2020届中考科学教材实验突破讲义：专题十一 非金属和金属及其化合物之间的转化、氢气还原氧化铜

专题十一 非金属和金属及其化合物之间的转化、氢

气还原氧化铜[学生用书P53]

一、非金属及其化合物之间的转化

1．硫黄的燃烧实验。

(1)取一药匙硫黄，观察其外观：__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：__淡蓝色火焰、有刺激性气味产生__。

(3)把燃烧着的硫黄放进盛有氧气的集气瓶内，观察现象：__明亮的蓝紫色火焰、有刺激性气味产生__。

以上变化可用化学方程式表示为：__S ＋O 2=====点燃SO 2__。

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，比较2只烧杯中出现的现象并说明原因：__吹气或通入CO 2的烧杯中，溶液呈红色，另一只烧杯中溶液呈紫色，原因：CO 2溶于水生成碳酸，碳酸使紫色石蕊试液变红色__。

(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？__吹气或通入CO 2的烧杯中溶液从红色变为紫色__。

怎样解释(1)(2)所发生的变化？(用化学方程式表示)__CO 2＋H 2O===H 2CO 3__；

__H 2CO 3=====△CO 2↑＋H 2O__。

1．硫是一种重要的非金属单质，黄色粉末，在空气中点燃呈淡蓝色火焰，在氧气中点燃呈明亮的蓝紫色火焰，产生有刺激性气味的SO 2气体。SO 2气体被水吸收与水反应可生成亚硫酸。(SO 2气体在催化条件下可与氧气继续反应生成SO 3，

SO3与水结合可生成硫酸。)

2．碳与充足氧气反应可生成CO2气体，氧气不足则生成CO(即煤气，有剧毒)，CO是一种高能燃料气体，进一步与氧气反应又可生成CO2气体，CO2气体与水结合生成碳酸，碳酸不稳定，受热即分解。

3．碳、硫与其氧化物及酸之间的相互转化，也是经常考查的知识点，常出现在物质推断题中。

典例(2018·呼和浩特)甲、乙、丙是初中化学常见的三种物质，

其相互转化关系如图，通常甲为固态单质，乙、丙为两种气

体，且所含元素种类相同，乙易与血液中的血红蛋白结合。

下列说法错误的是(C)

A．丙能产生温室效应

B．①②④三个转化的反应中有一种相同的反应物

C．③的转化只能通过和氧气反应来实现

D．乙和丙化学性质不同是由于其分子构成不同

【命题点分析】甲、乙、丙是初中化学常见的三种物质，通常甲为固态单质，乙、丙为两种气体，且所含元素种类相同，乙易与血液中的血红蛋白结合，固态单质碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，因此甲是碳，乙是一氧化碳，丙是二氧化碳。

(原创)在高中化学中我们将学到CO2又叫碳酸酐，可看作是一分子H2CO3失去一分子水后得到的产物。试根据上述原理判断，下列氧化物不能称为酸酐的是(C)

A．SO2B．P2O5

C．NO D．N2O5

【解析】SO2、P2O5、N2O5分别可称为亚硫酸酐、磷酸酐、硝酸酐。一分子H2SO3

失去一分子水后得到SO 2产物，2H 3PO 4、2HNO 3各失去一分子水后分别得到P 2O 5和N 2O 5产物。

二、金属及其化合物之间的转化

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，如图所示，看到的现象是：__磁铁能吸引其中的铁粉__。 3．把混合物放进试管内，用酒精灯加热，如图所示，可观察到的现象是__试管内混合物加热后迅速呈红热状态__。

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？__磁铁不能吸引生成物，因为生成物不是铁，而是硫化亚铁__。

6．以上变化的化学方程式为：__Fe ＋S=====△FeS__。

7．在蒸发皿中放1小块生石灰，加少量水，搅拌，如图所示，

发生的现象是：__剧烈反应并放出大量的热__。

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__红色__。

1．铁粉与硫粉共热反应生成硫化亚铁的反应说明金属与非金属(氧气除外)反应可直接生成盐，钠在氯气中燃烧反应生成氯化钠也属于这种情况。补充：铁在氯气中反应生成氯化铁。注意：氯气的氧化性更强，反应得到的产物中铁元素全部为＋3价；铁与硫反应得到的产物中铁元素为＋2价。

2．多数非金属氧化物如CO2、SO2等能与水结合生成酸，能与碱反应生成盐和水；某些金属氧化物如Na2O、K2O、CaO等能与水化合反应生成碱，某些金属氧化物如MgO、Fe2O3、CuO等能与酸反应生成盐和水。

典例(2018·永兴模拟改编)铁粉和硫粉以适当的质量比混合，堆放在石棉网上，然后用烧红的玻璃棒一端接触混合物，这时部分混合物迅速变红热状态，撤离玻璃棒后，反应继续进行，直至全部混合物都呈红热的状态，冷却后得到一种黑色无磁性的固态物质。

(1)该黑色无磁性的固态物质分类上属于__盐__(选填“酸”“盐”或“氧化物”)。

(2)铁与硫的反应是__放热__(选填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”)反应。

(3)该实验中铁粉和硫粉的最佳质量比是__56∶32(或7∶4)__。

【解析】铁粉和硫粉反应后产生黑色的硫化亚铁，硫化亚铁与铁粉的物理性质和化学性质都不同，不能被磁铁吸引。铁粉和硫粉被点燃后即利用自身产生的热量自动进行下去，是放热反应。

三、金属氧化物的还原与金属的冶炼

1．观察氧化铜的颜色：__黑色__。

2．在一支试管中加入少量氧化铜，如图所示，通入氢气，过一

会儿，再给氧化铜加热，观察到试管中的氧化铜的变化是__黑色氧化铜变红色__。 3．反应完成后停止加热，继续通入氢气，直到试管冷却。试管中氧化铜与氢气

反应的化学方程式为：__CuO ＋H 2=====△Cu ＋H 2O__。

讨论

1．由氧化铜制取铜，还可用其他什么方法？__还可用碳粉或CO 还原CuO__。

2．为什么在氢气还原氧化铜的实验开始时，要先通氢气，后给氧化铜加热？__先通氢气以排除试管内的空气，防止爆炸__。

3．铜在空气中加热很容易氧化变成氧化铜，在实验过程中要注意什么？__待冷却后再停止通氢气__。

1．关于氢气还原氧化铜实验的注意点：①试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管破裂；②氢气的导管应插入管底，因为氢气密度小而向下排空气；③加热时要注意“酒精灯需迟到早退”的问题，先通氢气再点燃酒精灯是为了防止氢气爆炸，反应结束时先熄灭酒精灯后待铜丝冷却再停止通氢气，是为了防止铜在较高温度下再次被氧化。

2．关于还原金属氧化物的反应：氢气、碳粉、一氧化碳均可作为还原剂。其中氢气、碳粉还原氧化铜的反应既是氧化还原反应又是置换反应，而一氧化碳还原氧化铜的反应不属于四种基本反应类型中的任何一种，属于氧化还原反应。

3．上述还原剂同样可以还原铁的氧化物，但反应温度要求更高，一般为高温。

钢铁冶炼时主要利用CO 来还原，炼铁的主要方程式是：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe

＋3CO 2。氧化铜与氧化铁的还原常见题型有实验分析题、计算题等。

典例1 (2017·武汉)木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示。