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第二十四讲、物质的转化元素的循环化学方程式的计算知识点一、铜和氧化铜之间的转化实验（1）实验步骤和实验现象：①用坩埚钳夹着铜片在酒精灯的外焰上加热。现象：发现紫红色铜片变成了黑色。铜的表面生成了氧化铜。②把在酒精灯外焰上加热后的铜片，马上插入酒精(乙醇)中。现象：铜片表面又由黑色变成了紫红色。（2）实验结论：在这个过程中，铜在加热的条件下能和空气中的氧气结合形成黑色的氧化铜，铜片表面生成的黑色氧化铜马上和酒精(乙醇)反应又转化成了铜。（3）注意事项：铜一定要在酒精灯的外外焰上加热，不要使铜碰到酒精灯的灯芯。因为在铜的表面生成的氧化铜与酒精灯的内焰或灯芯接触，实质上是和还没有燃烧的酒精(乙醇)蒸气接触，会使已经生成的氧化铜又被酒精还原成铜。（4）实验小结：①氧气在加热的条件下能和铜结合生成氧化铜。金属获得氧的过程被称为金属的氧化(oxidation)。②酒精能与灼热的氧化铜反应从氧化铜中夺取氧，使氧化铜转化为铜。金属氧化物失去氧的过程被称为金属氧化物的还原(deoxidation)。2、使铁的表面形成氧化层保护膜实验铁片放在浓硝酸、浓硫酸中，没有气体放出，这是因为铁在浓硝酸、浓硫酸中生成了铁的氧化物，正是这层致密的氧化膜保护了铁，使铁不能与酸反应生成氢气。但将铁片放在稀硫酸中，则有气体放出，即生成了氢气。绝大部分金属都能在一定条件下与氧气化合生成金属的氧化物，但一些不活泼的金属如：金、铂等，很难和氧化合生成氧化物。金属还能和某些能提供氧的物质如：硝酸、浓硫酸等反应，生成金属氧化物。3、氢气还原氧化铜实验（1）实验步骤：在干燥的硬质试管里铺一薄层黑色氧化铜粉末，固定在铁架台上，通入氢气，待空气排尽后，加热氧化铜。反应完成后停止加热，再继续通入一会儿氢气，直到试管冷却。（2）实验装置：（3）实验现象：黑色的氧化铜变成紫红色，试管口有水珠生成。（4）注意事项：①试管口应略向下倾斜，防止反应过程中生成的水流到试管底部使试管破裂；②氢气的导入管要伸到试管的底部；③反应开始前要先通入氢气，以排尽试管中的空气；当反应完成时，要先停止加热，继续通入氢气，直到试管冷却，再停止通入氢气，以防止生成的灼热的铜又被空气中的氧气氧化成氧化铜。（5）实验结论：氢气在加热的条件下能从氧化铜中夺取氧，使氧化铜转化为铜。一氧化碳、碳、镁、铝等同样能在加热的条件下从氧化铜等氧化物中夺取氧，使氧化铜等氧化物转化为金属单质。有关的化学方程式为：氧化铜和氢气氧化铜和一氧化碳氧化铜和碳氧化铜和镁氧化铁和一氧化碳知识点二、单质、氧化物、酸之间的转化1、酸雨形成的模拟实验步骤：在燃烧匙里放入少量硫粉，加热，直到燃烧，然后把燃着硫的燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶，等燃烧停止后，小心地闻一下气体的气味，，然后立即向瓶内倒入少量水，振荡，加入几滴石蕊试液测定溶液的酸碱性。2、实验现象：（1）有无色、有刺激性的气体生成；（2）石蕊试液变成红色。3、实验原理：有关的化学方程式为：4、实验结论：根据硫、二氧化硫和亚硫酸之间的转化，我们可以看到非金属、非金属氧化物和对应的酸之间一般有如下的转化规律：某些非金属氧化物并不能直接与水反应，如：二氧化硅(沙子的主要成分)就不能与水直接反应生成硅酸。知识点三、单质、氧化物、碱之间的转化金属、金属氧化物和对应的碱之间一般有如下的转化规律：但只有少部分金属氧化物能直接与水反应生成对应的碱，如：氧化钠与水反应生成氢氧化钠、氧化钙与水反应生成氢氧化钙。而大部分金属氧化物并不能直接与水反应生成对应的碱，这些氧化物可以先与酸反应生成盐溶液，盐溶液再与可溶性的碱溶液反应生成对应碱的沉淀。有关的化学方程式为：NaO＋H2O=2NaOHCaO＋H2O=Ca(OH)2CuO＋H2SO4=CuSO4＋H2OCuSO4＋2NaOH=Na2SO4＋Cu(OH)2↓知识点五、根据化学反应方程式的简单计算1、化学方程式的表示意义化学方程式表示的意义：以“S＋O2SO2”反应为例：（1）宏观含义：硫与氧气在点燃的条件下生成二氧化硫。（2）微观含义：1个硫原子与1个氧分子点燃时生成1个二氧化硫分子。（3）质量比：每32份质量的硫跟32份质量的氧气完全反应，生成64份质量的二氧化硫。2、根据化学方程式计算一般步骤（1）根据题意设未知量（用x、y等字母来表示）；（2）写出配平了的化学方程式；（3）求出有关物质间的质量比，并写出相应化学式的下边；（4）把已知量和x、y等写在相应质量比的下边；（5）列出比例式，求未知量x、y；（6）简明地写出答案。3、气体参加反应或求气体体积的计算在初中阶段，根据化学方程式计算时都是计算质量关系。若有一定体积的气体参加反应，则先要将它换算成气体的质量；若要求出待求物气体的体积数，则要将已求出的气体质量换算成体积。气体的体积（V）与气体的质量（m）的换算关系为：m(g)＝V(L)×ρ(g/L)（ρ为气体的密度）4、根据化学方程式进行计算时常犯的错误（1）不认真审题，答非所问；（2）元素符号或化学式写错；（3）化学方程式没有配平；（4）相对分子质量计算错误；（5）同一种物质不用相同的单位；（6）把不纯物当成纯净物。5、有关含杂质问题的计算方法化学方程式中进行的计算，各物质都被理想化为纯净物，而实际的生产或科学实验中纯净物是不存在的，这就需要把不纯的反应物换算成纯净物后才能进行化学方程式的计算，而计算出的纯净物也要换算成实际生产或实验中的不纯物。有时还要考虑生产或科学实验中的消耗。这些辅助性的计算也是不可缺少的重要环节。有关不纯物质的质量的计算方法：先把不纯的反应物和生成物的质量换算成纯净物的质量，然后才能代入化学方程式进行计算。纯物质的质量＝不纯物质的总质量×纯度＝不纯物质的总质量×（1－杂质的质量分数）不纯物质的总质量＝纯物质的质量÷纯度。例题：含碳酸钙90%的石灰石(杂质不和酸反应)10克跟足量的盐酸反应，可产生二氧化碳多少克?解：设可生产二氧化碳的质量为xCaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑1004410×90%克x答：可产生二氧化碳3.96克。6、化学计算的解题思路（1）审题：认真阅读题目，反复推敲关键字句，准确理解题意。（2）析题：运用所学知识剖析题目，理清层次，挖掘隐含信息，排除干扰条件，分析已知和待求。明确物质间的关系，寻找解题突破口。（3）解题：解题时要做到思路清楚，方法正确，步骤明晰，计算准确，书写规范。（4）难题：检查所用条件是否符合题意，是否全部解出所要求的问题，单位是否统一，计算是否正确等。练习一、选择题1．电解水得到的氢气和氧气的质量比是（）A．2:1B．4:8C．1:8D．1:162．电解54克水，可得到氢气（）A．6克B．3克C．1.5克D．8克3．化学反应：A+2B=C+D，5.6克A跟7.3克B恰好完全反应，生成12.7克C。现要制得0.4D，则所需A的质量为（）A．5.6克B．11.2克C．14.6克D．无法计算4．铝在氧气中燃烧，生成三氧化二铝，在反应中，铝、氧气、三氧化二铝的质量比（）A．27:32:102B．27:16:43C．4:3:2D．9:8:175．用氢气还原+2价金属氧化物a克，得到金属b克，则该金属的原子量是（）A．16b/（a—b）B．4（a—b）/bC．4b/（a—b）D．b/16（a—b）6．质量相同的下列金属分别与足量盐酸反应时，产生氢气最多的是（）A．MgB．AlC．ZnD．Fe7．铝在氧气中燃烧生成三氧化二铝，在这个反应中，铝、氧气、三氧化二铝的质量比是（）A．27：32：102B．27：24：43C．4：3：2D．108：96：2048．4克氧气可跟（）克氢气完全反应。A．1B．0.5C．2D．49．3克镁在足量的氧气中完全燃烧，可得氧化镁（）克A．10B．6C．5D．1210．在化学反应中，6克与足量的反应后，得34克，则化合物中，A、B两元素质量比（）A．17：4B．14：3C．14：7D．14：1711．用铝和铁分别和足量的稀硫酸反应，都得到2克氢气，则消耗铝和铁的质量比为（）A．1：1B．27：28C．9：28D．3：212．2.3克钠、2.4克镁、2.7克铝分别与足量的盐酸反应，按钠、镁、铝的顺序得到氢气的质量比为（）A．1：2：3B．1：1：1C．2：3：1D．3：2：113．相同质量的钠、镁、铝、铁分别跟足量的稀硫酸反应，生成氢气的质量比是（）A．1：2：3：2B．2：3：2：1C．14．用氢气还原氧化铜的实验中，还原8克氧化铜，应该通入氢气的质量是（）A．小于0.2克B．等于0.2克C．大于0.2克15．托盘天平调至平衡，在两盘烧杯中各盛98克10%的硫酸，向两边烧杯中同时分别加入足量Mg，Zn欲使天平仍保持平衡，加入Mg和Zn的质量分别是（）A．3克Mg，3克ZnB．1克Mg，1克锌C．7克Mg，7克ZnD．5克Mg，5克Zn16．8克在中充分燃烧，需要消耗_______克（）A．56克B．64克C．72克D．60克17．制取71克五氧化二磷，需要磷_______克，需要烧氧气_______克（）A．30克30克B．30克40克C．31克40克D．40克31克二、填空题1．12.25克跟3.25克共热，反应完全后剩余物的质量为10.7克。则其中是_______，分解的质量为_______克，产生的质量为_______克。2．相同质量的Mg、Zn、Fe分别跟足量的稀硫酸反应，产生氢气的速度最快的是_______产生氢气的质量比为_______。3．电解10克水，能得到氢气_______克，氧气_______克。4．相同质量的锌分别跟足量的稀盐酸、稀硫酸反应，产生的氢气质量比为_______。5．在高温下用还原m克氧化铁，得到n克铁，氧的原子量为16，铁的原子量是_______。6．某同学用氢气还原氧化铜，实验完毕后，得到6.4克铜，共用去氢气0.6克，则被还原的氧化铜的质量是_______。三、计算题1．实验室要制取4.8克氧气，至少需分解多少克高锰酸钾？2．26克锌跟足量的稀硫酸反应后，将产生的氢气全部用来还原三氧化钨（），求可还原出多少克钨（W）？3．将21g铁粉与足量的稀硫酸反应。计算：①生成的氢气和硫酸亚铁各多少克？②生成的氢气在标准状况下的体积是多少升？（氢气的密度是0.09g/L）4．往10g含有Cu粉的CuO粉末中，通入足量干燥的并加热至质量不再减轻为止，冷却后称得残留固体质量为8.4g，求原混合物中CuO的质量分数。四、实验题密闭容器内装入某混合气体，用电火花点燃，恰好完全反应，此混合气体可能是、CO、三种中的二种或三种混合而成。（1）此混合气体组成可能有以下几种情况：①若由、混合而成，则氢分子与氧分子个数之比为_______。②若由CO、混合而成，则一氧化碳分子与氧分子个数之比为_______。（2）若此混合气体肯定有32g和其它两种气体组成，在混合气体总质量为62g这一特定情况下，、CO、三者质量之比为_______。五、创新题1．有一不纯的铁5.6g与足量的稀硫酸反应，放出0.21g氢气，则铁片中可能含有的一种金属杂质为（）A．MgB．ZnC．CuD．Al2．镁在空气中燃烧不仅生成氧化镁，还有部分镁与氮气化合（生成物中N呈－3价），由此可以推知12g镁在空气中燃烧后所得产物的质量为（）A．等于20gB．小于20gC．大于20gD．以上情况都可能3．托盘天平调至平衡，在两盘烧杯中各盛98g10%的硫酸，向两边烧杯中同时分别加入足量Mg、Zn，欲使天平仍保持平衡，加入Mg和Zn的质量分别是（）A．3gMg，3gZnB．1gMg，1gZnC．7gMg，7gZnD．5gMg，5gZn4．为了制取氧气，取一定质量的和一定质量的共热，开始时在混合物中的质量分数为25%，当的质量分数提高到30%时，试计算分解的质量分数？5．和的混合物中，含a克，加热分解完全后，的质量是2a克。则原混合物中和的质量比约为（）A．1：1B．2：1C．1.64：1D．1.5：1