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第二十一讲：物质的循环和转化
自然界中的氧循环：
大气中的氧气来源于植物的 光合 作用。大气中的氧气消耗的主要途径
是动植物的 呼吸 作用、微生物分解动植物遗体、燃料的 燃烧 、其他 氧化 反应(如铁生锈、食物的腐败)等。
光合作用方程式：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
呼吸作用方程式：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
自然界中的碳循环：
大气中的二氧化碳通过植物的 光合作用 转变为 有机物 ，固定的碳以有机物的形式供给动、植物利用，同时呼吸作用、微生物的分解、燃料燃烧等方式释放二氧化碳返回大气，周而复始进行循环。
自然界中氧循环和碳循环的意义：使氧气和二氧化碳保持着相对平衡，从而使它们在空气中的含量保持相对稳定，维持整个生物圈中的碳氧平衡。
【典例1】（2023宁波模拟）自然界中碳循环、氧循环如图，下列说法正确的是（　　）
A．植物呼吸作用放出氧气
B．氧气只有通过燃烧才能参与碳循环
C．植物光合作用可以将大气中CO2全部吸收
D．碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化
【答案】D
【解析】【分析】绿色植物的光合作用吸收二氧化碳，放出氧气；人和动植物的呼吸、化石燃料的燃烧等消耗氧气，产生二氧化碳。通过氧循环和碳循环，保持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对恒定，维持了整个生物圈中的氧—碳平衡。
【解答】A.光合作用放出氧气，A错误；
B.氧气通过呼吸、燃烧等参与氧循环，B错误；
C.植物光合作用吸收大气中部分CO2，C错误；
D.碳、氧循环失衡会使“温室效应”加剧等，导致全球性气候变暖，并引起一系列恶果，D正确；
故答案为：D
【对点训练1】（2023杭州模拟）氧气在自然界中存在非常广泛，并不断循环转化，如图是自然界中氧元素的部分循环示意图，下列与氧循环有关的说法正确的是（）
A．空气中的氧气的含量是稳定不变的
B．图中参与氧循环的各途径都是化学变化
C．氧元素在自然界中既有游离态，又有化合态
D．空气中氧气的浓度越高越有利于生物生存
【答案】C
【解析】【分析】空气中的氧气处于动态平衡，且氧气既有利也有弊，要一分为二的看待问题；
【解答】A. 空气中的氧气的含量是基本不变，所以A错误；
B. 图中参与氧循环的各途径都是化学变化 ，错误，氧气溶解在水中是物理变化，B错误；
C. 氧元素在自然界中既有游离态，又有化合态，正确；
D. 空气中氧气的浓度越高越有利于生物生存 ，错误，空气中的氧气浓度太高也会使人和动物中毒，D错误；
故答案为：C.
1. 金属→金属氧化物→碱：如(
2. 非金属→非金属氧化物→酸：如(
一、两条纵线
1.金属、金属氧化物、碱之间的转化
(1)反应①通常是金属（部分）与氧气在一定条件下反应生成相应的金属氧化物。
(2)反应②通常是金属氧化物和还原剂 在一定条件下反应，生成金属和非金属氧化物(金属的冶炼)。
H 还原CuO CO还原CuO C还原CuO
化学方程式 H +CuOCu+H O CO+CuOCu+CO C+2CuO2Cu+CO ↑
装置图
装置特点 A．试管口略向 下 倾斜;B．通H 的导管伸至试管底部于CuO上方 因CO有 毒性 ，增加对尾气处理装置， 防止CO污染空气 A．试管口略向下倾斜； B. 反应需高温；
操作步骤 反应前需检验 气体纯度 。还原过程分四步：一通，二点，三撤， 四停 A.检查气密性；B.装药品固定试管; C.点燃;D.移导管,熄灭酒精灯。
实验现象 A.黑色CuO变成_ 红 色; B.试管口有_ 水珠 生成 A.黑色CuO变成_红 色; B.生成的气体使澄清石灰水变浑浊 A.黑色固体逐渐减少； B.有光亮红色固体生成； C.生成的气体使澄清石灰水变浑浊
(3)反应③通常是某些金属氧化物与水 反应生成相应的可溶性碱 。
如:
(4)反应④通常是不溶性碱受热分解 生成金属氧化物 和水 。
如:
2.非金属、非金属氧化物、酸之间的转化
反应⑥通常是非金属与氧气 在一定条件下反应。
如:
反应⑦通常是非金属氧化物与水 发生化合反应，生成相应的酸 (二氧化硅不溶于水)。
如:
反应⑧通常是不稳定的酸分解生成相应的非金属氧化物 和水 。
如：
二、四条横线
1. 金属+非金属→无氧酸盐， 反应⑨
2. 金属氧化物+非金属氧化物→含氧酸盐， 反应⑩
3. 酸+碱→盐+水, 反应⑤
4. 盐+盐→新盐+新盐, 反应
三、四条交叉斜线
1. 金属氧化物+酸→盐+水， 反应
2. 非金属氧化物+碱—→盐+水， 反应
3. 酸+盐→新酸+新盐, 反应
4. 碱+盐→新碱+新盐, 反应
四、两条弯线
1. 金属+盐→新金属+新盐， 反应
2. 金属+酸→盐+氢气, 反应
3. 其他物质间的相互转化
氧气、氧化物、酸、氢气、水：
碳与碳的化合物：
氢氧化钠、碳酸钠、氯化钠：
铁、铜及其化合物：
【典例2.1】（2023湖北宜昌真题）如图所示，“—”表示相连的两种物质能发生反应，“→”表示一种物质能转化成另一种物质，部分反应物、生成物及反应条件未标出。下列说法与图示关系不符的是（ ）
A. 甲不能是碱 B. 丙不能是单质
C. 甲乙可以都是氧化物 D. 甲乙丙可以是不同类别的物质
【答案】B
【解析】A、盐酸可以生成甲物质，因为盐酸可以和碱发生反应，所以甲不可能是碱，选项正确；
B、丙可以和盐酸发生反应，丙可以是活泼的金属单质，盐酸能生成甲，盐酸可以和硝酸银发生反应生成硝酸，所以甲可以是硝酸，乙是金属氧化物，硝酸可以和金属氧化物发生反应，金属氧化物和金属单质可以互相转化，所以丙可以是单质，选项错误；
C、甲乙可以都是氧化物，因为盐酸能生成甲，甲又是氧化物，所以甲是水，乙可以和水发生反应，乙可以是二氧化碳，丙可以是碳酸钠，碳酸钠既可以和盐酸发生反应，又可以和二氧化碳相互转化，碳酸钠与盐酸生成二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，故甲乙可以都是氧化物，选项正确；
D、甲乙丙可以是不同类别的物质，比如B选项所分析的，甲可以是硝酸，乙是金属氧化物，丙是金属单质，选项正确。
故选B。
【对点训练2.1】（2023陕西真题）下图是初中四种常见物质之间的常见反应关系图，图中“——”表示相连的两种物质能反应，“→”表示两端的物质通过一步反应能转化。下列说法不正确的是（ ）
A. X一定是 B. Y可能是钠盐
C. X与Y不可能都是盐 D. X与Y反应能生成NaOH
【答案】A
【解析】A、X能生成氢氧化钠同时也能和硫酸、Y发生反应的物质，可以是碳酸钠，碳酸钠可以和氢氧化钙反应生成氢氧化钠，也可以和硫酸发生反应生成二氧化碳，所以不一定是氢氧化钙，选项错误；
B、Y、X均是能生成氢氧化钠同时也能和硫酸、Y（X）发生反应的物质，所以X、Y可以是碳酸钠和氢氧化钙（顺序可互换），所以Y可能是钠盐，选项正确；
C、因为XY均要能生成氢氧化钠，同时可以和硫酸发生反应，若两者都是盐，则XY均为钠盐，才能在复分解反应中生成氢氧化钠，符合复分解反应定义，要同时生成沉淀，能与金属离子反应生成沉底的酸根离子为硫酸根和碳酸根，则XY应该为硫酸钠和碳酸钠，但硫酸钠无法与硫酸发生反应，所以X与Y不可能都是盐，选项正确；
D、因为X、Y可以是碳酸钠和氢氧化钙（顺序可互换），XY反应可以生成氢氧化钠和碳酸钙，选项正确。
故选A。
【典例2.2】（2023云南真题）碳及其化合物存在如下转化关系：（“→”表示一种物质会一步转化成另一种物质）。下列有关说法错误的是（ ）
A. 由C转化为的过程中碳元素的化合价依次升高
B. 只能通过与反应转化
C. 通过与C反应转化为，化学方程式为
D. X可能是酸或盐
【答案】B
【解析】A、C、CO、中碳元素化合价分别为0、+2、+4价，碳元素的化合价依次升高，不符合题意；
B、氧化铁与一氧化碳高温下反应生成铁单质和二氧化碳，符合题意；
C、碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，化学方程式为，不符合题意；
D、二氧化碳和水反应生成碳酸、碳酸分解生成二氧化碳，碳酸属于酸；二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，碳酸钠属于盐，故X可能是酸或盐，不符合题意；
故选B。
【对点训练2.2】（2022黑龙江龙东中考）下列物质间的转化关系，不能实现的是（ ）
A. H2O2→H2O→H2CO3
B. Mg→MgO→MgSO4
C. KCl→KNO3→K2SO4
D. Cu(OH)2→CuSO4→CuCl2
【答案】C
【解析】A、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，二氧化碳与水反应生成碳酸，不符合题意；
B、镁在氧气中燃烧生成氧化镁，氧化镁和硫酸反应生成硫酸镁和水，不符合题意；
C、氯化钾和硝酸银反应生成氯化银和硝酸钾，钾盐和硝酸盐都是可溶的，硝酸钾不能转化为硫酸钾，符合题意；
D、氢氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，硫酸铜和氯化钡反应生成硫酸钡和氯化铜，不符合题意。
故选C。
【典例2.3】（2023湖南邵阳真题） 已知A~H为初中化学常见的8种物质，已知A是无色无味的气体，且能使澄清石灰水变浑浊，C的溶液为蓝色；从物质类别来看，A和B属于同一类别，C和D属于同一类别，F和G属于同一类别，他们的相互关系如图所示。（物质类别是指：单质、氧化物、酸、碱、盐；“→”表示一种物质可以通过一步反应转化为另一种物质，“—”表示相连的两种物质之间可以发生反应；反应条件、部分反应物和生成物已略去）
（1）物质A的化学式______；
（2）B→C反应所属的基本反应类型是______；
（3）D→E反应的化学方程式______。
【答案】（1）CO2 （2）复分解反应 （3）BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
【解析】已知A是无色无味的气体，且能使澄清石灰水变浑浊，A是二氧化碳，而C的溶液为蓝色，含有铜离子的盐溶液一般都是蓝色，C可以为硫酸铜，因为氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，氧化铜和一氧化碳在高温条件下生成铜和二氧化碳，A和B属于同一类别都属于氧化物，故B为氧化铜；C和D属于同一类别都属于盐，D可为氯化钡，硫酸铜与氯化钡反应生成白色的硫酸钡沉淀和氯化铜，D和E可以相互转化，E可以是盐酸，盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡、水和二氧化碳，氯化钡与硫酸反应生成白色的硫酸钡沉淀和盐酸，H可以是硝酸（或氢气），盐酸与硝酸银反应生成白色的氯化银沉淀和硝酸，硝酸与氧化铜反应生成硝酸铜和水（或锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，氢气与氧化铜在加热条件下生成铜和水）；F和G属于同一类别可以是碱，F可为氢氧化钙，G可为氢氧化钠，二氧化碳与氢氧化钙、氢氧化钠都反应，氢氧化钙与碳酸钠反应生成白色的碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钙与盐酸反应生成氯化钙和水。
（1）由分析可知，物质A为二氧化碳，化学式为CO2；
（2）由分析可知，B为氧化铜，C为硫酸铜，B→C反应为氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水，是由两种物质相互交换成分生成另外两种物质，属于复分解反应；
（3）由分析可知，D可为氯化钡，E可以是盐酸，D→E反应为氯化钡与硫酸反应生成白色的硫酸钡沉淀和盐酸，化学方程式为BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl。
【对点训练2.3】（2023甘肃白银真题） A~G是初中化学常见的物质，其相互反应及转化关系如下图所示（部分反应条件省略）。已知A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，B是赤铁矿的主要成分，C是相对分子质量最小的氧化物，F是最轻的气体。
（1）G的化学式为_______。
（2）反应③的实验现象为_______。
（3）写出反应①的化学方程式_______。
（4）写出反应②的化学方程式_______，其基本反应类型是_______。
【答案】（1）
（2）剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体
（3）
（4）①. ②. 分解反应
【解析】A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，A是一氧化碳；
B是赤铁矿的主要成分，B是氧化铁；
C是相对分子质量最小的氧化物，C是水；
F是最轻的气体，F是氢气；
一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，铁能够在氧气中燃烧，生成四氧化三铁；水分解能生成氢气和氧气，推测D是铁，E是氧气，G是四氧化三铁；
综上分析：A是一氧化碳，B是氧化铁，C是水，D是铁，E是氧气，F是氢气，G是四氧化三铁。
（1）根据分析可知，G是四氧化三铁，故填：Fe3O4；
（2）反应③是铁丝在氧气中燃烧，会火星四射，生成黑色固体，故填：剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体；
（3）反应①是一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，故填：；
（4）反应②是电解水产生氢气和氧气，故填：；
一种物质生成两种物质，属于分解反应，故填：分解反应；
真题演练
（2022杭州模拟）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　）
A．都通过氧化反应释放出能量
B．都将其他形式的能转化为化学能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
【答案】B
【解析】【分析】（1）根据氧化反应的分类来分析；
（2）根据化学反应中的能量变化来分析；
（3）根据燃烧与呼吸作用来分析；
（4）根据能量守恒来分析。【解答】A.人的呼吸作用是缓慢氧化，汽油的燃烧是剧烈氧化，都属于氧化反应释放能量，故A正确不合题意；
B.燃烧和呼吸作用都是将化学能转化为其他形式的能，故B错误符合题意；
C.含碳燃烧可将氧气转化为二氧化碳，呼吸作用将氧气转化为二氧化碳，因此这两个过程都参与自然界的碳循环和氧循环，故C正确不合题意；
D.化学变化都遵循能量的转化和守恒定律，故D正确不合题意。
故选B。
（2022杭州）在利用黄铜（一种合金）制作机器零件的过程中会产生黄铜屑，经测定黄铜屑主要含Zn、ZnO、Cu和CuO。下列分析错误的是（　　）
A．将黄铜屑加入足量稀硫酸中，会有气泡产生
B．将黄铜屑加入足量稀硫酸中，黄铜屑会全部溶解
C．根据黄铜屑的成分，可确定黄铜中含有锌和铜两种金属
D．根据黄铜屑与足量稀硫酸反应的现象，可比较锌和铜的金属活动性强弱
【答案】B
【解析】黄铜屑中含有铜，不能与酸反应，故不能全部溶解，所以选B
（2022·湖州）下列物质间的转化不能实现的是（　　）
A．CO2 H2CO3 　 B．Fe2O3 Fe
C．S FeS D．CuOCu(OH)2
【答案】D
【解析】CuO不会溶于水，不能与水反应生成可溶性的碱，故选D
（2022绍兴模拟）如图所示是自然界中一个简单的碳循环过程，对于该过程理解正确的是（　　）
A．动植物的呼吸作用为地球大气提供了所有的二氧化碳
B．植物通过光合作用将大气中的碳元素转移到植物体内
C．植物体内的有机物只能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳
D．我国北方的冬天，许多树叶掉落，会导致大气中的二氧化碳明显增加
【答案】B
【解析】【分析】 碳循环主要通过二氧化碳来进行。它主要可分为三种形式： 第一种形式是绿色植物经光合作用将大气中的二氧化碳和水转化成碳水化合物；在植物呼吸过程中，吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。 第二种形式是植物被动物或人采食后，碳水化合物（如糖类）经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和微生物的一部分，在体内氧化生成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。 第三种形式是微生物在生命活动中对动植物遗体及粪便中的有机物进行分解，不断向大气中释放二氧化碳。除此之外，煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进入生物圈的碳循环；氧循环：氧元素也是生物体的主要组成元素，它在地壳和人体中的含量也最高。在生物圈，氧元素主要存在于水、二氧化碳和氧气等物质中。氧气对生物的生命活动是不可或缺的，生物圈中的氧气主要存在空气中，约占空气体积的21%。当空气中氧的含量下降到7%-8%时，人就会昏迷、窒息，甚至死亡，但空气中的氧的含量也始终保持平衡。
【解答】A. 动植物的呼吸作用为地球大气提供了大部分的二氧化碳，二氧化碳的产生还有微生物的分解作用和化石燃料的燃烧等，A错误；
B. 植物通过光合作用将大气中的碳元素转移到植物体内，B正确；
C. 植物体内的有机物能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳，还能通过分解作用产生二氧化碳，C正确；
D. 我国北方的冬天，许多树叶掉落，不会导致大气中的二氧化碳明显提高，因为南方的绿植旺盛，会吸收大量的二氧化碳，而且二氧化碳在大气中实现动态平衡，D错误；
故答案为：B
（2023天津真题）下图所示为甲、乙、丙、丁四种物质间的相互关系，涉及的反应均为初中化学常见反应(“—”表示相连的两种物质能反应，“→”表示通过一步反应能实现转化)，下列选项符合图示关系的是（ ）
选项 甲 乙 丙 丁
A
B
C
D
【答案】D
【解析】A、氢氧化钠和硫酸生成硫酸钠和水，硫酸和锌生成硫酸锌和氢气，锌和硫酸铜生成硫酸锌和铜，硫酸铜和氢氧化钠生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，但氢氧化钠无法转化为锌，选项错误；
B、氢氧化钙和盐酸生成氯化钙和水，盐酸和氢氧化钠生成氯化钠和水，氢氧化钠和碳酸钙不反应，碳酸钙和氢氧化钙不反应，氢氧化钙和和碳酸钠可生成碳酸钙和氢氧化钠，选项错误；
C、碳酸钠和氢氧化钙生成碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钙和硫酸生成硫酸钙和水，硫酸和氯化钡生成硫酸钡和盐酸，氯化钡和碳酸钠生成碳酸钡和氯化钠，碳酸钠无法转化为硫酸，选项错误；
D、碳和不充足氧气点燃生成一氧化碳，碳能转化为一氧化碳，氧气和一氧化碳点燃生成二氧化碳，一氧化碳和氧化铜加热生成二氧化碳和铜，氧化铜和碳高温生成铜和二氧化碳，选项正确。
故选D。
（2022湖北宜昌中考） 甲、乙、丙是初中化学常见的物质，且类别相同（单质、氧化物、酸、碱、盐）。图中“→”表示一种物质一步转化成另一种物质，部分反应物、生成物及反应条件未标出。下列说法与图示关系不符的是（ ）
A. 甲可以是硫酸
B. 甲可以是氢氧化钙
C. ①②③都可以是分解反应
D. ①②③都可以是置换反应
【答案】C
【解析】A、甲为硫酸，硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡和盐酸，则乙可以是盐酸，盐酸和硝酸银反应生成氯化银和硝酸，则丙可以是硝酸，硫酸和硝酸钡反应得到硫酸钡沉淀和硝酸，说法正确，不符合题意；
B、甲为氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钾反应生成碳酸钙和氢氧化钾，乙可以是氢氧化钾，氢氧化钾和氯化铵反应生成氯化钾、氨气和水，氨气溶于水得到氨水，丙可以是氨水，氢氧化钙和氯化铵反应得到氯化钙、氨气和水，也可得到氨水，说法正确，不符合题意；
C、若①②③都可以是分解反应，因甲可分解生成乙和丙，则甲不可能为单质、酸、碱、氧化物，若为盐，则甲分解得到乙和丙，而乙又分解生成丙，不存在这样的盐，说法不正确，符合题意；
D、甲可以是铁，铁和硫酸铜反应得到硫酸亚铁和铜，乙为铜，铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，故丙为银，铁和硝酸银反应得到银和硝酸亚铁，说法正确，不符合题意。
故选C。
（2022河南中考）甲、乙、丙的转化关系如图所示（“→”表示反应能一步实现，部分物质和反应条件已略去），则符合要求的甲、乙、丙依次为（ ）
A. CaO、Ca（OH）2、CaCO3
B. H2、H2O、H2O2
C. CuO、Cu（OH）2、CuSO4
D. C、CO2、H2CO3
【答案】A
【解析】A、CaO+H2O==Ca(OH)2，CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3 ↓+ H2O ，CaCO3 CaO+CO2↑，
符合题意；
B、2H2+O22H2O ，H2O无法反应生成H2O2，H2O2无法反应生成H2，不符合题意；
C、CuO无法反应生成Cu(OH)2、 Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O，CuSO4无法反应生成CuO，不符合题意；
D、C +O2CO2、CO2 + H2O = H2CO3，H2CO3无法反应生成C，不符合题意；
故选A。
（2023黑龙江齐齐哈尔真题）A~E是初中化学常见的物质，它们之间的关系如图所示。图中“一”表示两种物质间能发生化学反应，“→”表示两种物质间的转化关系（其中反应条件、部分反应物及生成物已略去）。
请回答下列问题：
（1）若A、B、C、D、E中都含有一种相同元素，A和B是组成元素相同的液体，D是黑色固体，写出A→B的基本反应类型_________________，D与E反应的化学方程式_________________（答一个即可）。
（2）若A、B、C、D、E为五种不同类别的物质，C广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产。写出D物质的化学式_________________，C与E反应的实验现象_________________，B物质的用途_________________（答一点即可）。
【答案】（1）①. 分解反应 ②. ##
（2）①. NaOH ②. 有大量气泡产生，固体逐渐溶解，形成无色溶液 ③. 人工降雨；灭火；制冷剂；气体肥料；化工产品的原料（合理即可）
【解析】（1）若A、B、C、D、E中都含有一种相同元素，A和B是组成元素相同的液体，且A能生成B，则A为过氧化氢、B为水；则物种物质中都含氧元素或氢元素，D是黑色固体，且B能转化为C，C能转化为D，E与C、D均能反应，而电解水生成氢气和氧气，氧气能转化为黑色的氧化铜或四氧化三铁，一氧化碳能还原氧化铜或四氧化三铁，且一氧化碳能与氧气反应，则C为氧气、D为氧化铜或四氧化三铁、E为一氧化碳。
A→B的反应为过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应；
D与E反应为一氧化碳还原氧化铜或四氧化三铁的反应，反应的化学方程式为或。
（2）若A、B、C、D、E为五种不同类别的物质，C广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产，则为碳酸钠，属于盐；C能转化为D，且C、D均能与E反应，而碳酸钠能与氢氧化钙反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，氢氧化钠属于碱，且碳酸钠、氢氧化钠均能与酸反应，则D为氢氧化钠，E为酸；则A、B分别为氧化物和单质，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则A为碳或氧气、B为二氧化碳。
D的化学式为NaOH；
C与E的反应为碳酸钠和酸反应生成钠盐、水和二氧化碳，则现象为有大量气泡产生，固体逐渐溶解，形成无色溶液；
B为二氧化碳，可用于灭火、人工降雨、制冷剂、气体肥料、化工产品的原料等。
（2023河南真题）弘扬红旗渠精神，走强国富民之路。20世纪60年代，河南林县(今林州市)人民在太行山上修成了“人工天河”红旗渠。他们就地取材，利用石灰石烧制生石灰，A~D是生石灰烧制和使用过程中涉及的部分物质，它们之间的转化关系如右图所示(“→”表示反应能一步实现，部分物质和反应条件已略去)，其中D在农业生产中常用于改良酸性土壤。
（1）C的化学式为_____；反应②所属的基本反应类型为_____。
（2）反应③的化学方程式为_____；B在生产或生活中的一种用途为_____。
【答案】（1）①. CaO ②. 化合反应（2）①. Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O ②. 作气体肥料或灭火等
【解析】A~D是生石灰烧制和使用过程中涉及的部分物质，A反应后生成B、C，C反应生成D，D能够与B反应重新生成A，则A为碳酸钙，B为二氧化碳，C为氧化钙，D为氢氧化钙。
（1）由分析可知，C为氧化钙，其化学式为CaO，故填CaO；
由分析可知MC为氧化钙，D为氢氧化钙，则反应②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，是两种物质生成一种新物质的反应，符合化合反应的特点，属于化合反应，故填化合反应。
（2）由分析可知，B为二氧化碳，D为氢氧化钙，则反应③是氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，故反应的化学方程式写为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；
由分析可知，B为二氧化碳，二氧化碳能够参与光合作用合成有机物，能够提高农作物的产量，可用作气体肥料，二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，可用来灭火，故填作气体肥料或灭火等。
（2023湖南益阳真题）科学家通过移走硅原子构成了两个汉字——“中国”。小明同学将初中常见的八种物质（A~H）连接成“中”字。其中 B 是常见的碱，俗称熟石灰，在农业上可与硫酸铜等配制波尔多液；A、B、C、D、E、F是六种不同类别的物质（物质类别包括单质、氧化物、酸、碱、盐、有机物）。（“→”表示一种物质可以通过一步反应转化为另一种物质，“—”表示相连的两种物质之间可以发生反应。反应条件、部分反应物和生成物已略去。）
（1）请写出 B 物质的化学式___________；
（2）请写出 F 转化为 E 的化学方程式_________________________________。
【答案】（1）Ca(OH)2
（2）（合理即可）
【解析】B 是常见的碱，俗称熟石灰，则B是氢氧化钙（碱）；A、B、C、D、E、F各是单质、氧化物、酸、碱、盐、有机物之一，B氢氧化钙能产生C，则C是碳酸钙（盐）；G与B氢氧化钙能反应，则G可以是二氧化碳；C碳酸钙反应产生H，H产生E，初中阶段碳酸钙能产生的产物主要是氯化钙、氧化钙、水和二氧化碳，四者之一能产生的E物质，属于单质、氧化物、酸、有机物之一，水能电解产生氢气，氢气属于单质，则H可以是水，E可以是氢气（单质）；F能产生G二氧化碳、E氢气，则F可以是盐酸（酸）；则AD属于氧化物、有机物之一，A产生G二氧化碳，则A可以是甲烷（有机物）；D氧化物产生H水，则D可以是氧化铜；带入验证，推断正确。
（1）根据分析，B是Ca(OH)2；
（2）根据分析，F可以是盐酸，E是氢气，则盐酸和铁反应产生氯化亚铁和氢气，方程式是（合理即可）。
知识梳理
燃烧
分解者分解
大气中
库
细胞呼吸
光合作用
细胞呼吸
煤、石油、天然气
枯枝落叶、
摄
植物
动物
尸体、粪便
等化石燃料
食
盐
碱
非金属氧化物
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第二十一讲：物质的循环和转化
自然界中的氧循环：
大气中的氧气来源于植物的 作用。大气中的氧气消耗的主要途径
是动植物的 作用、微生物分解动植物遗体、燃料的 、其他 反应(如铁生锈、食物的腐败)等。
光合作用方程式：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
呼吸作用方程式：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
自然界中的碳循环：
大气中的二氧化碳通过植物的 转变为 ，固定的碳以有机物的形式供给动、植物利用，同时呼吸作用、微生物的分解、燃料燃烧等方式释放二氧化碳返回大气，周而复始进行循环。
自然界中氧循环和碳循环的意义：使氧气和二氧化碳保持着相对平衡，从而使它们在空气中的含量保持相对稳定，维持整个生物圈中的碳氧平衡。
【典例1】（2023宁波模拟）自然界中碳循环、氧循环如图，下列说法正确的是（　　）
A．植物呼吸作用放出氧气
B．氧气只有通过燃烧才能参与碳循环
C．植物光合作用可以将大气中CO2全部吸收
D．碳、氧循环失衡会导致人类生存环境恶化
【对点训练1】（2023杭州模拟）氧气在自然界中存在非常广泛，并不断循环转化，如图是自然界中氧元素的部分循环示意图，下列与氧循环有关的说法正确的是（）
A．空气中的氧气的含量是稳定不变的
B．图中参与氧循环的各途径都是化学变化
C．氧元素在自然界中既有游离态，又有化合态
D．空气中氧气的浓度越高越有利于生物生存
1. 金属→金属氧化物→碱：如(
2. 非金属→非金属氧化物→酸：如(
一、两条纵线
1.金属、金属氧化物、碱之间的转化
(1)反应①通常是金属（部分）与氧气在一定条件下反应生成相应的金属氧化物。
(2)反应②通常是金属氧化物和 在一定条件下反应，生成金属和非金属氧化物(金属的冶炼)。
H 还原CuO CO还原CuO C还原CuO
化学方程式 H +CuOCu+H O CO+CuOCu+CO C+2CuO2Cu+CO ↑
装置图
装置特点 A．试管口略向 倾斜;B．通H 的导管伸至试管底部于CuO上方 因CO有 ，增加对尾气处理装置， 防止CO污染空气 A．试管口略向下倾斜； B. 反应需高温；
操作步骤 反应前需检验 。还原过程分四步：一通，二点，三撤， 四停 A.检查气密性；B.装药品固定试管; C.点燃;D.移导管,熄灭酒精灯。
实验现象 A.黑色CuO变成_ 色; B.试管口有_ 生成 A.黑色CuO变成_ 色; B.生成的气体使澄清石灰水变浑浊 A.黑色固体逐渐减少； B.有光亮红色固体生成； C.生成的气体使澄清石灰水变浑浊
(3)反应③通常是某些金属氧化物与 反应生成相应的可溶性 。
如:
(4)反应④通常是不溶性碱 生成 和 。
如:
2.非金属、非金属氧化物、酸之间的转化
反应⑥通常是非金属与 在一定条件下反应。
如:
反应⑦通常是非金属氧化物与 发生化合反应，生成相应的 (二氧化硅不溶于水)。
如:
反应⑧通常是不稳定的酸分解生成相应的 和 。
如：
二、四条横线
1. 金属+非金属→无氧酸盐， 反应⑨
2. 金属氧化物+非金属氧化物→含氧酸盐， 反应⑩
3. 酸+碱→盐+水, 反应⑤
4. 盐+盐→新盐+新盐, 反应
三、四条交叉斜线
1. 金属氧化物+酸→盐+水， 反应
2. 非金属氧化物+碱—→盐+水， 反应
3. 酸+盐→新酸+新盐, 反应
4. 碱+盐→新碱+新盐, 反应
四、两条弯线
1. 金属+盐→新金属+新盐， 反应
2. 金属+酸→盐+氢气, 反应
3. 其他物质间的相互转化
氧气、氧化物、酸、氢气、水：
碳与碳的化合物：
氢氧化钠、碳酸钠、氯化钠：
铁、铜及其化合物：
【典例2.1】（2023湖北宜昌真题）如图所示，“—”表示相连的两种物质能发生反应，“→”表示一种物质能转化成另一种物质，部分反应物、生成物及反应条件未标出。下列说法与图示关系不符的是（ ）
A. 甲不能是碱 B. 丙不能是单质
C. 甲乙可以都是氧化物 D. 甲乙丙可以是不同类别的物质
【对点训练2.1】（2023陕西真题）下图是初中四种常见物质之间的常见反应关系图，图中“——”表示相连的两种物质能反应，“→”表示两端的物质通过一步反应能转化。下列说法不正确的是（ ）
A. X一定是 B. Y可能是钠盐
C. X与Y不可能都是盐 D. X与Y反应能生成NaOH
【典例2.2】（2023云南真题）碳及其化合物存在如下转化关系：（“→”表示一种物质会一步转化成另一种物质）。下列有关说法错误的是（ ）
A. 由C转化为的过程中碳元素的化合价依次升高
B. 只能通过与反应转化
C. 通过与C反应转化为，化学方程式为
D. X可能是酸或盐
【对点训练2.2】（2022黑龙江龙东中考）下列物质间的转化关系，不能实现的是（ ）
A. H2O2→H2O→H2CO3
B. Mg→MgO→MgSO4
C. KCl→KNO3→K2SO4
D. Cu(OH)2→CuSO4→CuCl2
【典例2.3】（2023湖南邵阳真题） 已知A~H为初中化学常见的8种物质，已知A是无色无味的气体，且能使澄清石灰水变浑浊，C的溶液为蓝色；从物质类别来看，A和B属于同一类别，C和D属于同一类别，F和G属于同一类别，他们的相互关系如图所示。（物质类别是指：单质、氧化物、酸、碱、盐；“→”表示一种物质可以通过一步反应转化为另一种物质，“—”表示相连的两种物质之间可以发生反应；反应条件、部分反应物和生成物已略去）
（1）物质A的化学式______；
（2）B→C反应所属的基本反应类型是______；
（3）D→E反应的化学方程式______。
【对点训练2.3】（2023甘肃白银真题） A~G是初中化学常见的物质，其相互反应及转化关系如下图所示（部分反应条件省略）。已知A是易与人体血红蛋白结合的有毒气体，B是赤铁矿的主要成分，C是相对分子质量最小的氧化物，F是最轻的气体。
（1）G的化学式为_______。
（2）反应③的实验现象为_______。
（3）写出反应①的化学方程式_______。
（4）写出反应②的化学方程式_______，其基本反应类型是_______。
真题演练
（2022杭州模拟）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（　　）
A．都通过氧化反应释放出能量
B．都将其他形式的能转化为化学能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
（2022杭州）在利用黄铜（一种合金）制作机器零件的过程中会产生黄铜屑，经测定黄铜屑主要含Zn、ZnO、Cu和CuO。下列分析错误的是（　　）
A．将黄铜屑加入足量稀硫酸中，会有气泡产生
B．将黄铜屑加入足量稀硫酸中，黄铜屑会全部溶解
C．根据黄铜屑的成分，可确定黄铜中含有锌和铜两种金属
D．根据黄铜屑与足量稀硫酸反应的现象，可比较锌和铜的金属活动性强弱
（2022·湖州）下列物质间的转化不能实现的是（　　）
A．CO2 H2CO3 　 B．Fe2O3 Fe
C．S FeS D．CuOCu(OH)2
（2022绍兴模拟）如图所示是自然界中一个简单的碳循环过程，对于该过程理解正确的是（　　）
A．动植物的呼吸作用为地球大气提供了所有的二氧化碳
B．植物通过光合作用将大气中的碳元素转移到植物体内
C．植物体内的有机物只能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳
D．我国北方的冬天，许多树叶掉落，会导致大气中的二氧化碳明显增加
（2023天津真题）下图所示为甲、乙、丙、丁四种物质间的相互关系，涉及的反应均为初中化学常见反应(“—”表示相连的两种物质能反应，“→”表示通过一步反应能实现转化)，下列选项符合图示关系的是（ ）
选项 甲 乙 丙 丁
A
B
C
D
（2022湖北宜昌中考） 甲、乙、丙是初中化学常见的物质，且类别相同（单质、氧化物、酸、碱、盐）。图中“→”表示一种物质一步转化成另一种物质，部分反应物、生成物及反应条件未标出。下列说法与图示关系不符的是（ ）
A. 甲可以是硫酸
B. 甲可以是氢氧化钙
C. ①②③都可以是分解反应
D. ①②③都可以是置换反应
（2022河南中考）甲、乙、丙的转化关系如图所示（“→”表示反应能一步实现，部分物质和反应条件已略去），则符合要求的甲、乙、丙依次为（ ）
A. CaO、Ca（OH）2、CaCO3
B. H2、H2O、H2O2
C. CuO、Cu（OH）2、CuSO4
D. C、CO2、H2CO3
（2023黑龙江齐齐哈尔真题）A~E是初中化学常见的物质，它们之间的关系如图所示。图中“一”表示两种物质间能发生化学反应，“→”表示两种物质间的转化关系（其中反应条件、部分反应物及生成物已略去）。
请回答下列问题：
（1）若A、B、C、D、E中都含有一种相同元素，A和B是组成元素相同的液体，D是黑色固体，写出A→B的基本反应类型_________________，D与E反应的化学方程式_________________（答一个即可）。
（2）若A、B、C、D、E为五种不同类别的物质，C广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产。写出D物质的化学式_________________，C与E反应的实验现象_________________，B物质的用途_________________（答一点即可）。
（2023河南真题）弘扬红旗渠精神，走强国富民之路。20世纪60年代，河南林县(今林州市)人民在太行山上修成了“人工天河”红旗渠。他们就地取材，利用石灰石烧制生石灰，A~D是生石灰烧制和使用过程中涉及的部分物质，它们之间的转化关系如右图所示(“→”表示反应能一步实现，部分物质和反应条件已略去)，其中D在农业生产中常用于改良酸性土壤。
（1）C的化学式为_____；反应②所属的基本反应类型为_____。
（2）反应③的化学方程式为_____；B在生产或生活中的一种用途为_____。
（2023湖南益阳真题）科学家通过移走硅原子构成了两个汉字——“中国”。小明同学将初中常见的八种物质（A~H）连接成“中”字。其中 B 是常见的碱，俗称熟石灰，在农业上可与硫酸铜等配制波尔多液；A、B、C、D、E、F是六种不同类别的物质（物质类别包括单质、氧化物、酸、碱、盐、有机物）。（“→”表示一种物质可以通过一步反应转化为另一种物质，“—”表示相连的两种物质之间可以发生反应。反应条件、部分反应物和生成物已略去。）
（1）请写出 B 物质的化学式___________；
（2）请写出 F 转化为 E 的化学方程式_________________________________。
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