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课时训练(二十四)　物质间的循环和转化
基础过关
1. 下列离子能在 pH=1 的无色溶液中大量共存的是 (　　)
A.Ba2+、S、Cl-、Na+ B.Mg2+、S、Al3+、N
C.OH-、K+、N、Ba2+ D.Na+、C、Ca2+、Cl-
2.(2025龙东)下列物质间的转换关系,能一步实现的是 (　　)
A.C→CO→CaCO3 B.KCl→KNO3→K2SO4
C.H2O2→H2O→O2 D.Fe→Fe2O3→FeSO4
3.“碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环,下列用科学学科观点分析“碳、氧循环”的说法中,不正确的是 (　　)
A.变化观:碳、氧循环能体现自然界中的物质循环
B.微粒观:碳、氧循环过程能使自然界中的氧原子总数保持不变
C.守恒观:碳、氧循环过程中各元素守恒,其化合价不变
D.平衡观:碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
4.以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制氢气的过程如图K24-1所示,下列叙述正确的是 (　　)
图K24-1
①过程Ⅰ中能量转化形式是太阳能转化为化学能
②过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑
③该过程总反应为2H2OO2↑+2H2↑
④铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
5.(2025杭州滨江一模)我国有多位航天员生活在空间站。氧气、水、食物等是维持航天员驻留空间站的必要物质。为提高物质的利用率,目前空间站通过如图K24-2所示途径实现物质循环利用。
图K24-2
(1)由图可知,目前空间站通过物质循环获得水的途径共有　　　　条,其中尿液净化时,除了除去多余的无机盐外,还必须除去尿液中的　　　　　　等代谢废物。
(2)为实现氧的循环,目前空间站内利用氢气和航天员呼出的二氧化碳,在一定条件下转化为　　　　。
(3)目前空间站还不能成为完全实现物质循环、能量流动的生态系统,请分析原因:　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升
6.(2025威海)如图K24-3是工业上用“双碱法”脱硫处理SO2废气的过程。下列说法不正确的是 (　　)
图K24-3
A.该工艺可减少酸雨的形成
B.理论上该工艺生产过程无须补充NaOH
C.过程Ⅰ发生的是复分解反应
D.过程Ⅱ反应前后原子的种类和数目不变
7.(2025绍兴二模)春晚《秧BOT》火爆全网。小科利用化学物质建构的“机器人转手帕”模型如图K24-4。其中①~⑤分别是H2SO4、Ca(OH)2、MgCl2、CuO、Fe五种物质中的一种。已知①是单质,相邻物质间能发生化学反应。下列说法正确的是 (　　)
图K24-4
A.①与HCl反应后的溶液呈蓝色
B.②一定是CuO
C.④与NaOH反应后溶液中一定存在Na+和Cl-
D.⑤的浓溶液具有挥发性
8.(2025天津)我国科研人员研制出新型催化剂,在催化剂作用下,二氧化碳可以转化为汽油,主要转化过程如图K24-5所示。
图K24-5
(1)已知反应Ⅰ中生成物为一氧化碳和水,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(2)下列关于该转化过程的说法正确的是　　　　(填字母)。
A.反应Ⅰ属于置换反应
B.反应Ⅱ产物(CH2)n中C、H质量比为6∶1
C.这个过程实现了从无机物到有机物的转化
D.催化剂在化工生产中具有重要作用
(3)按如图所示将176 kg CO2转化为C8H10(汽油的成分之一),整个过程中若有70%的CO2转化为C8H10,理论上可生成C8H10的质量为　　　　kg。
(4)结合上述转化过程,从反应物和生成物两个方面说明该研究成果的意义: 　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　。
教师详解详析
1.B　2.C　3.C
4.D　[解析]①过程Ⅰ中四氧化三铁分解生成氧化亚铁和氧气,能量转化形式是太阳能转化为化学能。②过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑。③过程Ⅰ中四氧化三铁分解生成氧化亚铁和氧气,过程Ⅱ是氧化亚铁和水在一定条件下生成四氧化三铁和氢气,整个反应可看作水在催化剂的催化作用及太阳能作用下分解为氢气和氧气,该过程总反应为2H2OO2↑+2H2↑。④铁氧化合物循环制H2,四氧化三铁循环使用,整个反应可看作水在太阳能作用下分解为氢气和氧气,且氢气和氧气在不同阶段生成,其具有节约能源、产物易分离等优点。故①②③④说法均正确。
5.(1)3　尿素、尿酸
(2)甲烷和水
(3)空间站内没有生产者
6.C　[解析]该工艺可减少酸雨的形成,因为SO2被转化为亚硫酸钠最终转化为硫酸钙;理论上该工艺生产过程无须补充NaOH,因为NaOH可以循环利用;SO2和NaOH反应生成Na2SO3和H2O,不是复分解反应;过程Ⅱ反应前后原子的种类和数目不变,因为是化学反应,遵循质量守恒定律。
7.C　[解析]由图分析可知,①是铁,④是氯化镁,⑤是硫酸,②③分别是氢氧化钙、氧化铜中的一种。铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应后的溶液呈浅绿色;②不一定是CuO,也可能是Ca(OH)2;④是氯化镁,氯化镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,则④与NaOH反应后的溶液中一定存在Na+和Cl-;⑤是硫酸,⑤的浓溶液具有吸水性,不具有挥发性。
8.(1)CO2+H2CO+H2O
(2)BCD　
(3)37.1
(4)吸收和利用CO2;生成汽油,减少使用化石燃料(合理即可)
[解析](1)根据题目信息,反应Ⅰ是二氧化碳和单质X在催化剂作用下生成一氧化碳和水,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,反应物二氧化碳中含有碳、氧元素,生成物一氧化碳和水中含有碳、氢、氧元素,所以单质X为H2,反应的化学方程式为CO2+H2CO+H2O。(2)反应Ⅰ中的生成物是两种化合物,不符合“单化换单化”的特点,不属于置换反应;反应Ⅱ产物(CH2)n中C、H质量比为(12×n)∶(1×2×n)=6∶1;二氧化碳是无机物,汽油是有机物,这个过程实现了从无机物到有机物的转化;催化剂在化工生产中可以改变化学反应速率,在化工生产中具有重要作用。
(3)转化为C8H10的二氧化碳中碳元素的质176 kg×70%×=33.6 kg,由质量守恒定律可知,化学反应前后元素的质量不变,则理论上可生成C8H10的质量为33.6 kg÷（）× 100%=37.1 kg。(4)从反应物方面,二氧化碳是导致温室效应的主要气体之一,该研究以二氧化碳为原料,吸收和利用CO2,减少了二氧化碳的排放;从生成物方面,将二氧化碳转化为汽油,汽油是一种燃料,为能源利用提供了新的途径,缓解了能源危机。

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