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专题08 物质的转化
考点精讲一、非金属单质与其化合物的转化
1．非金属单质与氧气反应
S＋O2SO2
(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＋O2CO2 4P＋5O22P2O5(白色固体)
N2＋O22NO 2NO＋O2===2NO2
非金属单质在一定条件下可以转化为相应的化合物。
2．非金属氧化物与水反应
CO2＋H2O===H2CO3 H2CO3 △ CO2↑＋H2O
SO2＋H2O===H2SO3(形成酸雨的原因)
SO3＋H2O===H2SO4 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
典例1：如图，给出了三种物质可能存在的转化关系，根据所学的物质性质及化学变化规律，判断下列选项正确的是（ ）
A.不能一步实现转化的有①② B.实现③转化，可通至氯化钠溶液
C.实现⑤转化，可加入碳酸钙粉末 D.实现⑥转化，可加入氢氧化钾溶液
【答案】A
【解析】（1）复分解反应发生的条件：有沉淀生成；有气体生成；有水或弱酸弱碱生成；
（2）酸性氧化物只能和碱反应生成盐；碱性氧化物只能和酸反应生成盐，据此解答。
【解答】A.由于酸性氧化物只能和碱反应生成盐，而不能生成碱，所以CO2与NaOH不能直接转化，故A正确；
B.二氧化碳和氯化钠溶液不能反应，因此③不可以直接转化，故B错误；
C.由于碳酸钙不溶于水，因此和NaOH无法反应，故C错误；
D.Na2CO3如果和氢氧化钾反生复分解反应，生成物中既没有沉淀，也没有气体，更没有水生成，因此它们不能反应，故D错误。
变式1：形成酸雨的主要物质是（ ）。
A.甲烷和一氧化碳 B.二氧化硫和一氧化碳 C.一氧化碳和二氧化碳 D.二氧化硫和二氧化氮
【答案】D
【解析】煤、石油等化石能源在燃烧的过程中，会产生大量的二氧化硫和二氧化氮，二氧化硫和水反应会生成亚硫酸，而二氧化氮和水反应会生成硝酸，这些都是导致形成酸雨的重要因素。形成酸雨的主要物质是二氧化硫和二氧化氮，故D正确，而A、B、C错误
变式2：下列关于碳和碳的化合物知识网络图(图中表示转化关系)的说法正确的是(　　)
A．“C→CO”的反应中碳发生还原反应
B．“CO→CO2”的反应类型为置换反应
C．“CO2→CaCO3”的反应可用于检验二氧化碳
D．“CO2H2CO3”的反应可用酚酞试剂验证
【答案】C
【解析】碳不充分燃烧生成一氧化碳，碳发生的是氧化反应。一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应；或一氧化碳在氧气中点燃生成二氧化碳，为化合反应。检验二氧化碳使用澄清石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不能使酚酞试剂变色，“CO2H2CO3”的反应不能用酚酞试剂验证。
变式3：如图表示了初中科学中一些常见物质的相互转化关系（部分反应条件已省略）下列说法错误是（　　）
A．圈Ⅰ中发生的反应都是分解反应
B．利用反应①可制得纯碱
C．利用反应②可用来检验二氧化碳气体
D．圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有助燃性
【答案】B
【解析】A、圈Ⅰ中发生的反应分别是过氧化氢分解、水分解生成氧气，反应均符合“一变多”的特征，均属于分解反应，故选项说法正确。
B、反应①是氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，制取的是火碱而不是纯碱，故选项说法错误。
C、反应②是二氧化碳转化为碳酸钙，可通过二氧化碳与氢氧化钙反应实现，利用反应②可用来检验二氧化碳气体，故选项说法正确。
D、圈Ⅱ中的化学反应氧气与碳、磷、硫、铁反应，说明氧气能支持燃烧，即氧气具有助燃性，故选项说法正确。
考点精讲二、金属单质与其化合物的转化
1．金属与非金属的反应
2Mg＋O22MgO(耀眼白光)
3Fe＋2O2Fe3O4(火星四射)
Fe＋S △ FeS(铁粉与硫粉混合加热后即可反应，放热，生成黑色固体)
金属单质和某些非金属单质在一定条件下可以相互反应，生成相应的盐：
2Fe＋3Cl22FeCl3
Cu＋Cl2CuCl2
2．金属与氧化物反应
2Mg＋CO22MgO＋C
8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3
3．金属氧化物与水的反应
CaO＋H2O===Ca(OH)2(放出大量的热)
Na2O＋H2O===2NaOH
K2O＋H2O===2KOH
BaO＋H2O===Ba(OH)2
活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不与水反应。
典例1：如图表示物质间的转化关系(图中“→”表示某种物质转化成另一种物质)。
(1)转化①的基本反应类型是____反应。
(2)向澄清石灰水中通入CO2能够实现转化②，反应的化学方程式为____。
(3)若转化③、④、⑤都是与同种物质反应生成CaCl2，则该物质是____。
【答案】分解反应 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 稀盐酸(或HCl)
【解析】根据物质间的转化关系图判断：(1)①CaCO3CaO＋CO2↑，属于分解反应。(3)③CaO＋2HCl===CaCl2＋H2O，④CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，⑤Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O，该物质是稀盐酸
变式1：下列从原料到制取较纯的最终产物的实验设计中，理论上正确，操作上可行，经济上合理的是(　　)
A．CaCO3CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2
C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D．CuOCuCl2溶液Cu(OH)2
【答案】D
【解析】A方案中第一、二步没问题，第三步用Ca(OH)2转化成NaOH不合理，因为Ca(OH)2微溶，转化效率很低，不适合生产；B方案中采用Cu与AgNO3溶液反应不合理，成本过高；C方案中，Fe在O2中燃烧只能得到Fe3O4，不能得到Fe2O3，理论上不合理。
变式2：（2020·金华·丽水）“飞花令”是中国诗词的一种接龙游戏。科学兴趣小组模仿“飞花令”游戏规则，进行物质间转化的接龙比赛，其比赛规则是：从同一物质开始进行转化，接龙物质不能重复且必须含有指定元素，以转化路径长且正确者为比赛胜者。某两场比赛的过程记录如下(“→”表示某一种物质经一步反应可转化为另一种物质)。
（1）指定元素：氢元素 起始物质：HCl 比赛胜者：乙同学
甲同学：HCl→H2O
乙同学：HCl→H2O→
乙同学在方框中应填物质的化学式是________。(写一种即可)；
（2）指定元素：钡元素 起始物质：BaO 比赛胜者：丁同学
丙同学：BaO→Ba(OH)2→BaSO4
下列能使丁同学获胜的方案有 (填字母)。
A.BaO→BaSO4→Ba(OH)2→BaCO3
B.BaO-BaCl2→Ba(NO3)2→BaSO4
C.BaO→Ba(OH)2→BaCO3→BaCl2→Ba(NO3)2→BaSO4
D.BaO→BaCl2→BaCO3→Ba(NO3)2→Ba(OH)2→BaSO4
【答案】（1）H2(或NaOH或H2CO3合理即可) （2）B,C
【解析】（1）从了解的物质中，寻找含有氢元素，且能够由水转化而成的物质即可；
（2）对各个转化过程进行分析，确定相邻的两种物质之间是否存在向右的转化关系即可。
【解答】（1）①水分解可以生成氢气，因此乙同学方框内可以是H2；
②水和钠反应生成氢氧化钠和水，因此方框内可以是NaOH；
③水和二氧化碳反应生成碳酸，银方框内可以是 H2CO3 。
（2）A. BaSO4 为不溶于水和酸的白色沉淀，因此无法直接转化为 Ba(OH)2，故A错误；
B.氧化钡和稀盐酸反应生成氯化钡，氯化钡和硝酸银反应生成硝酸钡，硝酸钡和稀硫酸反应生成硫酸钡，故B正确；
C.氧化钡和水反应生成氢氧化钡，氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡，碳酸钡和稀盐酸反应生成氯化钡，氯化钡和硝酸银反应生成硝酸钡，硝酸钡和稀硫酸反应生成硫酸钡，故C正确；
D.硝酸钡无法直接转化为氢氧化钡，故D错误。
变式3：如图所示，A是金属氧化物，B是一种金属单质，C是黄色溶液，D是浅绿色溶液，反应③是物质E与氧气、水发生的一个化合反应，请回答下列问题：
（1）写出试剂甲可能的化学式：________。
（2）试剂乙中一定含有的离子：________。
（3）写出化学变化①和②的化学方程式：
① ________。
② ________。
【答案】（1）HCl或H2SO4 （2）OH-
（3）Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2或Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑或Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
【解析】A是金属氧化物，B是一种金属单质，C是黄色溶液，D是浅绿色溶液，可知C是铁盐溶液，D是亚铁的盐溶液，则A是氧化铁，B是铁；C和试剂乙反应产生红褐色的沉淀F，F是氢氧化铁沉淀，则乙是可溶性的碱，如氢氧化钠；D和试剂乙反应产生沉淀E，应该是氢氧化亚铁，反应③是氢氧化亚铁与氧气、水发生化合反应产生氢氧化铁沉淀，带入验证符合转化关系。
【解答】（1）试剂甲能够和氧化铁及铁反应产生盐溶液，因此可以是稀盐酸或稀硫酸，即HCl或H2SO4；
（2）试剂乙是可溶性的碱溶液，因此一定含有氢氧根离子，即：OH-；
（3）①氧化铁被一氧化碳、氢气、碳等还原为铁，方程式为： Fe2O3+3CO2Fe+3CO2或Fe2O3+3H22Fe+3H2O；
②铁和盐酸或稀硫酸反应产生亚铁盐和氢气，故反应的方程式为： Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑或Fe+2HCl=FeCl2+H2 。
考点精讲三、金属的冶炼
金属氧化物与还原剂(C、CO、H2等)在高温下反应，还原剂夺取金属氧化物中的氧，使其还原成金属单质。
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
C＋CO22CO
CO＋CuO△Cu＋CO2
H2＋CuO△Cu＋H2O
(盛放CuO的试管口略向下倾斜，防止生成的水流入试管底部，使试管炸裂；先通H2，再加热，防止氢气与空气混合加热时发生爆炸；实验停止后，继续通H2，直至试管冷却，防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成CuO)
典例1：（2023·宁波模拟）某气体可能由 CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用上图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。
（1）甲装置中盛放的液体是 　 　。
（2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有　 　（填化学式），同时乙装置中黑色固体变　 　色
【答案】（1）浓硫酸（2）CO；红
【解析】（1）根据浓硫酸的吸水性解答；
（2）无水硫酸铜遇水变成水会变成蓝色，因此原来气体中肯定没有水蒸气。澄清的石灰水变浑浊，说明气体燃烧生成了二氧化碳气体，即一氧化碳和氧化铜反应，生成二氧化碳和水，即气体中一定含有一氧化碳。氧化铜为黑色固体，而铜单质为红色固体，据此分析解答。
【解答】（1）甲装置的作用是去除水蒸气，则甲中盛放的液体是浓硫酸。
（2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有CO，同时乙装置中黑色固体变红色。
变式1：（2023·北仑模拟）如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是（　　）
A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度
B．实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑
C．木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有氧化性
D．实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出
【答案】A
【解析】根据碳与氧化铜反应的操作步骤、反应现象，碳的还原性分析。
【解答】A、 给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度 ，符合题意；
B、 碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，实验过程中，可观察到黑色粉末变成红色 ，不符合题意；
C、木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有还原性 ，不符合题意；
D、实验结束后，为防止产生倒吸炸裂试管，应先将导气管从澄清石灰水中撤出，再停止加热 ，不符合题意；
变式2：（2022九上·余姚月考）如图为教材中实验室模拟炼铁的实验改进装置（部分夹持仪器略去）实验步骤如下：
Ⅰ．连接好装置，并检查装置的气密性；
Ⅱ．装好药品，先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯；
Ⅲ．实验结束，先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却：
回答下列问题：
（1）实验中可看到A处玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，说明Fe2O3转化为Fe，该反应的化学方程式为　 　；
（2）步骤Ⅲ中先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却的目的是　 　；
（3）盛满石灰水的B装置在此实验中的作用有下列说法：
①收集多余的CO ②检验并吸收反应生成的CO2
上述说法中正确的（ ）。
A．只有① B．只有② C．是①和②
【答案】（1）Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
（2）防止生成的铁被空气中的氧气再次被氧化
（3）C
【解析】根据一氧化碳在高温条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应结束后要防止铁再与氧气反应，盛石灰水的装置中两个导管都是长导管，既可检验并吸收二氧化碳，又可收集CO分析。
【解答】（1）一氧化碳在高温条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应方程式为 Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 ；
（2）步骤Ⅲ中先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却，以防止生成的铁被空气中的氧气再次被氧化 ；
（3）盛满石灰水的B装置在此实验中的作用有检验并吸收二氧化碳，且可通过排出液体的方法收集多余CO，故选C。
变式3：在学习“金属的冶炼”时，某学习小组用如图所示的装置测量氧化铜样品中氧化铜的质量分数，实验所取氧化铜样品质量为10克。（所含杂质不参加反应）
（1）玻璃管内观察到的现象是________。
（2）甲同学的方法：先测出氢氧化钠浓溶液的质量为50克，待反应完全后再次称量，质量为54.4克。请你计算样品中氧化铜的质量分数。（一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应）
（3）乙同学的方法：先称量出玻璃管及样品的总质量为m1，待反应完全后再次称量，质量为m2，利用m1-m2的值，求出样品中氧化铜的质量分数。其中m1-m2的值是指________的质量。
（4）同学们查阅到CO除了具有可燃性、难溶于水等性质外，还具有毒性。因此，本实验中还需对尾气进行处理。请你提出一种处理方法________。
【答案】（1）黑色固体变为红色
（2）生产CO2的质量是54.4g-50g=4.4g
设：样品中氧化铜的质量是x
CO+CuO 高温 Cu+CO2
80 44
X 4.4g
x=80×4.4g/44=8g
样品中氧化铜的质量分数是 8g/10g×100%=80%
（3）CuO中氧元素的质量
（4）用集气瓶收集尾气或用酒精灯点燃尾气
【解析】氧化铜与一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，氧化铜固体的颜色为黑色固体，金属单质铜的颜色为红色，因此玻璃管内观察到的现象为：黑色固体变为红色；生成二氧化碳的质量为:54.4g-50g=4.4g，再根据氧化铜与一氧化碳在加热的条件下发生化学反应生成铜和二氧化碳的化学方程式，计算出样品中氧化铜的质量为8g，从而计算出样品中氧化铜的质量分数是80%；m1为玻璃管及氧化铜的总质量，m2为玻璃管及铜的总质量，m1-m2的值是指CuO中氧元素的质量的质量；CO具有可燃性，因此，对尾气CO进行处理的方法为：用集气瓶收集尾气或用酒精灯点燃尾气；
考点精讲四、物质转化的规律
单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互关系历来是中考的重点。将它们的知识网络化、熟练掌握尤为重要。对其进行总结归纳的方法多种多样，如图为归纳物质转化规律常见的“八圈图”。
图中每一条线都表示各种物质间的相互关系。从一种物质出发就是这种物质的主要性质，箭头的指向就是这种物质的制备。图中横向表明了不同类物质间的相互转化关系，这些反应都生成盐这类共同产物，由此可得出十种生成盐的方法：
金属＋非金属―→无氧酸盐
碱性氧化物＋酸性氧化物―→含氧酸盐
金属＋盐―→新盐＋新金属
金属＋酸―→盐＋氢气
酸性氧化物＋盐―→盐＋水
碱性氧化物＋酸―→盐＋水
酸＋碱―→盐＋水
酸＋盐―→新酸＋新盐
碱＋盐―→新碱＋新盐
盐＋盐―→新盐＋新盐
图中纵向表明了由单质到盐的转化关系，如：
Na―→Na2O―→NaOH―→NaCl
C―→CO2―→H2CO3―→Na2CO3
典例1：如图围棋棋盘上有五枚棋子，代表铁、稀盐酸、氢氧化钡、碳酸钙、硝酸银五种物质，相邻棋子间的连线表示物质间可以反应。已知与戊的反应中：甲—戊的反应类型不同于其他几个反应；丙——戊反应能产生一种气体，且该气体还能与丁反应生成沉淀。则下列对应关系正确是(　　)
选项 甲 乙 丙 丁 戊
A 铁 硝酸银 碳酸钙 氢氧化钡 稀盐酸
B 硝酸银 铁 稀盐酸 氢氧化钡 碳酸钙
C 硝酸银 铁 碳酸钙 氢氧化钡 稀盐酸
D 铁 氢氧化钡 碳酸钙 硝酸银 稀盐酸
【答案】A
【解析】由图可知戊与其他四种物质都能发生反应，分析题目中所给物质只有稀盐酸符合该条件，即戊代表稀盐酸；分析稀盐酸与其他四种物质的反应可知，稀盐酸与铁发生置换反应，与其他三种物质发生复分解反应，可推出甲代表铁；丙与稀盐酸反应可生成一种气体，已知甲代表铁，可推出丙代表碳酸钙，与稀盐酸反应生成的气体为二氧化碳；二氧化碳与丁反应生成沉淀，二氧化碳与氢氧化钡可反应生成碳酸钡沉淀，二氧化碳与硝酸银不反应，由此可推出丁代表氢氧化钡，乙代表硝酸银。
变式1：（2017九上·海宁月考）下列表中各组物质不能按照图中关系（“→”表示反应一步完成）转化是( )

A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】图中三角关系表示，X→Y→Z→X都能一步完成，根据这一关系结合选项中的物质可以进行判断。
A、X为Na2SO4，Y为NaCl，Z为NaNO3。Na2SO4到NaCl可以加入BaCl2。NaCl到NaNO3可加入AgNO3。NaNO3不能通过加试剂直接到Na2SO4，A正确；
B、X为BaCl2，Y为Ba(NO3)2，Z为BaCO3。BaCl2到Ba(NO3)2可通过加入AgNO3。Ba(NO3)2到BaCO3可通过加入Na2CO3。BaCO3到BaCl2可通过加入HCl，可以按照图中关系转化，B错误；
C、X为Cu，Y为CuO，Z为CuSO4。Cu到CuO可在空气中灼烧生成。CuO到CuSO4可通过加入H2SO4得到，CuSO4到Cu可通过加入铁粉等得到，能按照图中关系转化，C错误；
D、X为CaO，Y为CaCl2，Z为CaCO3。CaO到CaCl2可通过加入HCl得到。CaCl2到CaCO3可通过加入Na2CO3得到。CaCO3到CaO可通过高温锻烧得到，能按照图中关系转化，D错误
变式2：小明同学学习了单质、氧化物、酸、碱、盐性质后，发现许多不同类别的物质反应时能生成盐，于是他构建了甲图所示的知识网络图。
(1)请你把甲图中①②处补充完整，要求不能与图中已有信息重复。
①____________________________；②____________________________。
(2)乙图中A～H都是初中化学中常见的物质，已知A、B为黑色固体，D为红色固体单质，F为红色粉末，它们的转化关系如乙图所示。请回答：
①物质B的化学式为____________________________________。
②写出E＋F→G的化学方程式：____________________________。
③写出一个能实现G＋H→D的化学方程式：____________________________________。
【答案】(1)金属＋非金属 金属氧化物＋非金属氧化物
(2)CuO 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
【解析】A、B为黑色固体，可能为碳和CuO，且其产物C、D应为CO2和Cu；D为红色固体单质，可知D为Cu；CO2与碳在高温条件下可生成CO，则A为碳，B为CuO；F为红色粉末，应为Fe2O3，Fe2O3与CO在高温条件下反应生成Fe；Fe能与CuSO4发生置换反应生成Cu。代入框图检验，合理。
变式3：图中A～M是初中化学常见的物质，且分别由H、C、O、Na、S、Cl、K、Fe中的一种或几种元素组成。B、C、E、F、M均由两种元素组成，B中两种元素质量之比为7∶3，固态E叫做“干冰”；A、D、H均由三种元素组成，H在实验室可用于制取氧气；G是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一。图中“－”表示两端的物质间能发生化学反应；“→”表示物质间存在转化关系；部分反应物、生成物或反应条件已略去。
(1)写出化学式：G____，B____。
(2)写出H→I反应的化学方程式：____。
(3)写出A与D反应的化学方程式：____。
【答案】NaHCO3 Fe2O3 2KClO32KCl＋3O2↑
K2CO3＋H2SO4===K2SO4＋H2O＋CO2↑
【解析】B、C、E、F、M均由两种元素组成，B中两种元素质量之化为7∶3，B是氧化铁；固态E叫做“干冰”，E是二氧化碳，F是一氧化碳；A、D、H均由三种元素组成，A是硫酸，D是碳酸钾，H在实验室可用于制取氧气，H是氯酸钾，I是氧气，C是氯化钾；G是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一，G是碳酸氢钠，M是水。
1．N2中混有一定量的H2、CO2、CO和水蒸气，欲得干燥纯净的N2，可将混合气体通过下列试剂：①浓H2SO4；②灼热的CuO；③NaOH溶液；④澄清石灰水，气体经过的最佳顺序是(　　)
A．①②③④ B．②③④①
C．④③②① D．①③②④
【答案】B
【解析】将混合气体先通过②灼热的CuO，可将其中的H2、CO 转化为H2O和CO2；其次通过③NaOH溶液吸收CO2，然后通过④澄清的石灰水检验CO2是否被吸收干净；最后通过①浓H2SO4进行干燥得到干燥纯净的N2。注意干燥环节必须放在最后，否则得不到干燥的N2。
2．（2023九下·舟山月考）小乐利用如图装置和药品进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时C间后，将酒精喷灯移至CuO处加热，最终CuO变为紫红色固体。下列分析错误的是（　　）
A．装置中气球的作用：收集尾气、防止污染空气
B．反应过程中，CuO变为Cu
C．反应过程中，体现出炭粉具有还原性
D．装置中发生的反应：
【答案】D
【解析】根据木炭和二氧化碳高温会生成一氧化碳，一氧化碳与氧化铜加热也会生成铜和二氧化碳进行分析。
【解答】A.装置中气球的作用：收集尾气、防止污染空气，故A正确不合题意；
B.反应过程中，在高温条件下，一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，故B正确不合题意；
C.反应过程中，体现出炭粉具有还原性，故C正确不合题意；
D.由于碳和氧化铜不接触，不能发生反应，发生的反应是碳和二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳、在高温条件下一氧化碳还原氧化铜生成了铜和二氧化碳，化学方程式是：CO2+C2CO和CO+CuOCu+CO2，故D错误符合题意。故选D。
3．（2022九上·余姚月考）把三种无色气体组成的混合气体A，依次通过如图所示的连续装置：各装置内的现象是：B：出现白色浑浊，D：生成红色物质，E：白色变蓝，F：出现沉淀。根据上述现象可以判断在以下气体组成中，最可能是混合气体A的是（　　）
A．CO2、H2、O2 B．N2、CO、H2 C．CO2、CO、O2 D．CO2、H2、CO
【答案】D
【解析】根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，氢气与氧化铜反应生成铜和水，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳分析。
【解答】 气体通过B出现白色浑浊，说明气体中有二氧化碳，通过C进行干燥，通过D生成红色物质，说明气体有还原性物质，通过E白色变蓝，说明有水生成，则气体中含有氢气，通过F出现沉淀，说明又有二氧化碳生成，说明气体中含CO；
4．（2022九上·浦江期中）已知某气体可能是氢气或一氧化碳气体，或者是氢气和一氧化碳的混合物。为验证该气体的成分，小科设计了下图所示的实验，实验中小科观察到玻璃管中黑色固体变红，澄清石灰水变浑浊的现象。请回答下列问题：
（1）实验开始时，应先打开　 　（选填“a”或“b”）通气体；
（2）根据装置中出现的实验现象，还无法确定气体的成分，还需要添加一组实验装置，请你写出该装置的位置和所需的药品　 　。
（3）小科实验中若要对尾气中的可燃性气体进行回收再利用，C处酒精灯可换下列　 　装置最为合理。
【答案】（1）a （2）①位置放在AB之间，药品用无水硫酸铜（或浓硫酸）； （3）c
【解析】（1）根据可燃性气体与空气混合加热易发生爆炸，进行实验前需排除装置内空气分析；
（2）根据氢气与氧化铜反应生成铜和水分析；
（3）根据含CO的尾气可点燃或收集处理，二氧化碳可用碱溶液吸收分析。
【解答】（1）可燃性气体与空气混合加热易发生爆炸，为排除装置内空气防止发生爆炸，实验开始时，应先打开a夹通气体，排除装置内空气；
（2）该装置现象无法证明气体中是否含氢气，可通过氢气与氧化铜反应生成水，由生成物水的验证来证明氢气，故需在AB之间，放验证水的装置，药品用无水硫酸铜或浓硫酸；
（3）C处酒精灯是处理尾气防止CO污染空气，也可收集尾气防止污染，因气体的密度小于水的密度，收集尾气时需长导管排水，因尾气中也有二氧化碳，所以可利用排氢氧化钠溶液的方法，用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳且收集一氧化碳，为使药品充分接触，导气管需长导管进，故选C装置。
5.（2020·金华·丽水）除H2、CO能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。
（1）【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。
将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有________(填序号)；
①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
②B装置中的固体由白色变蓝色
③C装置中溶液变浑浊
（2）【探究Ⅱ】对气体组成的探究。
气体X可能由H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。
①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有________；
②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论，请对此结论作出评价，并说明理由________。
（3）【探究Ⅲ】对未知气体的探究。
将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32。根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为________。
【答案】（1）①②③
（2）CH4；不合理，因为CH4与氧化铜反应后也生成了水
（3）N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O
【解析】（1）氧化铜为黑色固体，铜单质为红色固体；无水硫酸铜粉末为白色，而一旦吸水会变成蓝色的五水硫酸铜晶体；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，根据甲烷和氧化铜的反应产物分析即可；
（2）①氢氧化钙溶液变浑浊，说明有二氧化碳气体产生。氢气中不含碳元素，而甲烷中含有碳元素，因此肯定有甲烷存在；
②固体由白色变成蓝色，说明硫酸铜粉末吸收了水，即反应中有水生成。由于氧化铜中只含有氧元素，所以水中的氢元素肯定来自于气体X，由于氢气和甲烷中都含有氢元素，所以无法判断是否有氢气的存在。
（3）根据反应现象分析火箭燃料X与氧化铜反应的产物，然后根据质量守恒定律确定X的元素组成，并对它的化学式进行推断，最后写出反应的化学方程式。
【解答】（1） 加热时， CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O， 那么将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有： A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质 ； B装置中的固体由白色变蓝色 ； C装置中溶液变浑浊，故选①②③。
（2）① C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有CH4；
② 根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论， 我认为这个结论不合理，理由是： CH4与氧化铜反应后也生成了水 。
（3）A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质，肯定有铜单质生成；B装置中的固体由白色变蓝色，肯定有水生成；C装置中溶液不变浑浊，肯定没有二氧化碳产生。C中导出的气体是空气中含量最多的物质，肯定有氮气生成。据此可知，反应产物是Cu、H2O和N2。由于氧化铜中只含有Cu和O元素，而X只由两种元素组成，根据质量守恒定律可知，那么X肯定有N和H元素组成。设它的化学式为NxHy，根据它的相对分子质量为32得到：14x+1y=32，解得：x=2，y=4，因此X的化学式为N2H4，那么反应的化学方程式为：N2H4+2CuO 2Cu+N2+2H2O.
6.某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾，对产生的废气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】拉动注射器，让废气依次通过装置。
【实验分析】
（1）能证明废气中有水蒸气存在的现象是________；
（2）F处的大号注射器，可以引导气体流向，其另一个主要作用是________；
（3）【反思评价】小金认为，仅根据E中澄清石灰水变浑浊，无法确定一氧化碳的存在，其理由是________；
（4）小金根据D中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是________。
【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。
【答案】（1）A中的固体由白色变蓝色
（2）收集尾气（或储气）
（3）CO2不一定来自CO和CuO的反应，可能是原来的CO2在B装置没有除尽
（4）在DE之间连接盛有无水硫酸铜的U型管（或在DE之间连接A装置）
【解析】元素分析是研究有机化合物中元素组成的化学分析方法。分为定性、定量两种。前者用于鉴定有机化合物中含有哪些元素； 后者用于测定有机化合物中这些元素的百分含量。例如，被测物质在特殊仪器中燃烧后，可定量地测定成二氧化碳形态的碳、成水形态的氢、成单体形态或氮氧化物形态的氮和成 二氧化硫形态的硫等。
【解答】（1）混合气体水蒸气的检测是通过无水硫酸铜来检测的，如果有水存在时，无水硫酸铜则会由白色变成蓝色；
（2）垃圾种含有C、H、O元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；而一氧化碳是有毒气体，所以实验在种一定要有尾气处理装置，而F处的大注射器处在实验装置的末尾，则其除了引导气体流向外，就是暂时储存尾气；
（3）垃圾种含有C、H、O元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；如果废气中含有二氧化碳和一氧化碳，则B会变浑浊，但没有吸收二氧化碳的装置，所以即使废气中没有一氧化碳，E中澄清石灰水也会变浑浊；
（4）氢气与氧化铜反应，除了生成的红色的铜外，还会生成水，因此在D装置后加一个检验水的无水硫酸铜即可，如果无水硫酸铜变蓝色，则说明原混合气体中有氢气；
7．（2023九上·海曙期末）小科阅读课外资料时得知：某些金属氧化物也可以和二氧化锰样作为双氧水分解制氧气的催化剂。
他猜想氧化铁也可以作为此反应的催化剂，于是他进行了如下实验进行验证，并将数据记录如下：
实验编号 双氧水质量 加入固体物质 产生气体体积 耗时 结束后固体质量（滤出后烘干）
1 100g / 32mL 380S /
2 100g 0.2g二氧化锰 32mL 36.5S 0.2g
3 100g 0.2g氧化铁 32mL 89.5S 0.2g
（1）实验1的作用是　 。要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需要证明反应前后氧化铁　 　不变。
（2）为证明氧化铁是该反应的催化剂，小科又接着进行了以下实验：将过量的CO通入实验3滤出的固体，按如图所示装置进行实验，结果发现A装置中红色物质逐渐变成黑色，B装置的澄清石灰水变浑浊。小宁认为此实验装置有不足之处，其不足之处为　 　。
（3）小宁提出氧化亚铁、四氧化三铁也是黑色固体，上述实验产生的固体不一定是单质铁，于是进行了如下实验：将黑色固体研磨后，取少量置于试管中，加入足量的　 　(填化学式) 溶液，观察到黑色固体全部消失转化为红色固体，由此确认了黑色固体是铁。
【答案】（1）进行对照；化学性质（2）未进行尾气处理（3）CuSO4或Cu(NO3)2
【解析】（1）根据对比实验的设计要求及催化剂“一变两不变”特点分析；
（2）根据CO的毒性分析；
（3）根据铁与铜盐溶液反应可生成红色铜单质分析。
【解答】（1）实验1的作用是进行对照，要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需要证明反应前后氧化铁化学性质不变。
（2）该反应的尾气中含有CO，直接排放到空气中会污染空气，装置中无尾气处理装置，存在不足。
（3）铁能与铜盐的溶液反应生成红色铜，所以所加试剂可以是CuSO4或Cu(NO3)2 等。
8．（2023九上·拱墅期末）小乐利用“氢气还原氧化铜”实验验证水的组成，实验装置及药品如图所示，实验前后测定的数据如表所示。回答问题：
　 实验前 实验后
硬质玻璃管及其内药品的质量/克 75.6 69.2
U形管及其内药品的质量/克 110.8 118.2
（1）为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先进行的实验操作是　 　。（2）实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，则发生反应的化学方程式为　 　。（3）验证水的组成的原理为：根据硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1，U形管及其内药品在反应前后的质量差m2，可计算出水中氢、氧元素的质量比为　 　（用m1、m2等表示）。若实验过程中小乐操作无误，依据实验数据，分析产生误差的可能原因　 　（写出1点）。
【答案】（1）通一段时间的氢气
（2）CuO+H2=Cu+H2O
（3）（m2-m1)：m1；U形管中的碱石灰吸收了空气中的水和二氧化碳
【解析】（1）根据氢气与空气混合遇明火易发生爆炸分析；
（2）根据氢气与氧化铜反应生成铜和水分析；
（3）根据玻璃管减少质量为氧元素质量，U形管增重质量为生成水的质量，碱石灰可吸收空气中水和二氧化碳分析。
【解答】（1）氢气与空气混合遇明火易发生爆炸， 为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先能一段时间的氢气，排除装置内空气；
（2） 实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，发生的反应为氢气与氧化铜的反应，方程式为 CuO+H2Cu+H2O ；
（3） 硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1， 即参加反应的氧元素质量，参加反应的氧元素质量就是水中氧元素质量， U形管及其内药品在反应前后的质量差m2， 即生成水的质量，则水中氢、氧元素质量比为 （m2—m1)：m1 ； U形管中的碱石灰能吸收空气中的水和二氧化碳 ，所以会使实验数据产生误差。
9．（2022·长兴模拟）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
[提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳？
[实验与讨论]①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。通入氮气的目的是　 　。
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的　 　。
[实验求证)将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，若A中的固体选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若出现　 　现象，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳与CuO的质量比，在下列数据中不可能的是　 　。
A.1：5 B.1：8 C.1：10 D.1：15
【答案】排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；C；A中黑色固体变红或者B中澄清石灰水变浑浊(合理即可)；D
【解析】【实验与讨论】①根据空气中的氧气能与碳反应生成了二氧化碳分析；
③根据二氧化碳的性质以及收集方法来分析；
【实验求证】根据一氧化碳的性质来分析；
【实验反思】根据化学反应的原理来分析。
【解答】【实验与讨论】①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，通入氮气的目的是排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸。
③除去气体样品中的二氧化碳，应将气体通入到氢氧化钠溶液中，由于一氧化碳的密度小于水的密度，可通过右边长导管将氢氧化钠排出，将气体收集在集气瓶中，所以最为合理装置是c；
【实验求证】为了验证生成的气体中是否含有一氧化碳，A中加入的固体是氧化铜，则在加热的条件下，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，若观察到A中的黑色粉末慢慢变成红色，B中澄清的石灰水变浑浊，可说明气体样品中含有一氧化碳；
【实验反思】碳和氧化铜反应的化学方程式及其质量关系为：
2CuO+C2Cu+CO2↑
160 12
碳与氧化铜前后完全反应时质量比是3：40，生成的二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，因此反应时消耗碳与氧化铜的质量之比大于3：40，即大于0.075。
A.1：5=0.2＞0.075，有可能；
B.1：8=0.125＞0.075，有可能；
C.1：10=0.1＞0.075，有可能；
D.1：15≈0.067＜0.075，没有可能。
10．（2023九下·舟山月考）已知某混合气体由H2、CO、CO2和SO2中的几种气体组成。为验证该混合气体成分，科学研究小组的同学经过讨论，设计了如图1所示的实验方案。请回答：
【查阅资料】①SO2能使品红溶液褪色；②SO2易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，并能使其褪色；③SO2能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊；④CO和CO2均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。
【实验分析】
（1）装置C在实验中的作用是　 　。
（2）【反思与评价】若装置按照D→A→B→D→E→F→G连接，并观察到以下现象
装置 D A B D E F G
现象 变浑浊 褪色 无现象 变浑浊 变红 变蓝 变浑浊
由现象可以确定一定存在的气体有　 　。
（3）小王同学认为需要在G之后再连接一个装置H，则装置H的作用　 　。
【答案】（1）检验并除去CO2
（2）CO2、SO2
（3）尾气处理，防止污染空气
【解析】（1）氢氧化钡与二氧化碳反应，生成碳酸钡沉淀和水，据此可以吸收二氧化碳，并检验二氧化碳气体的存在。
（2）根据题目描述的气体的性质，结合表格中的现象判断。
（3）二氧化硫气体有毒，直接排入空气会造成空气污染，据此分析解答。
【解答】（1）装置C在实验中的作用是检验并出去CO2。
（2）根据表格可知，A中的高锰酸钾溶液褪色，说明含有SO2；D中澄清的石灰水变浑浊，说明存在CO2；
（3）小王同学认为需要在G之后再连接一个装置H，则装置H的作用：尾气处理，防止污染空气。
11．（2023九上·温州期末）小明查阅资料发现：氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜组成的混合物。氧化亚铜也呈红色，从颜色上与金属铜难以辨别，但氧化亚铜能与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水。
小明对反应产物的变化情况进行了如下探究：利用图甲所示实验装置，称取若干份质量均为0.60克的氧化铜，在相同条件下分别用氢气还原不同时间并检测固体中氧化亚铜的质量。
（1）如得到的固体产物是铜和氧化亚铜，加入稀硫酸的现象是 　 　。
（2）在加热氧化铜前，需先通一段时间的氢气，图甲中通入氢气的导管末端应位于试管　 　（选填“①”、“②”或“③”）处。
（3）在相同条件下分别用氢气还原不同时间（t），检测所得固体中氧化亚铜的质量（m），结果如图乙所示。为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，可采取的措施是 　 　。
（4）小明对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设：经历2CuO+H2Cu2O+H2O，H2+Cu2O2Cu+H2O两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。试根据图乙所示的数据分析，假设是否合理，并说明理由 　 　。
【答案】（1）固体部分溶解，溶液由无色变蓝色
（2）①
（3）反应时间越长，生成氧化亚铜质量越小，为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，可采取的措施是尽量延长还原时间
（4）假设不合理；是因为由两个反应可知，生成1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，反应1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，如果在同一条件下两个反应同时进行，则几乎不能生成氧化亚铜
【解析】（1）根据氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水分析；
（2）根据氢气还原氧化铜时要使氢气与氧化铜充分接触分析；
（3）根据图像确定产生氧化亚铜的质量随时间的延长而减小分析；
（4）根据所给方程式中氧化铜和氧化亚铜与氢反应的量分析。
【解答】（1）铜不与稀硫酸反应，氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水，所以得到的固体产物是铜和氧化亚铜，加入稀硫酸可观察到固体部分溶解，溶液由无色变蓝色；
（2）为使药品充分接触，氢气导管应伸入到氧化铜药品上方，即① 处；
（3）由图像可知，产生氧化亚铜的质量从5分钏后随反应时间延长而减小，所以要想确保反应所得固体中氧化亚铜质量尽可能少，可采取的措施是尽量延长还原时间；
（4）由两个反应可知，生成1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，反应1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，如果在同一条件下两个反应同时进行，则几乎不能生成氧化亚铜；
故答案为：（1）固体部分溶解，溶液由无色变蓝色 ；（2） ① ；（3）尽量延长还原时间；（4）假设不合理；是因为由两个反应可知，生成1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，反应1个氧化亚铜“分子”消耗1个氢分子，如果在同一条件下两个反应同时进行，则几乎不能生成氧化亚铜 。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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专题08 物质的转化
考点精讲一、非金属单质与其化合物的转化
1．非金属单质与氧气反应
S＋O2SO2
(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＋O2CO2 4P＋5O22P2O5(白色固体)
N2＋O22NO 2NO＋O2===2NO2
非金属单质在一定条件下可以转化为相应的化合物。
2．非金属氧化物与水反应
CO2＋H2O===H2CO3 H2CO3 △ CO2↑＋H2O
SO2＋H2O===H2SO3(形成酸雨的原因)
SO3＋H2O===H2SO4 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
典例1：如图，给出了三种物质可能存在的转化关系，根据所学的物质性质及化学变化规律，判断下列选项正确的是（ ）
A.不能一步实现转化的有①② B.实现③转化，可通至氯化钠溶液
C.实现⑤转化，可加入碳酸钙粉末 D.实现⑥转化，可加入氢氧化钾溶液
变式1：形成酸雨的主要物质是（ ）。
A.甲烷和一氧化碳 B.二氧化硫和一氧化碳 C.一氧化碳和二氧化碳 D.二氧化硫和二氧化氮
变式2：下列关于碳和碳的化合物知识网络图(图中表示转化关系)的说法正确的是(　　)
A．“C→CO”的反应中碳发生还原反应
B．“CO→CO2”的反应类型为置换反应
C．“CO2→CaCO3”的反应可用于检验二氧化碳
D．“CO2H2CO3”的反应可用酚酞试剂验证
变式3：如图表示了初中科学中一些常见物质的相互转化关系（部分反应条件已省略）下列说法错误是（　　）
A．圈Ⅰ中发生的反应都是分解反应
B．利用反应①可制得纯碱
C．利用反应②可用来检验二氧化碳气体
D．圈Ⅱ中的化学反应说明氧气具有助燃性
考点精讲二、金属单质与其化合物的转化
1．金属与非金属的反应
2Mg＋O22MgO(耀眼白光)
3Fe＋2O2Fe3O4(火星四射)
Fe＋S △ FeS(铁粉与硫粉混合加热后即可反应，放热，生成黑色固体)
金属单质和某些非金属单质在一定条件下可以相互反应，生成相应的盐：
2Fe＋3Cl22FeCl3
Cu＋Cl2CuCl2
2．金属与氧化物反应
2Mg＋CO22MgO＋C
8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3
3．金属氧化物与水的反应
CaO＋H2O===Ca(OH)2(放出大量的热)
Na2O＋H2O===2NaOH
K2O＋H2O===2KOH
BaO＋H2O===Ba(OH)2
活泼金属的氧化物与水反应生成相应的碱。MgO、FeO、Fe2O3、CuO等氧化物不溶于水，也不与水反应。
典例1：如图表示物质间的转化关系(图中“→”表示某种物质转化成另一种物质)。
(1)转化①的基本反应类型是____反应。
(2)向澄清石灰水中通入CO2能够实现转化②，反应的化学方程式为____。
(3)若转化③、④、⑤都是与同种物质反应生成CaCl2，则该物质是____。
变式1：下列从原料到制取较纯的最终产物的实验设计中，理论上正确，操作上可行，经济上合理的是(　　)
A．CaCO3CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2
C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D．CuOCuCl2溶液Cu(OH)2
变式2：（2020·金华·丽水）“飞花令”是中国诗词的一种接龙游戏。科学兴趣小组模仿“飞花令”游戏规则，进行物质间转化的接龙比赛，其比赛规则是：从同一物质开始进行转化，接龙物质不能重复且必须含有指定元素，以转化路径长且正确者为比赛胜者。某两场比赛的过程记录如下(“→”表示某一种物质经一步反应可转化为另一种物质)。
（1）指定元素：氢元素 起始物质：HCl 比赛胜者：乙同学
甲同学：HCl→H2O
乙同学：HCl→H2O→
乙同学在方框中应填物质的化学式是________。(写一种即可)；
（2）指定元素：钡元素 起始物质：BaO 比赛胜者：丁同学
丙同学：BaO→Ba(OH)2→BaSO4
下列能使丁同学获胜的方案有 (填字母)。
A.BaO→BaSO4→Ba(OH)2→BaCO3
B.BaO-BaCl2→Ba(NO3)2→BaSO4
C.BaO→Ba(OH)2→BaCO3→BaCl2→Ba(NO3)2→BaSO4
D.BaO→BaCl2→BaCO3→Ba(NO3)2→Ba(OH)2→BaSO4
变式3：如图所示，A是金属氧化物，B是一种金属单质，C是黄色溶液，D是浅绿色溶液，反应③是物质E与氧气、水发生的一个化合反应，请回答下列问题：
（1）写出试剂甲可能的化学式：________。
（2）试剂乙中一定含有的离子：________。
（3）写出化学变化①和②的化学方程式：
① ________。
② ________。
考点精讲三、金属的冶炼
金属氧化物与还原剂(C、CO、H2等)在高温下反应，还原剂夺取金属氧化物中的氧，使其还原成金属单质。
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
C＋CO22CO
CO＋CuO△Cu＋CO2
H2＋CuO△Cu＋H2O
(盛放CuO的试管口略向下倾斜，防止生成的水流入试管底部，使试管炸裂；先通H2，再加热，防止氢气与空气混合加热时发生爆炸；实验停止后，继续通H2，直至试管冷却，防止灼热的铜被空气中的氧气氧化成CuO)
典例1：（2023·宁波模拟）某气体可能由 CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用上图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。
（1）甲装置中盛放的液体是 　 　。
（2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有　 　（填化学式），同时乙装置中黑色固体变　 　色
变式1：（2023·北仑模拟）如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是（　　）
A．给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度
B．实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑
C．木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有氧化性
D．实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出
变式2：（2022九上·余姚月考）如图为教材中实验室模拟炼铁的实验改进装置（部分夹持仪器略去）实验步骤如下：
Ⅰ．连接好装置，并检查装置的气密性；
Ⅱ．装好药品，先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯；
Ⅲ．实验结束，先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却：
回答下列问题：
（1）实验中可看到A处玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，说明Fe2O3转化为Fe，该反应的化学方程式为　 　；
（2）步骤Ⅲ中先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却的目的是　 　；
（3）盛满石灰水的B装置在此实验中的作用有下列说法：
①收集多余的CO ②检验并吸收反应生成的CO2
上述说法中正确的（ ）。
A．只有① B．只有② C．是①和②
变式3：在学习“金属的冶炼”时，某学习小组用如图所示的装置测量氧化铜样品中氧化铜的质量分数，实验所取氧化铜样品质量为10克。（所含杂质不参加反应）
（1）玻璃管内观察到的现象是________。
（2）甲同学的方法：先测出氢氧化钠浓溶液的质量为50克，待反应完全后再次称量，质量为54.4克。请你计算样品中氧化铜的质量分数。（一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应）
（3）乙同学的方法：先称量出玻璃管及样品的总质量为m1，待反应完全后再次称量，质量为m2，利用m1-m2的值，求出样品中氧化铜的质量分数。其中m1-m2的值是指________的质量。
（4）同学们查阅到CO除了具有可燃性、难溶于水等性质外，还具有毒性。因此，本实验中还需对尾气进行处理。请你提出一种处理方法________。
考点精讲四、物质转化的规律
单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互关系历来是中考的重点。将它们的知识网络化、熟练掌握尤为重要。对其进行总结归纳的方法多种多样，如图为归纳物质转化规律常见的“八圈图”。
图中每一条线都表示各种物质间的相互关系。从一种物质出发就是这种物质的主要性质，箭头的指向就是这种物质的制备。图中横向表明了不同类物质间的相互转化关系，这些反应都生成盐这类共同产物，由此可得出十种生成盐的方法：
金属＋非金属―→无氧酸盐
碱性氧化物＋酸性氧化物―→含氧酸盐
金属＋盐―→新盐＋新金属
金属＋酸―→盐＋氢气
酸性氧化物＋盐―→盐＋水
碱性氧化物＋酸―→盐＋水
酸＋碱―→盐＋水
酸＋盐―→新酸＋新盐
碱＋盐―→新碱＋新盐
盐＋盐―→新盐＋新盐
图中纵向表明了由单质到盐的转化关系，如：
Na―→Na2O―→NaOH―→NaCl
C―→CO2―→H2CO3―→Na2CO3
典例1：如图围棋棋盘上有五枚棋子，代表铁、稀盐酸、氢氧化钡、碳酸钙、硝酸银五种物质，相邻棋子间的连线表示物质间可以反应。已知与戊的反应中：甲—戊的反应类型不同于其他几个反应；丙——戊反应能产生一种气体，且该气体还能与丁反应生成沉淀。则下列对应关系正确是(　　)
选项 甲 乙 丙 丁 戊
A 铁 硝酸银 碳酸钙 氢氧化钡 稀盐酸
B 硝酸银 铁 稀盐酸 氢氧化钡 碳酸钙
C 硝酸银 铁 碳酸钙 氢氧化钡 稀盐酸
D 铁 氢氧化钡 碳酸钙 硝酸银 稀盐酸
变式1：（2017九上·海宁月考）下列表中各组物质不能按照图中关系（“→”表示反应一步完成）转化是( )

A.A B.B C.C D.D
变式2：小明同学学习了单质、氧化物、酸、碱、盐性质后，发现许多不同类别的物质反应时能生成盐，于是他构建了甲图所示的知识网络图。
(1)请你把甲图中①②处补充完整，要求不能与图中已有信息重复。
①____________________________；②____________________________。
(2)乙图中A～H都是初中化学中常见的物质，已知A、B为黑色固体，D为红色固体单质，F为红色粉末，它们的转化关系如乙图所示。请回答：
①物质B的化学式为____________________________________。
②写出E＋F→G的化学方程式：____________________________。
③写出一个能实现G＋H→D的化学方程式：____________________________________。
变式3：图中A～M是初中化学常见的物质，且分别由H、C、O、Na、S、Cl、K、Fe中的一种或几种元素组成。B、C、E、F、M均由两种元素组成，B中两种元素质量之比为7∶3，固态E叫做“干冰”；A、D、H均由三种元素组成，H在实验室可用于制取氧气；G是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一。图中“－”表示两端的物质间能发生化学反应；“→”表示物质间存在转化关系；部分反应物、生成物或反应条件已略去。
(1)写出化学式：G____，B____。
(2)写出H→I反应的化学方程式：____。
(3)写出A与D反应的化学方程式：____。
1．N2中混有一定量的H2、CO2、CO和水蒸气，欲得干燥纯净的N2，可将混合气体通过下列试剂：①浓H2SO4；②灼热的CuO；③NaOH溶液；④澄清石灰水，气体经过的最佳顺序是(　　)
A．①②③④ B．②③④①
C．④③②① D．①③②④
2．（2023九下·舟山月考）小乐利用如图装置和药品进行实验。实验时，先加热炭粉，一段时C间后，将酒精喷灯移至CuO处加热，最终CuO变为紫红色固体。下列分析错误的是（　　）
A．装置中气球的作用：收集尾气、防止污染空气
B．反应过程中，CuO变为Cu
C．反应过程中，体现出炭粉具有还原性
D．装置中发生的反应：
3．（2022九上·余姚月考）把三种无色气体组成的混合气体A，依次通过如图所示的连续装置：各装置内的现象是：B：出现白色浑浊，D：生成红色物质，E：白色变蓝，F：出现沉淀。根据上述现象可以判断在以下气体组成中，最可能是混合气体A的是（　　）
A．CO2、H2、O2 B．N2、CO、H2 C．CO2、CO、O2 D．CO2、H2、CO
4．（2022九上·浦江期中）已知某气体可能是氢气或一氧化碳气体，或者是氢气和一氧化碳的混合物。为验证该气体的成分，小科设计了下图所示的实验，实验中小科观察到玻璃管中黑色固体变红，澄清石灰水变浑浊的现象。请回答下列问题：
（1）实验开始时，应先打开　 　（选填“a”或“b”）通气体；
（2）根据装置中出现的实验现象，还无法确定气体的成分，还需要添加一组实验装置，请你写出该装置的位置和所需的药品　 　。
（3）小科实验中若要对尾气中的可燃性气体进行回收再利用，C处酒精灯可换下列　 　装置最为合理。
5.（2020·金华·丽水）除H2、CO能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。
（1）【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。
将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有________(填序号)；
①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
②B装置中的固体由白色变蓝色
③C装置中溶液变浑浊
（2）【探究Ⅱ】对气体组成的探究。
气体X可能由H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。
①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有________；
②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论，请对此结论作出评价，并说明理由________。
（3）【探究Ⅲ】对未知气体的探究。
将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32。根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为________。
6.某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾，对产生的废气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】拉动注射器，让废气依次通过装置。
【实验分析】
（1）能证明废气中有水蒸气存在的现象是________；
（2）F处的大号注射器，可以引导气体流向，其另一个主要作用是________；
（3）【反思评价】小金认为，仅根据E中澄清石灰水变浑浊，无法确定一氧化碳的存在，其理由是________；
（4）小金根据D中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是________。
【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。
7．（2023九上·海曙期末）小科阅读课外资料时得知：某些金属氧化物也可以和二氧化锰样作为双氧水分解制氧气的催化剂。
他猜想氧化铁也可以作为此反应的催化剂，于是他进行了如下实验进行验证，并将数据记录如下：
实验编号 双氧水质量 加入固体物质 产生气体体积 耗时 结束后固体质量（滤出后烘干）
1 100g / 32mL 380S /
2 100g 0.2g二氧化锰 32mL 36.5S 0.2g
3 100g 0.2g氧化铁 32mL 89.5S 0.2g
（1）实验1的作用是　 。要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需要证明反应前后氧化铁　 　不变。
（2）为证明氧化铁是该反应的催化剂，小科又接着进行了以下实验：将过量的CO通入实验3滤出的固体，按如图所示装置进行实验，结果发现A装置中红色物质逐渐变成黑色，B装置的澄清石灰水变浑浊。小宁认为此实验装置有不足之处，其不足之处为　 　。
（3）小宁提出氧化亚铁、四氧化三铁也是黑色固体，上述实验产生的固体不一定是单质铁，于是进行了如下实验：将黑色固体研磨后，取少量置于试管中，加入足量的　 　(填化学式) 溶液，观察到黑色固体全部消失转化为红色固体，由此确认了黑色固体是铁。
8．（2023九上·拱墅期末）小乐利用“氢气还原氧化铜”实验验证水的组成，实验装置及药品如图所示，实验前后测定的数据如表所示。回答问题：
　 实验前 实验后
硬质玻璃管及其内药品的质量/克 75.6 69.2
U形管及其内药品的质量/克 110.8 118.2
（1）为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先进行的实验操作是　 　。（2）实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，则发生反应的化学方程式为　 　。（3）验证水的组成的原理为：根据硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1，U形管及其内药品在反应前后的质量差m2，可计算出水中氢、氧元素的质量比为　 　（用m1、m2等表示）。若实验过程中小乐操作无误，依据实验数据，分析产生误差的可能原因　 　（写出1点）。
9．（2022·长兴模拟）兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图甲所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
[提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳？
[实验与讨论]①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。通入氮气的目的是　 　。
②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的　 　。
[实验求证)将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图甲所示的装置进行实验，若A中的固体选用CuO，B中溶液为澄清石灰水，若出现　 　现象，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳与CuO的质量比，在下列数据中不可能的是　 　。
A.1：5 B.1：8 C.1：10 D.1：15
10．（2023九下·舟山月考）已知某混合气体由H2、CO、CO2和SO2中的几种气体组成。为验证该混合气体成分，科学研究小组的同学经过讨论，设计了如图1所示的实验方案。请回答：
【查阅资料】①SO2能使品红溶液褪色；②SO2易与高锰酸钾溶液反应而被吸收，并能使其褪色；③SO2能使氢氧化钡溶液和澄清石灰水变浑浊；④CO和CO2均不能使品红溶液褪色，也不与高锰酸钾溶液反应。
【实验分析】
（1）装置C在实验中的作用是　 　。
（2）【反思与评价】若装置按照D→A→B→D→E→F→G连接，并观察到以下现象
装置 D A B D E F G
现象 变浑浊 褪色 无现象 变浑浊 变红 变蓝 变浑浊
由现象可以确定一定存在的气体有　 　。
（3）小王同学认为需要在G之后再连接一个装置H，则装置H的作用　 　。
11．（2023九上·温州期末）小明查阅资料发现：氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜组成的混合物。氧化亚铜也呈红色，从颜色上与金属铜难以辨别，但氧化亚铜能与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水。
小明对反应产物的变化情况进行了如下探究：利用图甲所示实验装置，称取若干份质量均为0.60克的氧化铜，在相同条件下分别用氢气还原不同时间并检测固体中氧化亚铜的质量。
（1）如得到的固体产物是铜和氧化亚铜，加入稀硫酸的现象是 　 　。
（2）在加热氧化铜前，需先通一段时间的氢气，图甲中通入氢气的导管末端应位于试管　 　（选填“①”、“②”或“③”）处。
（3）在相同条件下分别用氢气还原不同时间（t），检测所得固体中氧化亚铜的质量（m），结果如图乙所示。为确保反应所得固体中氧化亚铜尽可能少，可采取的措施是 　 　。
（4）小明对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设：经历2CuO+H2Cu2O+H2O，H2+Cu2O2Cu+H2O两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。试根据图乙所示的数据分析，假设是否合理，并说明理由 　 　。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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