專題36元素的循環(huán)和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化

【思維導(dǎo)圖】

?臭氧層的作用

、?臭毓、

?生物呼吸

購物質(zhì)燃燒］?鈍氣

“光光作用

（某些）金世厚

+氧氣屬儀化物廠

【知識點回顧】

一、自然界中的碳循環(huán)、氧循環(huán)

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)椋潭ǖ奶家杂袡C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(jìn)行著循環(huán)。

分解匕分批燃燒

大氣中co：昨

光

刑

腦

合

呼

作

吸

用

枯枝益葉、螺、石油'天然”

廣體、炎便凈化石燃料

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，周而豆始地進(jìn)行著循環(huán)。

產(chǎn)生氧氣的主要途徑：O

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?。?。

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.金屬一>—>堿，如：Ca―>CaO—>Ca（0H）2c

2.非金屬一一酸，如：C->CO2fH2co3。

3.物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化

鹽

和

金鹽和氣氣

屬

各類物質(zhì)的相互關(guān)系

注意：（I）極少數(shù)非金屬氧化物不與堿起反應(yīng)，如CO等。

⑵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。

考點1光合作用有機物

考點2呼吸燃燒光合作用植物光合作用

考點31.金屬氯化物2.非金屬氧化物

【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)化為重要原料二甲醛（化學(xué)式為C2H60）的途徑：

（1）轉(zhuǎn)化①是二氧化碳與一種常見單質(zhì)反應(yīng)生成甲呼和水，這種單質(zhì)的化學(xué)式為_H2_O

（2）轉(zhuǎn)化②是甲醇發(fā)生分解反應(yīng)生成二甲醛和水，反應(yīng)中生成二甲醛和水的分子數(shù)之比

為1：1。

【解答】解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，轉(zhuǎn)化①是二氧化碳

與一種常見單質(zhì)反應(yīng)生成甲醉和水，則該單質(zhì)是含有氫元素的單質(zhì)，故是氫氣，故填：

H2:

（2）轉(zhuǎn)化②是甲醉發(fā)生分解反應(yīng)生成二甲酥和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2cH4O=C2H6O+H2O

故二甲醛和水的分子個數(shù)比為1：I

故填：1：1.

例2.（2（）20?寧波）鐵的化合物有廣泛用途,如碳酸亞鐵（FcCOs）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+Fe?（SOG3—3FeSCM；SiO2不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)】

（1）操作①的名稱是一過濾.

（2）溶液A中的溶質(zhì)除H2s04外，還存在硫酸鐵、硫酸亞鐵.

（3）上述流程中生成固體c的化學(xué)方程式FeSCM+Na2cO3=Na2SO4+FeCO3_l—。

【解答】解：（1）操作①的名稱是過濾，通過過濾把液體和固體分離。

故填：過濾。

（2）溶液A中的溶質(zhì)除H2s04外，還存在硫酸鐵和硫酸亞鐵，是因為加入的是過量的

稀硫酸，即完全反應(yīng)后硫酸有剩余，稀硫酸和氧化鐵反應(yīng)生成硫酸鐵和水，和氧化亞鐵

反應(yīng)生成硫酸亞鐵和水，因此溶液中還含有硫酸鐵和硫酸亞鐵。

故填：硫酸鐵、硫酸亞鐵。

（3）上述流程中生成固體c是碳酸亞鐵，是因為硫酸亞鐵和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉

淀和硫酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式：FeSO4+Na2cO3=Na2SO4+FeCO3I。

故填：FeSO4+Na2co3=Na2SO4+FeCO3I。

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:

硝酸銀和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋼沉淀和硝酸鈉，該選項符合題意；

D.硝酸鋼不能轉(zhuǎn)化成氫氧化鋼，該選項不符合題意。

故填：BCO

例5.（2021?湖州）20世紀(jì)30年代，美國科學(xué)家魯賓和卡門利用18。分別標(biāo)記H2O和82,

將CI8O2和CO2分別追入含小球藻的H2O和H2I8。中（如圖所示），迅速收集產(chǎn)生的氧

氣。

（I）1*0和,6O互為同位素原子,H2,8O和H2O以及CO2和C,8O2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）該實驗是為了研究光合作用釋放的氧氣來自水。

（3）該實驗必須在有光條件下進(jìn)行。

（4）制備含有較多小球藻的液體時，需在盛有小球潦的液體中加入無機鹽（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)。

C18O1O：CO：

【解答】解：（1）18。和16。的質(zhì)子數(shù)相同，互為同位素原子，故填：同位素；

（2）該實驗是為了研究：光合作用釋放的氧氣來自水；故填：光合作用釋放的氧氣來自

水；

（3）該實驗是檢驗光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素是來源于二氧化碳還是水，故需要在

有光的條件下進(jìn)行，故填：有光；

（3）制備含有較多小球藻的液體時，需在盛有小球茨的液體中加入無機鹽，并置于適宜

環(huán)境下培養(yǎng)，故填：無機鹽。

例6.（2021?紹興）2021年3月，中央財經(jīng)會議明確把俄達(dá)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?！疤贾泻汀笔侵冈?定時間內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳排

放總展，通過二氧化碳去除手段來抵消掉這部分碳排放，達(dá)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)圖甲呵I答支持這一結(jié)論的信息是：）

球平均氣溫隨二氧化碳濃度增加而升高O

圖甲

（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。這種固碳方式屬于化學(xué)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），甲醉（CH.sOH）等液體燃料被形象地

稱為“液態(tài)陽光”。甲醉制取過程中能量轉(zhuǎn)化是：太陽能-＞電能化學(xué)能。甲酹合成

時，若碳元素全部來自于二氧化碳，則制取1（）噸甲醉需要消耗二氧化碳」125噸。

一定條件

（二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲醇的方程式為：CO2+3H2—：~CH3OH+H2O）

【解答】解：（1）圖甲說明了全球平均氣溫隨二氧化碳濃度增加而升高，證明了二氧化碳

是引起溫室效應(yīng)的主要氣體：

（2）①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，說明有新物質(zhì)碳酸鹽生成，屬于化學(xué)變化；

②由圖示能量轉(zhuǎn)化過程可知甲醉制取過程中能量轉(zhuǎn)化是：太陽能一電能一化學(xué)能；設(shè)制

取10噸甲醇需要消耗二氧化碳質(zhì)量為x則：

一定條件

CO2+3H2——：——CH3OH+H2O

4432

x10噸

44X

根據(jù)：7解得x=13.75噸。

3210盹

故答案為：（1）全球平均氣溫隨二氧化碳濃度增加而升高;

（2）①化學(xué)；

②化學(xué)；13.75。

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。

化合價

（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)是一硝酸銀。

（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在硝酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌沉淀，向沉淀

中加入適量稀硫酸，充分反應(yīng)后蒸發(fā)結(jié)晶.

【解答】解：（1）圖中“？”處物質(zhì)是+2價銅元素，與氧元素結(jié)合生成的氧化物是氧化

銅，氧化銅中氧元素化合價是-2,根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為零可知，氧化銅的

化學(xué)式是CuOo

故填：CuOo

（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)是硝酸銀，是因為硝酸銀和銅反應(yīng)生成硝酸銅和銀。

故填：硝酸銀。

（3）實驗方案：在硝酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌沉淀，向沉淀中加入適

量稀硫酸，充分反應(yīng)后蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銅晶體。

故填：在硝酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌沉淀，向沉淀中加入適量稀硫酸，

充分反應(yīng)后蒸發(fā)結(jié)晶。

例8.（2020?杭州）一種制備氫氧化鎂的生產(chǎn)流程如圖所示，MgC12和NaOH按恰好完全反

應(yīng)的比例加料。

蒸儲水

MgCbf

NaOH->

（1）寫出步驟c中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgC12+2NaOH-Mq（OH）2I+2Na程。

（2）x=280o

（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)是氯化鈉。

（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

【解答】解：（1）步驟c中氯化鎂和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，發(fā)生反

應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCh+2NaOH-Mg（OH）2I+2NaCl0

故填：MgCh+2NaOH-Mg（OH）2I+2NaCL

（2）根據(jù)題意有：

每分鐘反應(yīng)的氯化鎂質(zhì)軟：332.5g/LX0.1L=33.25g,

MgC12+2NaOH—Mg（OH）2!+2NaCh

9580

33.25gxg/LXO.IL

9580

33.25gxg/LxQAL

x=280。

故填：280o

（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)是反應(yīng)生成的氯化鈉。

故填：氯化鈉。

（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氨水，是因為氨水

是堿，能和氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鉉。

故填：③。

例9.（2020?湖州）一水疏酸四氨合銅的化學(xué)式為[Cu（NH的4]SO4?H2O,是一種高效、安

全的殺菌劑。它在乙醵--水混合溶劑中的溶解度隨乙醇體枳分?jǐn)?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：

溶

解

度

耳面

產(chǎn)避

》全

海畫

匹丹

叵/雪

\

體

I日日

-

-----

--

-----

-

-----

-----

1.0

0

分?jǐn)?shù)

體積

乙醇

圖乙

圖甲

。

酸銅

硫

質(zhì)為

的溶

存在

一定

A中

溶液

（1）

、過

乙醇

量一

入適

中加

液B

向溶

是指

作”

列操

”一系

合銅，

酸四氨

中含硫

液B

（2）溶

。

燥等

、干

洗滌

濾、

。

硫酸銅

生成的

銅反應(yīng)

和氧化

稀硫酸

溶質(zhì)有

存在的

中一定

液A

）溶

：（1

】解

【解答

銅。

硫酸

故填：

一

“因此

合銅，

酸四氨

中含硫

液B

，溶

于乙醉

銅不溶

四氨合

水硫酸

知，一

圖甲可

（2）由

等。

、干燥

、洗滌

過濾

乙醇、

入適量