备战2021年中考科学精讲精练专题36:元素的循环和物质的转化(含答案解析)
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1、专题专题 3636 元素的循环和物质的转化元素的循环和物质的转化 【知识点回顾】【知识点回顾】 一、自然界中的碳循环、氧循环一、自然界中的碳循环、氧循环 考点考点1 知道自然界中碳循环的主要途径知道自然界中碳循环的主要途径 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, 同时又通过呼吸作用、微生物的分解、燃料燃烧等方式释放二氧化碳返回大气,周而复始地进行着循环。 考点考点2 知道自然界中氧循环的主要途径知道自然界中氧循环的主要途径 大自然中氧气的含量会随着生物的_和物质的_等而减少,但又随着植物的_而 增加,周而复始地进行着循环。 产生氧气的主要途径:_。
2、消耗氧气的主要途径:动、植物的呼吸作用;燃料燃烧;微生物分解动、植物遗体;其他氧 化反应(如:生锈、食物腐败)。 二、物质间的相互转化二、物质间的相互转化 考点 3 说明金属、金属氧化物、碱之间的转化关系;说明非金属、非金属氧化物、酸之间的转化关系 1金属_碱,如:CaCaOCa(OH)2。 2非金属_酸,如:CCO2H2CO3。 3物质间的相互转化 注意:(1)极少数非金属氧化物不与碱起反应,如 CO 等。 (2)根据物质之间的相互转化关系图可查找各类物质的主要化学性质。 (3)根据物质之间的相互转化关系图可查找各类物质的可能制法。 考点 1 光合作用 有机物 考点 2 呼吸 燃烧 光合作用
3、 植物光合作用 考点 3 1.金属氧化物 2.非金属氧化物 【例题精析】【例题精析】 例 1 (2019台州)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 B实现转化,可通至氯化钠溶液 C实现转化,可加入碳酸钙粉末 D实现转化,可加入氢氧化钾溶液 【解答】解: A、氢氧化钠和二氧化碳之间不能相互转化。正确; B、实现转化,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠,所以可通入到氢氧化钠溶液而非氯化钠。 错误; C、氢氧化钠转化为碳酸钠,需要通入二氧化碳或者某些可溶性碳酸盐,但是不能是难溶性的碳酸钙粉 末。错误; D、碳酸钠
4、转化为氢氧化钠,可以加入氢氧化钙或者氢氧化钡等,但是不能加入氢氧化钾。错误; 故选:A。 例 2 (2018金昌)下列变化,能通过加盐酸一步反应实现的是( ) AgNO3HNO3Fe2O3FeCl2CuCuCl2Cu(OH)2CuCl2FeFeCl3 A B C D 【解答】解:硝酸银溶液能与盐酸反应生成氯化银沉淀和硝酸,能通过加盐酸一步反应实现。 Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水,不能生成 FeCl2,不能通过加盐酸一步反应实现。 Cu 与稀盐酸不反应,不能通过加盐酸一步反应实现。 Cu(OH)2与稀盐酸反应生成 CuCl2和水,能通过加盐酸一步反应实现。 Fe 与稀盐酸反应生成氯化亚铁
5、溶液和氢气,不能生成 FeCl3,不能通过加盐酸一步反应实现。 故能通过加盐酸一步反应实现。 故选:C。 例 3 (2018杭州)如图为氢气还原氧化铜的实验装置图,下列有关分析正确的是( ) A装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了利于通入氢气 B在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气 C待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管 D该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验 【解答】解:A装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了防止水冷凝水回流,炸裂试管,故错误; B在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气,以防加热时发生爆炸,故正确; C实验结束后,先停止通氢再熄灭酒
6、精灯,要继续通氢气至试管冷却为止,目的是防止生成的铜再次 被氧化,故错误; D氢气无毒,而一氧化碳有毒不能直接排放到空气中,而该装置无尾气处理装置,故错误。 故选:B。 例 4 (2018台州)电脑芯片的制作要用到高纯度的硅。目前广泛采用石英砂(主要成分是 SiO2)为原料 制取,其中一步反应为:SiO2+2C 高温 Si+2CO对该反应分析正确的是( ) A该反应属于置换反应 B碳发生了还原反应 C碳元素化合价由 0 价变为+4 价 D该反应利用了 CO 的还原性 【解答】解:A、该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置 换反应,故选项说法正确。 B、碳夺取
7、了二氧化硅中的氧,发生了氧化反应,故选项说法错误。 C、 碳属于单质, 故碳元素的化合价为 0; 一氧化碳中氧元素显2 价, 碳元素显+2 价; 故选项说法错误。 D、碳夺取了二氧化硅中的氧,发生了氧化反应,具有还原性,故选项说法错误。 故选:A。 例 5 (2018台州)下列选项所示的物质转化均能一步实现的是( ) AFe 2Fe 2O3 2Fe(OH) 3 BCuO 24CuSO 4 稀 CuCl2 CS 2SO 2 2H 2SO4 DCO2 Na 2CO3 ()2NaOH 【解答】解:A、铁和氧气能反应生成氧化铁,氧化铁不能一步反应生成氢氧化铁,错误; B、氧化铜能与硫酸反应生成硫酸铜,
8、硫酸铜不能与盐酸反应生成氯化铜,错误; C、硫能与氧气反应生成二氧化碳,二氧化硫与水反应生成的是亚硫酸,错误; D、二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠,碳酸钠能与氢氧化钙反应生成氢氧化钠,正确; 故选:D。 例 6 (2020宁波)铁的化合物有广泛用途,如碳酸亚铁(FeCO3)可作补血剂。某硫酸厂产生的炉渣中除 了有 Fe2O3、FeO,还有一定量的 SiO2兴趣小组利用炉渣尝试制备 FeCO3,其流程如图: 【已知:Fe+Fe2(SO4)33FeSO4;SiO2不溶于水,也不与稀硫酸反应】 (1)操作的名称是 过滤 。 (2)溶液 A 中的溶质除 H2SO4外,还存在 硫酸铁、硫酸亚铁 。
9、(3)上述流程中生成固体 c 的化学方程式 FeSO4+Na2CO3Na2SO4+FeCO3 。 【解答】解: (1)操作的名称是过滤,通过过滤把液体和固体分离。 故填:过滤。 (2)溶液 A 中的溶质除 H2SO4外,还存在硫酸铁和硫酸亚铁,是因为加入的是过量的稀硫酸,即完全 反应后硫酸有剩余,稀硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水,和氧化亚铁反应生成硫酸亚铁和水,因此溶 液中还含有硫酸铁和硫酸亚铁。 故填:硫酸铁、硫酸亚铁。 (3)上述流程中生成固体 c 是碳酸亚铁,是因为硫酸亚铁和碳酸钠反应生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠,反 应的化学方程式:FeSO4+Na2CO3Na2SO4+FeCO3。 故填:
10、FeSO4+Na2CO3Na2SO4+FeCO3。 例 7 (2020杭州)医用消毒酒精为 75%的乙醇溶液,化工生产中可用 A(主要成分的化学式为 C8H18)作 原料,经以下流程制取乙醇: (1)步骤的转化属于 化学 (选填“化或“物理” )变化。 (2)步骤是乙烯和含两种元素的化合物 B 发生化合反应,则 B 中所含元素是 氢元素、氧元素 。 【解答】解: (1)步骤的 C8H18转化成乙烯,是化学变化。 故填:化 (2)步骤是乙烯和含两种元素的化合物 B 发生化合反应,由质量守恒定律可知,B 中所含元素是氢 元素、氧元素。 故填:氢元素、氧元素。 例 8 (2020金华) “飞花令”是
11、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:HClH2O 乙同学:HClH2O 乙同学在方框中应填物质的化学式是 Ca(OH)2 (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:BaOBa(OH)2BaSO4 下列能使丁同学获胜的方案有 BC (填字母)
12、。 ABaOBaSO4Ba(OH)2BaCO3 BBaOBaCl2Ba(NO3)2BaSO4 CBaOBa(OH)2BaCO3BaCl2Ba(NO3)2BaSO4 DBaOBaCl2BaCO3Ba(NO3)2Ba(OH)2BaSO4 【解答】解: (1)水和氧化钙反应生成氢氧化钙,乙同学在方框中应填物质的化学式可以是 Ca(OH)2。 故填:Ca(OH)2。 (2)A硫酸钡不能转化成氢氧化钡,该选项不符合题意; B氧化钡和盐酸反应生成氯化钡和水,氯化钡和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钡,硝酸钡和硫酸 钠反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠,该选项符合题意; C氧化钡和水反应生成氢氧化钡,氢氧化钡和二氧化
13、碳反应生成碳酸钡和水,碳酸钡和盐酸反应生成 氯化钡、水和二氧化碳,氯化钡和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钡,硝酸钡和硫酸钠反应生成硫酸 钡沉淀和硝酸钠,该选项符合题意; D硝酸钡不能转化成氢氧化钡,该选项不符合题意。 故填:BC。 例 9 (2020衢州)如图所示,是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图。 (1)写出图中“?”处物质的化学式 CuO 。 (2)要一步实现图中“CuCu2+”的转化,可将铜加入适量的某种盐溶液中,则该溶液的溶质是 硝 酸银 。 (3)根据图中的转化关系,利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。请设计一个实验方案,要求写出主 要操 作步骤及所需要的试剂 在硝酸铜溶
14、液中加入氢氧化钠溶液,过滤、洗涤沉淀,向沉淀中加入适量稀硫 酸,充分反应后蒸发结晶 。 【解答】解: (1)图中“?”处物质是+2 价铜元素,与氧元素结合生成的氧化物是氧化铜,氧化铜中氧 元素化合价是2,根据化合物中元素化合价代数和为零可知,氧化铜的化学式是 CuO。 故填:CuO。 (2)要一步实现图中“CuCu2+”的转化,可将铜加入适量的某种盐溶液中,则该溶液的溶质是硝酸 银,是因为硝酸银和铜反应生成硝酸铜和银。 故填:硝酸银。 (3)实验方案:在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液,过滤、洗涤沉淀,向沉淀中加入适量稀硫酸,充分 反应后蒸发结晶得到硫酸铜晶体。 故填:在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶
15、液,过滤、洗涤沉淀,向沉淀中加入适量稀硫酸,充分反应后蒸 发结晶。 例 10 (2020杭州) 一种制备氢氧化镁的生产流程如图所示, MgCl2和 NaOH 按恰好完全反应的比例加料。 (1)写出步骤 c 中发生反应的化学方程式: MgCl2+2NaOHMg(OH)2+2NaCl 。 (2)x 280 。 (3)过滤得到的粗产品还要经过洗涤,洗涤时主要除去的杂质是 氯化钠 。 (4)如图流程中若用下列物质代替氢氧化钠,也能制得氢氧化镁的是 。 盐酸 氯化钙 氨水 硫酸镁 【解答】 解: (1) 步骤 c 中氯化镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠, 发生反应的化学方程式: MgCl2+2N
16、aOHMg(OH)2+2NaCl。 故填:MgCl2+2NaOHMg(OH)2+2NaCl。 (2)根据题意有: 每分钟反应的氯化镁质量:332.5g/L0.1L33.25g, MgCl2+2NaOHMg(OH)2+2NaCl, 95 80 33.25g xg/L0.1L 95 33.25 = 80 /0.1, x280。 故填:280。 (3)过滤得到的粗产品还要经过洗涤,洗涤时主要除去的杂质是反应生成的氯化钠。 故填:氯化钠。 (4)如图流程中若用下列物质代替氢氧化钠,也能制得氢氧化镁的是氨水,是因为氨水是碱,能和氯化 镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化铵。 故填:。 例 11 (2020湖州)
17、一水硫酸四氨合铜的化学式为Cu(NH3)4SO4H2O,是一种高效、安全的杀菌剂。 它在乙醇水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线如图甲所示。小明在实验室以氧化铜为 主要原料合成该物质,他设计的合成路线如图乙所示: (1)溶液 A 中一定存在的溶质为 硫酸铜 。 (2)溶液 B 中含硫酸四氨合铜, “一系列操作”是指向溶液 B 中加入适量 乙醇 、过滤、洗涤、干燥 等。 【解答】解: (1)溶液 A 中一定存在的溶质有稀硫酸和氧化铜反应生成的硫酸铜。 故填:硫酸铜。 (2)由图甲可知,一水硫酸四氨合铜不溶于乙醇,溶液 B 中含硫酸四氨合铜, “因此一系列操作”是指 向溶液 B 中加入适量
18、乙醇、过滤、洗涤、干燥等。 故填:乙醇。 例 12 (2019衢州)某 KCl 固体样品中含有少量 CaCl2杂质,实验室提纯氯化钾的流程如图。 (氯化钾溶解 度受温度影响较小) (1)沉淀 a 是 碳酸钙 。 (2)操作是 。 冷却热饱和溶液 蒸发结晶 (3)若 KCl 固体样品中还含有少量杂质 K2SO4,小科认为提纯该样品只要在上述方案基础上增加一步 实验:在“加入过量 K2CO3溶液”与“过滤”操作之间,加过量的硝酸钡溶液。小江认为这种方案不合 理,会导致所得 KCl 固体中含有新的杂质,新杂质是 硝酸钾和硝酸钡 。 【解答】解: (1)氯化钙和碳酸钾反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾,所以沉
19、淀 a 是 碳酸钙。 (2)由于溶液 C 为氯化钾和氯化氢的混合溶液,目的得到氯化钾,所以为方便和简单,操作 I 是蒸发结 晶。故选:。 (3)若 KCl 固体样品中还含有少量杂质 K2SO4,小科认为提纯该样品只要在上述方案基础上增加一步 实验:在“加入过量 K2CO3溶液”与“过滤”操作之间,加过量的硝酸钡溶液。由于硝酸钡和碳酸钾反 应生成硝酸钾和碳酸钡,同时硝酸钡是过量,所以会导致所得 KCl 固体中含有新的杂质,新杂质是生成 的硝酸钾和过量的硝酸钡,所以不合理。 故答案为: (1)碳酸钙。 (2)。 (3)硝酸钾和硝酸钡。 【习题巩固】【习题巩固】 一选择题(共一选择题(共 10 小题
20、)小题) 1 “五水共治”大大美化了河道环境,某学校实验室排出的废水中含有 Ag+、Ba2+和 NO3 三种离子,该校 实验小组设计实验从该废水中回收银,并得到副产品碳酸钡固体,操作步骤和实验结果如图: 已知滤液 B 中只含有一种溶质,则下列说法不正确的是( ) A蓝色沉淀是 Cu(OH)2 B乙一定是氢氧化钡 C若丙是 K2CO3,滤液 C 结晶后可以作为化学肥料 D若得到 19.7g 碳酸钡,则证明原废水中含有 13.7g 钡 【解答】解:A、蓝色沉淀是氢氧化钡和硝酸铜反应生成的氢氧化铜,该选项说法正确; B、滤液 B 中只含有一种溶质,乙中一定含有钡离子和氢氧根离子,因此乙是氢氧化钡,该
21、选项说法正 确; C、若丙是 K2CO3,碳酸钾和硝酸钡反应生成碳酸钡沉淀和硝酸钾,滤液 C 结晶后得到硝酸钾,可以作 为化学肥料,该选项说法正确; D、若得到 19.7g 碳酸钡,则钡离子质量:19.7g 137 197 =13.7g,由于加入的乙是氢氧化钡溶液,则原废水 中的钡离子质量小于 13.7g,该选项说法不正确。 故选:D。 2下列各组所示的化学变化中,不可能实现的是( ) ACu 加硫酸钠溶液 E 加烧碱溶液 F CuO BFe2(SO4)3 加氯化钡溶液 滤液 X 加烧碱溶液 沉淀 Y 加硫酸 Fe2(SO4)3 CCuO 通氢气 R 加硝酸银溶液 滤液 J 加烧碱溶液 Cu(
22、OH)2 DBaCO3 加盐酸 M 加硝酸银溶液 滤液 Q 加碳酸钠溶液 BaCO3 【解答】解:A、由于钠的活泼性大于铜,铜与硫酸钠不发生反应,故 A 变化不能实现; B、硫酸铁与氯化钡反应生成了硫酸钡沉淀和氯化铁,氯化铁与氢氧化钠反应生成了氢氧化铁,氢氧化 铁与稀硫酸反应生成了硫酸铁,故 B 变化能实现; C、氧化铜通入氢气在加热时生成了铜和水,铜与硝酸银反应生成了硝酸铜和银,硝酸铜能与氢氧化钠 反应生成了氢氧化铜蓝色沉淀,故 C 变化能实现; D、碳酸钡和稀盐酸反应生成了氯化钡、二氧化碳和水,氯化钡与硝酸银反应生成了氯化银白色沉淀和 氯化钡,氯化钡与碳酸钠反应生成了碳酸钡沉淀。故 D 变
23、化能实现。 故选:A。 3火柴头原本是一种不被磁铁吸引的物体,但火柴烧过后,却能被磁铁吸引,原因是很多火柴头用氧化铁 着色,点燃后会与木棒中的碳反应产生四氧化三铁和二氧化碳,由此作出的推断不合理的是( ) AFe3O4与 Fe2O3磁性不同,体现他们物理性质不同 BFe3O4中铁的质量分数大于 Fe2O3 C火柴头燃烧的方程式为 C+O2+6Fe2O3 点燃 4Fe3O4+CO2 D火柴头不被磁铁吸引的是因为不易被磁化 【解答】解:A、磁性属于物理性质,Fe3O4与 Fe2O3磁性不同,体现他们的物理性质不同,故选项说法 正确。 B、在 Fe2O3、Fe3O4中,将化学式变形得 FeO1.5、
24、FeO1.3,其它原子的相对质量之和越小的,在该化合 物中铁元素的质量分数就越大,变形后 FeO1.3中其它原子的相对质量之和越小,则 Fe3O4中铁的质量分 数大于 Fe2O3,故选项说法正确。 C、很多火柴头用氧化铁着色,点燃后会与木棒中的碳反应产生四氧化三铁和二氧化碳,反应的化学方 程式为 C+6Fe2O3 点燃 4Fe3O4+CO2,故选项说法错误。 D、火柴头原本是一种不被磁铁吸引的物体,火柴头不被磁铁吸引的是因为不易被磁化,故选项说法正 确。 故选:C。 4甲乙丙有如图所示的转化关系( “”表示反应一步实现,部分反应物和反应条件略去) ,下列各组物质 按照甲乙丙的顺序不符合要求的是
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