高一化学初升高课程衔接6物质间的相互转化讲义.docx
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高一化学初升高课程衔接6物质间的相互转化讲义
第六讲物质间的相互转化
初中化学所涉及的元素化合物知识主要包括以O2、H2、C、S、P等为代表的非金属单质，以Fe为代表的金属单质，以CO、CO2等为代表的非金属氧化物，以Fe2O3、CuO等为代表的金属氧化物，以及酸、碱、盐等。
这些物质之间的相互关系可以通过物质间相互转化关系图（即八圈图）。
1.各类物质相同转化关系图（俗称八圈图）
在上图中所涉及的反应规律可简记为：
两条纵线通到底（七条规律）
（1）~（7）
四条横线相联系（四条规律）（8）~（11）
六条交叉成网络（六条规律）（12）~（17）
17条规律须牢记
反应规律示例
纵向：
（1）金属+金属氧化物（碱性氧化物）
（2）碱性氧化物（可溶）+水碱（可溶）
（3）碱（难溶）碱氧（难溶）+水
（4）酸+碱盐+水
（5）非金属+非金属氧化物（酸性氧化物）
（6）酸性氧化物（易溶）+水酸（易溶）
（7）酸（易挥发难溶）酸氧+水（易挥发难溶）
从纵向来看，金属碱性氧化物碱盐，其中金属元素相同。
非金属酸性氧化物酸（含氧酸）盐，其中非金属元素相同。
横向：
（8）金属+非金属（无氧酸）盐
（9）碱氧+酸氧（含氧酸）盐
（10）含氧酸盐碱氧+酸氧
（11）盐+盐两种新盐
交叉：
（12）酸+碱氧盐+水
（13）碱+酸氧盐+水
（14）酸+盐新酸+新盐
（15）碱+盐新碱+新盐
（16）金属+酸盐+
（17）金属+盐新盐+新金属
以上十七条规律的应用：
（1）可知某物质的性质。
（2）可知某物质的制法。
如：
（4）、（8）、（9）、（11）~（17）为盐的十种制法。
（3）已知各类物质间的相互关系。
说明：
<1>以上各规律为各物质间相互转化的一般规律，具体到某些物质有些规律要具体分析，未必均适用。
例如：
制取的方法与制取的方法各有几种？
（思考）
答：
制取：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
因为无氧酸盐，故规律（9）、（13）不适用。
因为难溶碱，故规律（15）不适用。
∴只有如上7种制法。
制取：
①
②
③
因Cu为H后金属，为难溶碱、CuO不能直接与SO3反应生成CuSO4，Ag2SO4为微溶物，不符合与CuCl2发生复分解反应的条件，也不能与Cu发生置换反应等原因，∴CuSO4只有上述三种制取方法（初中范围内，方法③也不常见）
<2>此外，在物质的制取中还有一些常见的规律，如：
对于盐+酸新盐+新酸，有如下规律：
①强酸弱酸
如：
②稳定的（不易分解的）酸不稳定的（另分解的）酸。
如：
③高沸点（不易挥发的）酸低沸点（易挥发的）酸。
如：
④可溶性酸难溶性酸。
如：
<3>从反应规律与反应类型的关系来看。
属于化合反应的有：
规律
（1）、
（2）、（5）、（6）、（8）、（9）。
属于分解反应的有：
规律（3）、（7）、（10）。
属于置换反应的有：
规律（16）、（17）。
属于复分解反应的有：
规律（4）、（11）、（12）、（14）、（15）。
规律（13）不属于任何一种基本反应类型。
初中阶段不属于任何一种基本反应类型的反应包括：
酸氧+碱盐+水
2.金属活动顺序表及其使用范围：
（1）金属活动顺序：
（2）在金属活动性顺序里，位于氢以前的较活泼金属，能与盐酸或稀硫酸发生置换反应，置换出酸中的氢，氢后的金属则不能。
较活泼的金属能将不活泼金属从它的盐溶液里置换出来。
（3）很活泼的金属与某些盐溶液反应时，先与水反应生成碱，然后碱再与盐溶液发生复分解反应，无金属生成。
2、酸、碱、盐的溶解性规律
（1）酸：
无机化合物中，除硅酸（）不溶于水，大多数常见的酸易溶于水。
（2）碱：
一水合氨（）、易溶；微溶；其余碱不溶于水。
（3）盐：
铵盐、钾盐、钠盐、硝酸盐易溶；盐酸盐中（氯化亚汞）不溶，其余溶；硫酸盐中不溶，、微溶，其余都溶；碳酸盐中，溶，微溶，其余不溶；磷酸盐、硫化物中除溶外，其余不溶。
（4）酸中为强酸，为中强酸，
为弱酸。
（5）可溶性碱除（弱碱）外均为强碱，不溶性碱为弱碱。
了解酸、碱、盐的溶解性的应用之一是判断某些复分解反应能否发生。
4.复分解反应的发生条件
（1）复分解反应需在溶液里才能发生，在固态时无自由移动的离子时不发生反应。
还要看生成物是否满足下列条件之一：
①产生沉淀②放出气体③生成难电离的水
（2）复分解反应常发生在下列几条反应规律中：
①酸+碱盐+水（有强酸或强碱，至少一种物质可溶，若碱不溶于水但能溶于酸）
②酸+碱性氧化物盐+水（碱氧可不溶于水，但要溶于酸，酸为强酸）
③酸+盐新酸+新盐（盐可不溶于水，但要溶于酸，酸为强酸）
④碱+盐新碱+新盐（反应物的碱和盐均要溶于水）
⑤盐+盐两种新盐（反应物均要溶于水）
【典型例题】
第一类：
物质推断题
解决这一类的题目，要从现象入手，然后根据无机物之间的关系和无机物的性质，找到突破口，解决问题。
[例题1]有三种金属M、N、R，其氧化物中只有N的氧化物溶于水，且水溶液pH值大于7，已知R能从溶液中置换出，R不溶于盐酸，M能在中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质。
则M、N、R在金属活动顺序表中的正确位置是（）
A.M、N、H、RB.R、M、H、N
C.R、H、M、ND.N、M、H、R
解析：
本题考查根据实际反应推导金属活动性顺序，关键是先确定一个标准，其他的与它相比较。
排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液里置换出来，而不管它是在氢前还是在氢后，但要注意金属与盐反应时，盐应为可溶性盐。
根据题意溶于水且水溶液pH＞7的碱性氧化物只有和，这些金属的活动性都很强。
又据题干信息可知，，M是铁，故M、N、R的金属活动性顺序应为N、M、H、R。
答案：
D
[例题2]有A、B、C、D、E、F六种物质的稀溶液，已知它们分别是K2CO3、BaCl2、Ca（NO3）2、NaCl、H2SO4、AgNO3中的某一种溶液。
下图为常温时上述溶液两两混合的部分实验现象，其中“↓”表示生成沉淀，“↑”表示生成气体，“－”表示无明显现象或生成微溶物。
请回答下列问题：
在下图中的空格内用“↓”“↑”“－”表示出对应反应的实验现象，问：
F是 。
解答：
解决这道题目，可以先把K2CO3、BaCl2、Ca（NO3）2、NaCl、H2SO4、AgNO3相互之间反映的现象各自列出来，例如：
K2CO3与BaCl2反应产生沉淀，与NaCl反应无现象，与H2SO4反应产生气体，与AgNO3反映也产生气体。
将其他物质互相反映的现象全部列出来，对照上面的表格，将A、B、C、D、E、F分别是什么列出来，解决本题目。
（2）硝酸钙[或Ca（NO3）2]
[例题3]现有Cu、CuO、CuSO4、C、CO、CO2六种物质，它们的反应关系如下图所示（图中每个字母分别代表上述六种物质中的一种）。
（1）请利用初中所学知识推断图中Y、Z、W、N分别对应物质的化学式：
Y 、Z 、W 、N ；
（2）写出M→N的化学方程式 ；
（3）写出X→W的化学方程式 。
解析：
这是一道表格型的推理题，其实解决方法雷同，Cu、CuO、CuSO4、C、CO、CO2这六中物质两两反应的现象列出来，再根据表格，知道，X能得到的物质有三种，W能由四中物质分别得到，所以Z是二氧化碳，由此推导出去。
答案：
（1）CO CO2 Cu CuSO4
（2）CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O
（3）2CuO＋C
2Cu＋CO2↑
第二类：
实验题
[例题4]镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60％的镁从海水中提取。
主要步骤如下：
（1）为了使MgCl2转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用 ，要使MgCl2完全转化为沉淀，加入试剂①的量应 。
（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是 。
（3）试剂②可以选用 。
（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式 。
解析：
根据所给的实验流程，由前向后，因为海水中含有氯化镁，而氯化镁要与碱反应产生沉淀氢氧化镁，所以试剂①可以选用氢氧化钠。
第二小题，要分离出沉淀，当然要用到过滤的方法，而氢氧化钠要得到氯化镁，需要与盐酸反应。
答：
（1）NaOH 过量
（2）过滤
（3）稀盐酸
（4）
[例题5]有A、B、C、D四瓶失去标签的白色粉末（均为纯净物），已知它们可能是硫酸铜、碳酸钙、氯化钾、硫酸钾中的一种。
某学生的鉴别实验过程记录如下：
步骤1：
取A、B、C、D四种白色粉末各一药匙，分别放入四支洁净的试管中，各加蒸馏水2mL，振荡后静置。
四支试管底部均有固体存在，只有盛放A的试管中液体呈蓝色，其他均呈无色。
步骤2：
继续向盛放B、C、D的试管中加入等量的稀硫酸，只有D的试管中有气泡产生，其他均无明显变化。
步骤3：
将步骤2盛放B和C的试管中固体滤出后，向滤液中分别滴加氯化钡溶液。
请根据该学生的实验过程，回答下列问题：
（1）步骤1中“四支试管底部均有固体存在”，与该学生预测的“只有一支试管中有固体存在，其他试管中均为澄清溶液”的现象不同，其原因可能是 。
（2）步骤3中，可能观察到的实验现象是 。
（3）根据该学生的实验，请选择下列①或②中的一个问题回答：
①四种白色粉末均已一一鉴别出来，分别是
（写代号及其对应物质的化学式）。
②四种白色粉末只能部分被鉴别出来，分别是 （写代号及其对应物质的化学式）；对尚未鉴别出来的物质，请设计实验进行确定，并填写下表。
实验操作
实验现象及结论
解法1：
（1）取用固体过多（或加水量较少，或固体未能完全溶解）
（2）B（或C）的试管中出现大量白色沉淀，C（或B）的试管中出现少量白色沉淀
（3）① A是CuSO4 B（或C）是K2SO4 C（或B）是KCl D是CaCO3
解法2：
（1）取用固体过多（或加水量较少，或固体未能完全溶解）
（2）两支试管中均出现白色沉淀
（3）② A是CuSO4 D是CaCO3
实验操作
实验现象及结论
1.取少量B、C的粉末分别放入两支洁净的试管中，分别加入足量水，充分振荡后观察
2.向两支试管中分别滴加氯化钡溶液
两支试管中均为无色澄清溶液
出现白色沉淀的原物质是K2SO4；仍是澄清溶液的原物质是KCl
第四类：
实验探究题
[例题6]铁暴露在空气中会生锈。
不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好象是生了“锈”一样。
某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关？
【猜想与假设】
猜想①：
可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而“生锈”。
猜想②：
可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；
猜想③：
可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；
猜想④：
可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”；
猜想⑤：
可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。
【收集证据】
（一）查阅有关资料：
已知苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
（二）实验探究：
针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。
请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中。
猜想
可行的实验方案
观察到的实验现象
猜想①
将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。
果肉表面不变色。
猜想②
果肉表面变色。
猜想③
果肉表面不变色。
猜想④
果肉表面不变色。
猜想⑤
温度高的先变色。
【得出结论】 。
【反思与评价】
（1）在②—⑤四种猜想中，你认为猜想 （填代号）最不合理，理由是 。
（2）在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是 。
【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是 。
答案：
猜想
可行的实验方案
猜想②
将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。
猜想③
将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。
猜想④
将切开的苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察现象。
猜想⑤
各取一小块苹果分别放入两支集满氧气的试管中，将其中一支试管放入热水中，观察两试管中苹果的变色速度。
【得出结论】是果肉中的成分与氧气作用的结果，“生锈”的速度与温度有关，温度越高，果肉变色速度越快。
【反思与评价】
（1）③ 氮气化学性质很稳定，通常不与其它物质反应。
（2）水中溶解了氧气
【应用】将水果在隔绝空气的条件下加工，采用真空包装并低温保存。
第五类：
综合题
[例题7]某工厂中含有少量氧化铜和锌粉的废渣与废盐酸混合形成污水，若向污水中加入足量的铁粉，则处理后的水中一定含有的金属离子是（）
A.、B.、
C.、D.只有
解析：
理解题中各物质加入的先后顺序及量之间的关系是解此题的关键。
含有少量氧化铜和锌粉的废渣在未加入铁粉前先与废盐酸作用：
，，未反应完的废盐酸与加入的铁粉继续反应直至废盐酸消耗尽：
，另外，铁粉还要与溶液中的反应：
，至反应完，铁粉仍有剩余（∵铁粉足量），此时溶液中含有的金属阳离子只有与未参与反应的。
答案：
B
[例题8]在某无色透明溶液中，下列离子能大量共存的是（）
A.、、、
B.、、、
C.、、、
D.、、、
解析：
此题为离子共存问题的考察。
溶液中大量共存的离子必须相互不起反应，另外还要注意题目中的隐含条件“无色”，说明虽能共存但有色的离子也不符合要求。
A中与，反应生成；B中为蓝色；D中为紫色，且与反应生成。
答案：
C
[例题9]某溶液中可能有下列阴离子：
、、、。
（1）当溶液中存在大量时，溶液中不能大量存在的离子是。
（2）当溶液中存在大量时，溶液中不能大量存在的离子是。
（3）当溶液中存在大量和离子时，上述阴离子都不能存在。
解析：
此题仍为离子共存问题，解题关键是要了解哪些离子不能共存，即符合复分解反应的发生条件，生成沉淀，气体或水，为沉淀，与、反应生成、，二者均易分解为水和气体（和）。
答案：
（1）、
（2）、、
（3）、
[例题10]某化工厂有甲、乙两个车间，它们排放的工业废水澄清透明，共有、、、、、六种离子。
（1）甲车间的废水中含有三种离子，明显呈碱性，则甲车间废水中不可能存在的阳离子是。
（2）乙车间的废水中含有另外三种离子，其中阴离子是。
（3）如果加足量的铁粉，把甲车间和乙车间的废水按适当的比例混合，可以使废水中的某些离子转化为两种沉淀，经过滤后的废水主要含（填化学式）可用来浇灌农田。
解析：
此题联系生产实际考查综合能力。
根据两个车间排放的工业废水澄清透明，可知废水中无沉淀物存在，每个车间废水中的离子间不会发生反应（能共存），由甲车间的废水含三种离子且呈碱性，说明甲车间的废水中含有，则无、，甲车间废水中不可能存在的阳离子是、，则只能是、、，乙车间废水中含有另外三种离子只能是、、；如向乙的废水中加足量铁粉，可回收其中的、；如果将甲车间和乙车间的废水按适当的比例混合，可使废水中的、、、转化为、两种沉淀，经过滤后废水中主要含有（属复合肥），其溶液可浇灌农田。
答案：
（1）、；
（2）；（3）
[例题11]铜器久置于空气中会和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生“绿锈”，该“绿锈”俗称“铜绿”，又称“孔雀石”[化学式为Cu2（OH）2CO3]，“铜绿”能跟酸反应生成铜盐和CO2、H2O。
某同学利用下述系列反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
铜
铜绿
A
Cu（OH）2
B
Cu
（1）从三种不同分类标准回答，“铜绿”属于哪类物质？
（2）请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。
（3）写出B的化学式________。
（4）上述转化过程中属于化合反应的是________，属于复分解反应的是________。
答案：
（1）盐 铜盐 碳酸盐
（2）Cu2（OH）2CO3＋4HCl===2CuCl2＋3H2O＋CO2↑
（3）CuO
（4）① ②③
第三类：
计算题
[例题12]运用侯氏制碱法制得的纯碱中可能含有少量氯化钠。
现取某种仅含有氯化钠一种杂质的纯碱样品23.4g全部溶解在350.0g水中，再加入氯化钡溶液166.0g，恰好完全反应生成碳酸钡沉淀。
过滤出沉淀并干燥后，称得沉淀的质量为39.4g。
（1）求23.4g纯碱样品中碳酸钠的质量。
（2）求滤液中氯化钠的质量分数。
解析：
这是一道典型的溶液质量分数的题目，不仅要用到质量守恒，而且要用到利用化学方程式计算，要注意两个细节，一是沉淀是纯量，可以直接用入化学方程式，二是原物质中也含有氯化钠。
答案：
（1）21.2克
（2） 5.12%
[例题13]宇宙飞船内，宇航员呼出的气体要通过盛有氢氧化锂的过滤网，以除去所含的二氧化碳，如下式所示：
2LiOH（固）＋CO2（气）＝Li2CO3（固）＋H2O（液）
（1）试计算1g氢氧化锂所能吸收的二氧化碳的质量。
（2）若用氢氧化钾来代替氢氧化锂，试计算1g氢氧化钾所能吸收的二氧化碳的质量。
（3）利用
（1）和
（2）所得的结果，试解释为什么宇宙飞船选用氢氧化锂来吸收二氧化碳较用氢氧化钾为佳：
______________________________________________________。
（4）若每位宇航员每天所呼出的二氧化碳平均是502L，我国今年发射的“神州6号”上有2名宇航员进行一项为期5天的太空任务，试计算在宇宙飞船上应携带氢氧化锂的质量（在宇宙飞船内的温度和气压下，二氧化碳气体的密度为1.833gL）。
解析：
这是一道综合性的计算题，第一小题，只要直接用化学方程式计算就可以，第二小题，也雷同，第三小题要在前面两题的基础上比较，最后要注意，计算中要用纯量。
答案：
0.92g 0.39g
因为相同质量的氢氧化锂比氢氧化钾吸收的二氧化碳多 10038.2g
[例题14]小明在课外活动中用一定量的金属R（反应后生成正二价）和稀盐酸反应制取氢气，所做5次实验结果记录如下表（假设每次实验所产生的氢气全部被收集，体积在同温同压下测定）。
实验编号
R的质量（g）
稀盐酸体积（ml）
生成H2的体积（L）
1
1.5
50.0
1.47
2
2.0
50.0
1.96
3
2.2
50.0
2.16
4
2.5
50.0
2.16
5
3.0
50.0
2.16
根据上述实验结果进行分析、计算，并回答下列问题：
①上述实验中，金属一定过量（太多）的组的编号是 ，稀盐酸一定过量的组的编号是 。
②在当时实验条件下，H2的密度为0.085克升，求反应所用金属R的相对原子质量 。
解析：
这是一题表格型的计算题，首先要对起表格中的数据进行分析，稀盐酸的用量相同，1、2两处，产生的氢气在增多，那么R就过量，而4、5产生的氢气不变，也就是盐酸已经反应完全。
要求出R的原子量，就需要利用R完全反应的时候的氢气的质量，所以可以用1、2两次的数据。
R＋2HCl＝RCl2＋H2来计算。
注意，氢气要转化成质量。
答案：
①4和5，1和2
②1.96L氢气的质量为：
1.96×0.085＝0.167g
R＋2HCl＝RCl2＋H2↑
x 2
2 0.167
解得x＝23.95
【基础练习】
1.下列变化中，既有化学变化又有物理变化的是（）
A.固体碘受热变成蒸气
B.蜡烛被点燃时发生的变化
C.玻璃被金刚石刻划
D.干冰蒸发使水蒸气凝结成水滴
2.下列物质中，属于纯净物的是（）
A.不锈钢B.自来水
C.葡萄酒D.复合肥料硝酸钾
3.有如下粒子结构示意图：
、、。
有关的下列说法中正确的是（）
A.它们是同一元素的粒子
B.它们都具有相对稳定的结构
C.它们都是原子
D.它们都是离子
4.下列同组内的两种物质中，（金属离子除外）所含相同元素的化合价完全相同的是（）
A.和
B.和
C.和
D.和
5.含有硫的煤，在火炉中如果不充分燃烧，则排放出的能污染空气的气体为（）
A.和B.
C.和D.
6.下列同组内的两种物质中，一种可用来配制农药波尔多液，另一种可用来在工业上制取生石灰的是（）
A.胆矾、纯碱B.胆矾、烧碱
C.熟石灰、石灰石D.熟石灰、纯碱
7.下列物质露置于空气中一段时间后，因发生化学变化而使质量减小的是（）
A.酒精B.固体烧碱
C.浓盐酸D.碳酸钠晶体
8.时，硝酸钾溶液中溶有20g硝酸钾，则该温度下硝酸钾的溶解度为（）
A.20gB.25gC.20%D.无法确定
9.下列同组内的两种物质间，能发生化学反应的是（）
A.和稀硫酸
B.和溶液
C.溶液和稀硝酸
D.和溶液
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