2.5 物质的转化(一)—浙教版九年级科学上册学案

2.5 物质的转化（一）
科学家常利用物质与物质之间的反应，制造出许多新的物质，使物质 世界更加丰富多彩。

那么，哪些种类的物质之间可以发生化学反应？物质 之间的反应遵循怎样的规律呢？
一、非金属及其化合物之间的转化
【活动一】
1、硫黄的燃烧实验。

（1）取一药匙硫黄，观察其外观：硫磺是一种黄色粉状固体。

（2）将硫黄放到燃烧匙中，在酒精灯上点燃硫黄，观察现象：硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。

（3）把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象：在纯氧中发出蓝紫色火焰。

以上变化可用化学方程式表示为：S + O 2 =====点燃
SO 2。

【注意】生成物二氧化硫是一种有毒、有刺激性气味的气体，不要直接排放到空气中。

该实验最好在通风橱中进行。

2、CO 2 与碳酸的转化实验。

（1）取2杯蒸馏水，向其中1杯蒸馏水中吹气或通入CO 2。

然后，分别向2只烧杯中滴加几滴紫色石蕊试 液，如图2-37所示，比较2只烧杯 中出现的现象并说明原因。

通入CO 2的烧杯内溶液变红，另一只烧杯中溶液为紫色。

（2）从2只烧杯中分别取少量液体放入试管中，加热，有什么现象发生？通入CO 2的烧杯内溶液由红色变紫色，另一只烧杯中无变化。

你认为应该怎样解释所发生的变化？将上述变化用化学方程式表示出来：CO 2+H 2O == H 2CO 3 ；H 2CO 3=====△
CO 2↑+H 2O 。

以上实验表明：有的非金属可以转化为非金属氧化物，非金属氧化物又可以转化生成酸，不稳定的酸受热分解后又重新生成非金属氧化物。

3、非金属及其化合物之间的转化
（1）非金属在一定条件下可以转化为相应的化合物，如：
S + O 2 =====点燃
SO 2 (硫黄是一种淡黄色粉末，在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，产生有刺激性气味的气体)
C + O 2 =====点燃
CO 2
C + 2S =====△
CS 2
4P+5O 2===点燃
2P 5O 2 (白色固体)
N+O 2===放电
2NO （无色） 2NO+O 2===2NO 2（红棕色）
（2）某些非金属氧化物可以跟水反应生成对应的酸，如： SO 2+H 2O===H 2SO 3 (形成酸雨的原因) SO 3+H 2O===H 2SO 4 3NO 2+H 2O===2HNO 3+NO
CO 2、SO 2、SO 3与水化合生成H 2CO 3、H 2SO 3、H 2SO 4，CO 2、SO 2、SO 3分别叫做H 2CO 3、H 2SO 3、H 2SO 4的酸酐。

二、金属及其化合物之间的转化
【活动二】
1、取少量铁粉放在白纸上，再取少量硫黄与铁粉混合。

2、用磁铁接近混合物，如图2-38所示，你看到了什么现象？铁粉被磁铁吸出。

3、把混合物放进试管内，用酒精灯加热，如图 2-38 所示，此时，有什么现象发生？试管内硫黄与铁粉慢慢燃烧，发光发热，且生成了黑色固体，同时放出大量的热。

4、当反应后发出的光扩展至整支试管时，立即停止加热，静置，冷却。

5、将生成物倒在白纸上，观察生成物的外观如何，再用磁铁靠近生成物， 磁铁能否吸引生成物？为什么？生成了黑色固体；生成物不能被磁铁吸引。

6、以上变化的化学方程式为：S ＋Fe =====△
FeS 。

以上实验表明：有的金属与非金属可以发生反应，转化成化合物。

【活动三】
1、在蒸发皿中放1小块生石灰，加少量水， 搅拌，如图2-39所示，有什么现象发生？块状的生石灰粉碎成粉末状，并放出大量的热。

以上变化的化学方程式为：CaO ＋H 2O===Ca(OH)2。

滴加几滴无色 酚酞试液，发现试液变无色酚酞试液变为红色。

以上实验表明：某些金属氧化物可以与水反应生成碱。

2、金属与非金属的反应
2Mg+O 2===点燃
2MgO (耀眼白光)
3Fe+2O 2===点燃
Fe 3O 4 (火星四射)
Fe+S===点燃
FeS (铁粉与硫粉混合点燃后即可反应，放出大量的热，生成黑色固体)
Fe+3Cl 2===点燃
2FeCl
Cu+Cl===点燃
CuCl 2 3、活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。

氧化钡、氧化钾、氧化钙、氧化钠与反应水都生成相应的碱。

CaO ＋H 2O===Ca(OH)2 (放出大量的热) Na 2O+H 2O===2NaOH K 2O+H 2O===2KOH BaO+H 2O===Ba(OH)2
MgO 、FeO 、Fe 2O 3、CuO 等氧化物不溶于水，也不与水反应。

4、金属与化合物反应
2Mg+CO 2===点燃2MgO+C 8A1+3Fe 3O 4===高温
9Fe+4Al 2O 3
三、金属的冶炼
1、金属在自然界的存在：仅有少数金属是以游离态(即单质)的形式存在的，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：金属氧化物与还原剂(C 、CO 、H 2等)在高温(或加热)下反应，还原剂夺取金属氧化物中的氧，使其还原成金属单质。

（2）方法：常用的金属冶炼方法是用C 、CO （炽热的碳在高温条件下，能够与二氧化碳反应生成一氧化碳：C ＋CO 2=====高温
2CO ）或H 2等具有还原性的物质与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。

例如：
C ＋2CuO=====高温
2Cu ＋CO 2↑ C ＋CO 2=====高温
2CO CO ＋CuO===△
Cu ＋CO 2
H 2+CuO===△
Cu+H 2O
3、还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫作还原反应。

能从含氧化合物中夺取氧的性质叫作还原性。

有还原性的物质可作还原剂。

4、氢气还原氧化铜的实验 （1）实验装置，如下：
（2）步骤、现象或结论
5、铁的冶炼原理：在高温下，用还原剂(主要是一氧化碳)从铁矿石中把铁还原出来。

如图是“一氧化碳还原氧化铁”的实验装置图。

上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，即在高温下，用还原剂(主要是一氧化碳)从铁矿石中把铁还原出来。

实验中红色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，生成了铁和二氧化碳，化学方程式
为：Fe 2O 3＋3CO===高温
2Fe ＋3CO 2。

注意处理尾气CO 的酒精灯要先点燃，最后熄灭。

以防止有毒的CO 逸散到空气中污染空气。

【注意】（1）可燃性气体在不纯时点燃或加热有可能发生爆炸，因此，在点燃或加热前应进行纯度检验；在做实验时要先通气体后加热，以免混合气体点燃时发生爆炸。

（2）含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫作还原反应。

能从氧化物中夺取氧的性质叫作还原性，具有还原性的物质可作还原剂。

【例1】下列关于碳和碳的氧化物知识网络图(图中“→”表示转化关系，“……表示相互能反应)的说法正确的是（ C )
A. “C……CO 2”的反应是放热反应
B. “CO→CO 2”的反应类型为置换反应
C. “CO 2→CaCO 3”的反应有可能用于检验二氧化碳
D. “CO 2
H 2CO 3”的反应可用酚酞试液验证
1、在燃烧正旺的煤炉上滴水，炉火不仅不会熄灭，反而燃烧得更旺，原因是炽热的煤炭和水蒸气反应生成水煤气（主要成分是氢气和一氧化碳），水煤气又会燃烧，所以燃烧得更旺。

请写出这一过程中涉及的所有反应的化学方程式：
（1）_________________________； （2）_________________________； （3）_________________________ 。

【答案】（1）C+H 2O （气）===高温
CO+H 2；（2）2CO+O 2===点燃
2CO 2；（3）2H 2+O 2===点燃
2H 2O
【例2】有关物质之间的部分转化关系如图所示．其中“﹣”表示物质之间能发生化学反应，“→”表示物质之间的转化关系．下列说法中正确的是（ D ）
A ．物质X 是一种常见的有机化合物
B ．反应②是一定有盐参加反应
C ．向Ca （OH ）2溶液中加入CaO ，所得溶液的溶质质量分数一定增大
D ．图中的所有反应均不属于置换反应
1、下表所列各组物质中，物质之间按箭头方向通过一步反应就能实现如图所示转化的是( A ) 物质
选项
甲
乙
丙
丁
A CO 2 CaCO 3 H 2O O 2
B NaOH NaCl CO 2 Na 2CO 3 C
H 2O 2
H 2O
O 2
MgO
2、下列各组转化关系中的反应为初中化学常见的反应，其中的“→”表示某种物质可一步反应生成另一种物质。

甲、乙、丙三种物质不符合对应“转化关系”的是（A）
选项A．B．C．D．
转化关系
物质甲FeCl2HCl CaCO3CuSO4乙Fe H2O CO2Cu 丙Fe2O3H2Na2
CO3
CuO
A．A B．B C．C D．D
【例3】实验室里用如图所示装置还原氧化铁，关于该实验下列说法正确的是（C）
A．玻璃管中发生的反应属于置换反应
B．该实验只说明了一氧化碳具有还原性
C．实验观察到的现象为红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊
D．实验时，通入纯净一氧化碳的同时，点燃酒精喷灯给玻璃管加热
1、铝热反应常用于冶炼或焊接金属，反应原理：．现高温加热铝粉和氧化铜混合物，使其充分反应．为检验反应后氧化铜是否有剩余，取少量反应后的固体，加入足量稀硫酸，反应后将锌片插入上层溶液中．（已知CuO+H2SO4═CuSO4+H2O）下列现象能说明氧化铜有剩余的是（D）
A．加入稀硫酸后有气泡生成
B．加入稀硫酸后没有气泡生成
C．铝粉和氧化铜加热后有红色物质生成
D．锌片表面有红色物质生成
2、某黑色固体粉末可能是Fe、FeO、CuO、C中一种或几种．为了探究其成分，小明同学按照如图所示流程进行了实验．
关于该实验有以下说法：
①若溶液甲呈浅绿色，则原黑色固体粉末中一定含有Fe；
②若步骤Ⅱ中无明显现象，则固体乙中最多只能有四种物质；
③若步骤Ⅱ中有气泡产生，则固体乙一定是C；
④若步骤Ⅱ中有红色固体析出，则固体乙中一定无CuO；
⑤固体乙呈红色，则原固体中一定含有Fe和CuO．
以上说法中正确的个数是（A）
A．1个B．2个C．3个D．4个
1、如图是一个化学反应的微观模型图，其表示两种原子，甲、乙分别表示反应前和反应后的物质，下列说法错误的是（C）
A．该反应遵守质量守恒定律B．该反应可表示为2H2O＝2H2↑+O2↑
C．甲中所有物质都是化合物D．该反应属于分解反应
2、如图所示，利用四氧化三钴纳米棒作催化剂，可将汽车尾气中的CO在低温下转化为CO2。

下
列关于该
反应的说法中，正确的是（C）
A．反应前后四氧化三钴纳米棒的化学性质发生了变化
B．反应前后物质的总质量发生了变化
C．可有效降低汽车尾气对大气的污染
D．反应物和生成物都是化合物
3、H7N9禽流感，使人们谈“禽”色变。

从香料八角中提取的莽草酸是合成治疗禽流感药物——达菲
（Tamiflu）
的原料，莽草酸为白色粉末，熔点191Ⅱ，气味辛酸，易溶于水，能使紫色的石蕊试液变红色。

下图
是莽草
酸的结构模型，下列选项错误的是（D）
A．莽草酸的化学式为C7H10O5
B．莽草酸属于酸类化合物
C．熔点191Ⅱ，气味辛酸，易溶于水，属于莽草酸的物理性质
D．莽草酸完全燃烧，产物不仅有CO2和H2O，还可能有SO2
4、根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
①CaBr2+H2O CaO+2HBr；②2HBr+Hg HgBr2+H2↑；
③HgBr2+CaO HgO+CaBr2；④2HgO2Hg+O2↑．
该方案的主要目的是为了制备（C）
A．HBr B．CaO C．H2D．Hg
5、科学家研究发现，某地区重霾污染期间，颗粒物中硫酸盐含量迅速升高。

硫酸盐形成的过程中，有一步化学反应的微观示意图如下。

下列说法错误的是（A ）
A. 该反应是置换反应
B. 甲是氧化物
C. 乙是一种大气污染物
D. 丙遇到空气中的水会生成硫酸
6、某同学对Fe2O3做了如图探究活动，已知氯气在水溶液中能将Fe2+转变为Fe3+，且每一步都充分反应。

下列分析正确的是（ B ）
表示碳
表示氧
表示氢
A. 无色气体可以使澄清石灰水变浑浊
B. 黑色粉末是Fe 3O 4
C. ①过程Fe 2O 3中的氧元素全部转人无色气体
D. ②过程有置换反应发生
7、已知甲、乙、丙、X 是4种初中化学中常见的物质，其转化关系如图所示。

则甲和 X 分别是( B )
A ．S 和O 2
B ．
C 和O 2 C ．O 2 和 Fe
D ．CO 和CuO
8、镍及其化合物存在下列反应：①Ni ＋2HCl===NiCl 2＋H 2↑；②Ni(OH)2＋2HCl===NiCl 2＋2H 2O ；③NiO 2＋4HCl===NiCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。

以下分析正确的是( B )
A ．反应①②③中的Ni 元素的化合价均发生变化
B ．镍能与硝酸银溶液发生反应
C ．Ni(OH)2和NiO 2均属于氧化物
D ．反应①是置换反应，反应③是复分解反应
9、用赤铁矿石炼铁时，把赤铁矿石、石灰石、焦炭一起加入高炉，并通入空气，在高温下反应，其中不可能发生的化学反应是( B )
A ．C ＋O 2=====高温CO 2
B ．2Fe 2O 3=====高温4Fe ＋3O 2↑
C ．2C ＋O 2=====高温2CO
D ．3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2
10、实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。

关于该实验，下列说法错误的是：( C )
A ．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B ．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C ．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
D ．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
11、钛和钛合金被认为是21世纪重要的金属材料。

钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用于制造人造骨骼。

工业上以钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，FeTiO 3）为原料生产钛，其工业流程示意图如下：
请回答：
（1）钛合金属于_______（选填“混合物”、“纯净物”）。

（2）钛酸亚铁FeTiO 4中钛的化合价为______价。

（3）以CO 和H 2在合成塔中生产甲醇(CH 3OH)属于化合反应，其化学方程式为
________________。

（4）经高温冶炼得到金属钛，则参加反应的镁与生成钛的质量比为_________。

（5）氯化过程中主要发生的反应为2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2X+6CO，则X的化学式为______。

【答案】（1）混合物（2）+4 （3）CO+2H2=CH3OH （4）1:1 （5）FeCl3。