專題36 元素的循環(huán)和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（原卷版）

專題36元素的循環(huán)和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化【思維導(dǎo)圖】【知識點回顧】一、自然界中的碳循環(huán)、氧循環(huán)eq\a\vs4\al(考點1知道自然界中碳循環(huán)的主要途徑)大氣中的二氧化碳通過植物的________轉(zhuǎn)變?yōu)開_______，固定的碳以有機物的形式供給動、植物利用，同時又通過呼吸作用、微生物的分解、燃料燃燒等方式釋放二氧化碳返回大氣，周而復(fù)始地進行著循環(huán)。eq\a\vs4\al(考點2知道自然界中氧循環(huán)的主要途徑)大自然中氧氣的含量會隨著生物的________和物質(zhì)的________等而減少，但又隨著植物的________而增加，周而復(fù)始地進行著循環(huán)。產(chǎn)生氧氣的主要途徑：________。消耗氧氣的主要途徑：①動、植物的呼吸作用；②燃料燃燒；③微生物分解動、植物遺體；④其他氧化反應(yīng)(如：生銹、食物腐敗)。二、物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化考點3說明金屬、金屬氧化物、堿之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；說明非金屬、非金屬氧化物、酸之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1．金屬→________→堿，如：Ca→CaO→Ca(OH)2。2．非金屬→________→酸，如：C→CO2→H2CO3。3．物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化注意：(1)極少數(shù)非金屬氧化物不與堿起反應(yīng)，如CO等。(2)根據(jù)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可查找各類物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì)。(3)根據(jù)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可查找各類物質(zhì)的可能制法。【例題精析】例1．（2021?杭州）二氧化碳的資源化利用是實現(xiàn)碳減排的重要途徑。如圖是一種實現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化為重要原料二甲醚（化學(xué)式為C2H6O）的途徑：（1）轉(zhuǎn)化①是二氧化碳與一種常見單質(zhì)反應(yīng)生成甲醇和水，這種單質(zhì)的化學(xué)式為。（2）轉(zhuǎn)化②是甲醇發(fā)生分解反應(yīng)生成二甲醚和水，反應(yīng)中生成二甲醚和水的分子數(shù)之比為。例2．（2020?寧波）鐵的化合物有廣泛用途，如碳酸亞鐵（FeCO3）可作補血劑。某硫酸廠產(chǎn)生的爐渣中除了有Fe2O3、FeO，還有一定量的SiO2．興趣小組利用爐渣嘗試制備FeCO3，其流程如圖：【已知：Fe+Fe2（SO4）3═3FeSO4；SiO2不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)】（1）操作①的名稱是。（2）溶液A中的溶質(zhì)除H2SO4外，還存在。（3）上述流程中生成固體c的化學(xué)方程式。例3．（2020?杭州）醫(yī)用消毒酒精為75%的乙醇溶液，化工生產(chǎn)中可用A（主要成分的化學(xué)式為C8H18）作原料，經(jīng)以下流程制取乙醇：（1）步驟①的轉(zhuǎn)化屬于（選填“化學(xué)”或“物理”）變化。（2）步驟②是乙烯和含兩種元素的化合物B發(fā)生化合反應(yīng)，則B中所含元素是。例4．（2020?金華）“飛花令”是中國詩詞的一種接龍游戲。科學(xué)興趣小組模仿“飛花令”游戲規(guī)則，進行物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的接龍比賽，其比賽規(guī)則是：從同一物質(zhì)開始進行轉(zhuǎn)化，接龍物質(zhì)不能重復(fù)且必須含有指定元素，以轉(zhuǎn)化路徑長且正確者為比賽勝者。某兩場比賽的過程記錄如下（“→”表示某一種物質(zhì)經(jīng)一步反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)）。（1）指定元素：氫元素起始物質(zhì)：HCl比賽勝者：乙同學(xué)甲同學(xué)：HCl→H2O乙同學(xué)：HCl→H2O→□乙同學(xué)在方框中應(yīng)填物質(zhì)的化學(xué)式是（寫一種即可）。（2）指定元素：鋇元素起始物質(zhì)：BaO比賽勝者：丁同學(xué)丙同學(xué)：BaO→Ba（OH）2→BaSO4下列能使丁同學(xué)獲勝的方案有（填字母）。A．BaO→BaSO4→Ba（OH）2→BaCO3B．BaO→BaCl2→Ba（NO3）2→BaSO4C．BaO→Ba（OH）2→BaCO3→BaCl2→Ba（NO3）2→BaSO4D．BaO→BaCl2→BaCO3→Ba（NO3）2→Ba（OH）2→BaSO4例5．（2021?湖州）20世紀30年代，美國科學(xué)家魯賓和卡門利用18O分別標記H2O和CO2，將C18O2和CO2分別通入含小球藻的H2O和H218O中（如圖所示），迅速收集產(chǎn)生的氧氣。（1）18O和16O互為原子，H218O和H2O以及CO2和C18O2具有相同的化學(xué)性質(zhì)，因此可以用來跟蹤物質(zhì)變化情況。（2）該實驗是為了研究。（3）該實驗必須在條件下進行。（4）制備含有較多小球藻的液體時，需在盛有小球藻的液體中加入（選填“無機鹽”或“無機鹽和有機物”），并置于適宜環(huán)境下培養(yǎng)。例6．（2021?紹興）2021年3月，中央財經(jīng)會議明確把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。“碳中和”是指在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放總量，通過二氧化碳去除手段來抵消掉這部分碳排放，達到“凈零排放”的目的。（1）二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要氣體，根據(jù)圖甲回答支持這一結(jié)論的信息是：。（2）科學(xué)家已經(jīng)研究出多種方式來實現(xiàn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化。①固碳的另一種方法是將收集的二氧化碳和水混合后注入地下玄武巖中，最終與巖石中的礦物質(zhì)作用形成固態(tài)的石頭碳酸鹽。這種固碳方式屬于變化（選填“物理”或“化學(xué)”）。②我國研發(fā)的“液態(tài)太陽燃料合成技術(shù)”（圖乙），甲醇（CH3OH）等液體燃料被形象地稱為“液態(tài)陽光”。甲醇制取過程中能量轉(zhuǎn)化是：太陽能→電能→能。甲醇合成時，若碳元素全部來自于二氧化碳，則制取10噸甲醇需要消耗二氧化碳噸。（二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲醇的方程式為：CO2+3H2一定條件ˉCH3OH+H2例7．（2020?衢州）如圖所示，是小科建構(gòu)的銅及其化合物之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系圖。（1）寫出圖中“？”處物質(zhì)的化學(xué)式。（2）要一步實現(xiàn)圖中“Cu→Cu2+”的轉(zhuǎn)化，可將銅加入適量的某種鹽溶液中，則該溶液的溶質(zhì)是。（3）根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，利用硝酸銅溶液制備純凈的硫酸銅晶體。請設(shè)計一個實驗方案，要求寫出主要操作步驟及所需要的試劑。例8．（2020?杭州）一種制備氫氧化鎂的生產(chǎn)流程如圖所示，MgCl2和NaOH按恰好完全反應(yīng)的比例加料。（1）寫出步驟c中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（2）x＝。（3）過濾得到的粗產(chǎn)品還要經(jīng)過洗滌，洗滌時主要除去的雜質(zhì)是。（4）如圖流程中若用下列物質(zhì)代替氫氧化鈉，也能制得氫氧化鎂的是。①鹽酸②氯化鈣③氨水④硫酸鎂例9．（2020?湖州）一水硫酸四氨合銅的化學(xué)式為[Cu（NH3）4]SO4?H2O，是一種高效、安全的殺菌劑。它在乙醇﹣﹣水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體積分數(shù)的變化曲線如圖甲所示。小明在實驗室以氧化銅為主要原料合成該物質(zhì)，他設(shè)計的合成路線如圖乙所示：（1）溶液A中一定存在的溶質(zhì)為。（2）溶液B中含硫酸四氨合銅，“一系列操作”是指向溶液B中加入適量、過濾、洗滌、干燥等?！玖?xí)題鞏固】一．選擇題（共7小題）1．下列制備物質(zhì)的設(shè)計中，理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟上合理的是（）A．COCuOˉ△CO2→NaOH溶液Na2COB．Cu→AgNO3溶液Cu（NO3）2溶液C．Fe→點燃O2Fe2O3→稀硫酸Fe2（SO4D．CaO→H2OCa（OH）22．“五水共治”大大美化了河道環(huán)境，某學(xué)校實驗室排出的廢水中含有Ag+、Ba2+和NO3﹣三種離子，該校實驗小組設(shè)計實驗從該廢水中回收銀，并得到副產(chǎn)品碳酸鋇固體，操作步驟和實驗結(jié)果如圖：已知濾液B中只含有一種溶質(zhì)，則下列說法不正確的是（）A．藍色沉淀是Cu（OH）2 B．乙一定是氫氧化鋇 C．若丙是K2CO3，濾液C結(jié)晶后可以作為化學(xué)肥料 D．若得到19.7g碳酸鋇，則證明原廢水中含有13.7g鋇3．如圖所示是小金繪制的思維導(dǎo)圖，通過□內(nèi)物質(zhì)與序號代表的物質(zhì)一步反應(yīng)制取Al2（SO4）3，其中序號所代表的物質(zhì)錯誤的是（）A．①﹣Al（OH）3 B．②﹣Fe2（SO4）3 C．③﹣H2SO4 D．④﹣Al4．下列各組所示的化學(xué)變化中，不可能實現(xiàn)的是（）A．Cu→加硫酸鈉溶液E→加燒堿溶液F→B．Fe2（SO4）3→加氯化鋇溶液濾液X→加燒堿溶液沉淀Y→加硫酸Fe2（SO4C．CuO→通氫氣△R→加硝酸銀溶液濾液J→加燒堿溶液D．BaCO3→加鹽酸M→加硝酸銀溶液濾液Q→5．火柴頭原本是一種不被磁鐵吸引的物體，但火柴燒過后，卻能被磁鐵吸引，原因是很多火柴頭用氧化鐵著色，點燃后會與木棒中的碳反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三鐵和二氧化碳，由此作出的推斷不合理的是（）A．Fe3O4與Fe2O3磁性不同，體現(xiàn)他們物理性質(zhì)不同 B．Fe3O4中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于Fe2O3 C．火柴頭燃燒的方程式為C+O2+6Fe2O3點燃ˉ4Fe3O4+CO2D．火柴頭不被磁鐵吸引的是因為不易被磁化6．下列各組物質(zhì)的轉(zhuǎn)化設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)的是（）A．CO→NaOHNa2CO3→BaClB．CuO→H2OCu（OH）2→C．Fe→點燃O2Fe2O3→H2SOD．CaO→H2OCa（OH）7．用同一種基本反應(yīng)類型，經(jīng)過兩步反應(yīng)，不能實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化是（）A．S→H2SO3 B．Fe→Fe（OH）3 C．H2CO3→O2 D．K2CO3→Ba（NO3）2二．填空題（共7小題）8．垃圾的分類回收再利用越來越受社會的關(guān)注。如圖是某工廠處理含銅垃圾的生產(chǎn)流程：（1）根據(jù)相關(guān)現(xiàn)象可知加入的A單質(zhì)可能是。（2）若在回收含銅垃圾中發(fā)現(xiàn)混有金屬鋁，它（填“會”或“不會”）出現(xiàn)在最終得到的紅色粉末中。9．2020年奧運會獎牌制作原料來自于電子垃圾中提煉出來的金屬。從廢線路板中提煉貴重金屬和制備硫酸銅晶體的一種工藝流程如圖：已知：在酸性環(huán)境中有過氧化氫存在時，鐵和銅分別會轉(zhuǎn)化為鐵離子和銅離子。（1）操作①的名稱是；（2）調(diào)節(jié)pH的主要目的是除去濾液中（填離子符號）；（3）寫出粗銅中的銅與稀硫酸和過氧化氫的混合溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。10．Ba（NO3）2可用于生產(chǎn)信號彈、炸藥等。利用鋇泥（主要含有BaCO3、BaSO3、Fe2O3）可制取Ba（NO3）2，其部分流程如圖：（1）寫出Fe2O3與稀HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（2）試劑Y為。11．小樂用鍍鋅鐵皮按下列流程制備七水合硫酸鋅（ZnSO4?7H2O）相關(guān)信息如下：①金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關(guān)pH范圍金屬離子pH開始沉淀完全沉淀Fe3+1.52.8Fe2+5.58.3Zn2+5.48.2②ZnSO4的溶解度隨溫度變化曲線。（1）步驟Ⅰ，可用于判斷鍍鋅層完全反應(yīng)的實驗現(xiàn)象是。（2）步驟Ⅱ，需加入過量H2O2，理由是。（3）步驟Ⅲ，合適的pH范圍是。12．某工業(yè)廢水含有大量的硫酸亞鐵、少量硫酸銅和污泥。為了從工業(yè)廢水中制備硫酸亞鐵晶體（FeSO4?7H2O）并回收銅，小樂設(shè)計了如圖所示方案，已知硫酸亞鐵晶體受熱易分解。（1）步驟②和步驟③加入的藥品依次為。（2）寫出步驟④的操作。13．某種礦石由氧化鎂、氧化鐵、氧化銅和二氧化硅組成，用它制備氫氧化鎂產(chǎn)品的流程示意圖如圖所示（已知：二氧化硅不溶于水也不與稀鹽酸反應(yīng)）。請回答下列問題：（1）溶液A中含有的陽離子是。（2）在溶液A中加入熟石灰調(diào)節(jié)溶液的pH，可以使溶液中的金屬陽離子逐步轉(zhuǎn)化為沉淀。該實驗條件下，使金屬陽離子沉淀的相關(guān)pH數(shù)據(jù)見表。為保證產(chǎn)品純度、減少產(chǎn)品損失，并便于操作，所得溶液B的pH的取值范圍為。氫氧化物Fe（OH）3Cu（OH）2Mg（OH）2開始沉淀的pH1.54.28.6完全沉淀的pH3.26.711.114．自然界的礦物中有一種重晶石礦的主要成分是BaSO4，它不溶于任何酸。堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫(yī)療等方面應(yīng)用，某同學(xué)用重晶石和焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇，部分流程如下（設(shè)礦物中雜質(zhì)不與焦炭反應(yīng)，也不溶于水）：（1）步驟①的化學(xué)反應(yīng)中，屬于還原劑的是，（2）步驟②中溶液A中溶質(zhì)的化學(xué)式：；（3）寫出利用溶液A中的溶質(zhì)為主要原料制取BaSO4的化學(xué)方程式：。（4）步驟②產(chǎn)生有毒氣體H2S，應(yīng)加以改進，為使實驗既不產(chǎn)生H2S又能獲得純凈BaSO4，請你提出改進意見。。三．實驗探究題（共2小題）15．某廢棄物只含銅和氧化銅。查閱資料知道，氧化銅能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化銅和水，某興趣小組設(shè)計了如圖實驗流程來回收金屬銅。請回答下列問題：（1）液體A中所含的溶質(zhì)是（填化學(xué)式）。（2）將過量鐵粉加到液體A中，能觀察到有無色氣泡冒出，對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是。（3）請簡述從固體B提純銅粉的實驗操作：。（4）理論上，這個實驗?zāi)芑厥盏姐~粉g。16．Fe（OH）2是白色難溶于水的物質(zhì)，可用于制顏料、藥物等，但很容易被空氣中的氧氣氧化為Fe（OH）3，氧化過程中白色沉淀轉(zhuǎn)化為灰綠色沉淀，最后變?yōu)榧t褐色沉淀?，F(xiàn)用鐵片、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、水等試劑制取少量的Fe（OH）2，裝置如圖。（1）檢查氣密性。關(guān)閉閥門A和B，讓1中液體進入到容器2中。虛線框所在裝置，發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是。（2）容器2中充滿氫氣后，打開閥門A，關(guān)閉閥門B，應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是。（3）實驗完畢，關(guān)閉閥門A和B，制得的Fe（OH）2在容器（選填“3”或“4”）中。（4）本實驗中所有配制溶液的水需煮沸，容器2、3均密閉，其主要原因是。四．解答題（共4小題）17．二氧化氯（ClO2）是一種高效、廣譜、安全的殺菌消毒劑。以粗鹽水（含可溶性雜質(zhì)MgSO4、CaCl2）為原料，制取ClO2的工藝流程如圖：（1）試劑A為。（2）步驟⑤涉及的物質(zhì)中氯元素化合價最高的物質(zhì)是。（3）如圖流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有