應生成的碳酸鈣，故D錯誤。

放出生石灰[解析]

反應②是氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，該反應發生時，會放出熱量；氧化鈣俗稱生石灰，能夠和水反應，所以能做食品干燥劑的物質是生石灰。歸納總結

題型

2

金屬礦石

★★★典例9

&2&

虎年春晚，一幅《千里江山圖》，一舞《只此青綠》，成為整臺節目的爆點。《千里江山圖》是北宋王希孟創作的絹本設色畫，其顏料選用各色天然礦石，一些礦石的主要成分及顏色如下表。礦石藍銅礦孔雀石雌黃赭石主要成分顏色藍色綠色黃色紅棕色（1）

四種礦石主要成分中，屬于氧化物的是_______。[解析]

氧化物是由兩種元素組成的化合物，且其中一種是氧元素。由表中四種礦石的主要成分可知，赭石中的氧化鐵屬于氧化物。

方法點撥從經濟效益角度分析，要考慮鐵礦石所含鐵元素的質量分數；從環境保護角度分析，要考慮在煉鐵過程中是否會產生污染環境的物質。煉鐵時要選擇含鐵量高、不含有害元素（如硫元素）的鐵礦石。Fe2O3黃鐵礦黃鐵礦中鐵元素的質量分數比赤鐵礦中鐵元素的質量分數低，且在冶煉過程中會產生SO2，污染環境題型

3

金屬的冶煉角度1

CO還原氧化鐵

★★★★典例10

&3&

鋼鐵是非常重要的金屬材料。實驗室可用下列裝置模擬工業煉鐵。（1）

該實驗開始時，要先通一會兒CO再加熱，其目的是

。&4&

[解析]CO為易燃、易爆氣體，實驗前通入CO是為了排盡裝置內的空氣，防止CO與空氣混合后遇熱爆炸。排盡裝置內的空氣，防止CO與空氣混合后遇熱爆炸（2）

硬質玻璃管內發生反應的化學方程式是__________________________。判斷該反應發生的實驗現象是__________________________________________。紅棕色粉末逐漸變為黑色，澄清石灰水變渾濁（3）

該實驗的尾氣處理方式可以為_________________________________________________（寫出兩種）。

用小氣球（氣囊）收集、直接點燃（答案合理即可）[解析]CO有毒，如果不進行尾氣處理會污染空氣。CO尾氣處理方法有：用小氣球（氣囊）收集、直接點燃等。3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2高溫（4）

反應停止后，同學們對冷卻后硬質玻璃管內固體物質的組成成分產生了興趣，大家紛紛提出自己的猜想。請寫出你的猜想。猜想一：__________________。猜想二：__________________________________。[解析]對反應后硬質玻璃管中的固體成分進行分析，分兩種情況，一種情況是若反應徹底，生成的單質鐵未被重新氧化，則固體物質只有Fe；另一種情況是若反應不徹底，Fe2O3剩余，或實驗結束后未繼續通CO至裝置冷卻，使生成的部分Fe在高溫下又重新被氧化，則固體物質為Fe和Fe2O3的混合物。固體物質可能是Fe固體物質可能是Fe和Fe2O3的混合物

2.收集備用：氣球收集法排水收集法角度2

其他金屬的冶煉

★★★★

[解析]反應區中，ZnCO3分解生成ZnO和另一種氧化物，結合質量守恒定律可知，另一種氧化物為二氧化碳；C具有還原性，能與ZnO反應生成Zn和CO2。ZnCO3====ZnO+CO2↑高溫C+2ZnO====2Zn+CO2↑高溫（2）

“其底鋪薪”指利用燃燒的柴火將煤引燃，從燃燒條件分析，燃燒柴火的作用是______________________