能量与物质循环

重点知识：

化学变化与物理变化； 碳循环和氧循环； 物质的转化； 核裂变和聚变。 学生注意点：

化学变化和物理变化的区别； 碳、氧循环的联系； 核电站是用什么原理工作的。

化学变化与物理变化

未生成新物质的变化称为物理变化，生成新物质的变化称为化学变化。不需要发生化学变化就能反应出来的性质称为物理性质（水的三态），在发生化学变化时就能表现出来的性质称为化学性质（物质的燃烧，铁的生锈）。温度、压力等一些外在因素能影响物质的性质（溶解度，物质的沸点）。

元素循环和物质转化

氧化物由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素.

氧化反应：物质与氧气结合的化学反应；该物质化合价升高。还原反应：物质失去氧的化学反应；该物质化合价降低。氧气具有氧化性，氢气和一氧化碳具有还原性。

金属获得氧的过程被称为金属的氧化，金属氧化物失去氧的过程被称为金属氧化物的还原。 氧化的例子：物质燃烧、缓慢生锈等；钝化也属于氧化。 还原的例子：

CuO+H2CuO+CO2CuO+C

H2O+Cu CO2+Cu CO2↑+2Cu

CuO+MgMgO+Cu

C2H5OH+CuO（灼热）=C2H4O+H2O+Cu （一）、六种相互转化关系

1、金属+O2→碱性氧化物（化合反应）

如：2Mg+O22MgO 2Cu+ O22CuO 2、碱性氧化物+ H2O→碱（化合反应）

*只有四种可溶性碱KOH,NaOH,Ca(OH)2,Ba(OH)2对应的碱性氧化物K2O,Na2O,CaO,BaO可直接与水化合生成相应碱，其余不能

如：Na2O+H

2O==2NaOH CaO+H2O==Ca(OH)2

故：上述四种氧化物溶于水时得到的都是相应碱的溶液，除Ca(OH)2是微溶碱外，其余都易溶。 3、碱→碱性氧化物+水（分解反应） a、不溶性碱受热才能发生分解反应 ．．．．

b、反应前后元素的化合价不变（特别注意金属元素的化合价） 如：2Fe(OH)3Fe2O3+ H2O Cu(OH)22CuO+H2O

4、非金属+O2→酸性氧化物（化合反应） 如：C+ O2 CO2 S+O2SO2

5、酸性氧化物+H2O→酸（含氧酸）（化合反应）

课程内容：能量与物质循环

学生： 年级：

* a除SiO2外，其余酸性氧化物一般都能直接与水化合生成相应酸

b、反应前后元素的化合价一定不变（特别注意除氢、氧外的非金属元素的化合价） 如：CO2+ H2O==H2CO3 SO3+ H2O== H2SO4

故：酸性氧化物溶于水时得到的都是相应酸的溶液。

将8克 SO3完全溶于92克水中，所得溶液中溶质的名称为该溶液的溶质质量分数为________。 6、酸 酸性氧化物+水（分解反应） * a、仅有含氧酸才能分解

b、反应前后元素的化合价一定不变（特别注意除氢、氧外的非金属元素的化合价）

练习：向滴有紫色石蕊试液的水中通入CO2气体，溶液由____色变为___色;再将此溶液加热,溶液又由____色变为____色,原因是(用化学方程式表示)____________________________。

常用实验方法来验证混合气体里含有某种气体（分直接和间接检验）(最先检验水，最后除去水) 1、有H20的验证方法：将混合气体通 2、有CO2的验证方法：。现象：澄清石灰水变浑浊。 3、有H2的验证方法：（先除掉H2O,再转化为H2O,最后检验H2）

现象：黑色CuSO4变蓝色。

4、有CO的验证方法：（先除掉CO2,再转化为CO2,最后检验CO）

将混合气体通入NaOH,灼热的CuO，再将混合气体通入澄清石灰水。 现象：黑色CuO变成红色，且澄清石灰水要变浑浊。

注意：证明时，一定要先证明水再证明其它物质，证明水一定要用无水硫酸铜； 除杂时，先除去杂质，再除去水。证明二氧化碳一定要用澄清石灰水。

碳循环

三大途径：（1）绿色植物经过光合作用将大气中的二氧化碳和水转化为碳水化合物，在植物的呼吸过程中吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。（2）植物被动物或人采食后，碳水化合物经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和细菌等其他生物体的一部分，在体内氧化成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。（3）煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，然后返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。 氧循环

循环途径：地表物质的腐败氧化、生物体的呼吸作用不断的消耗大气中的氧气产生二氧化碳，绿色植物光合作用吸收二氧化碳释放氧气。

能量

能量的种类有机械能、内能、电能、化学能、核能等。 （1）内能

克服摩擦力做功可以增加物体的内能。做功的两种途径：外界对物体做功，物体的内能会增大，表明机械能转化成了内能；物体对外界做功，物体的内能就减少，表明内能转化为机械能。

做功和热传递是改变内能的两种途径，在热传递中用热量来度量内能的变化，燃烧可以使化学能转化为热能，汽油机的四个冲程过程：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程。它使物质的内能转化为机械能。 （2）核能

裂变

相对原子质量较大的原子分裂成两个或以上的原子的原子核，同时放出巨大的能量。 链锁的重核裂变反应称为链式反应。

聚变

较轻原子结合成较重原子时，释放能量的现象叫做轻核聚变，由于这种现象只能在高温高压下进行，所以又叫热核反应。

核电站利用的是核裂变的原理来工作的。 （3）放射性及其应用

元素自发地放出放射线的特性叫做放射性。放射线在工业上，利用放射线的穿透物体的本领，来检测控制和钢板或纸张的厚度，也可以检查金属内部的砂眼及裂缝；农业上，通过放射线照射种子，使种子发生变异，培育出优良的品种，使农业增产；在医疗上，可以检查和治疗恶性肿瘤。 （4）能量与守恒定律

能量与守恒定律：能量不会消失也不会创生，只会从一种形式转化为另一种形式，但是能量的总量是保持不变的。

由开水可以在室温下慢慢的变冷降温，但不会看到水自行慢慢变热，空气慢慢变冷，高速旋转的飞轮受到摩擦

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

制动时，逐渐停止制动，飞轮会变热，但我们不能使飞轮由热变冷再自行旋转说明机械能可以方便的转化为内能，但是反之则不行。以上事实说明能量在转化和转移时，存在一定的方向性。

能量利用率指有效利用的能量占消耗的能源所含能量的比例，中国能源利用率只在30%，因此，在节约能源、提高能源、提高利用率方面有较大的潜力。

生物体的能量来源都来自食物，食物经过消化系统的消化被吸收之后营养物质被血液输送到身体各处，通过呼吸作用产生能量供给生命体的各项活动，该过程由化学能转化为热能、动能等。

C. 放出热量

D. 属于置换反应

1. 镁带在氧气燃烧，下列说法错误的是（）。

A. 发出耀眼的白光 B. 生成白色粉末状固体

2. 下列有关金属的说法正确的是（）。

A. 金属都是固态且均为银白色

B. 自然界中有单质形式存在的金属也有化合物形式存在的金属

C. 生活中使用的金属材料基本都是纯金属

D. 所有的金属均能与氧气发生反应

3. 单质是一种常见且用途广泛的金属，元素在地壳中含量仅次于铝，已知金属能发生如下一系列变化：

（1）写出、的化学式：

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

_____；_____；

（2）写出①、③步反应的化学方程式： ①_____；③_____。

、、是三种常见的无色气体，它们之间转化关系如图所示（如图中反应条件已省略，在常

），请回答以下问题：

4. 常温下

温下为无色液体，为

（1）写出下列物质的化学式；

_____

（2）

_____

_____

_____

与反应的化学方程式为_____，在该反应中，氧化铜失去氧而变成单质铜，这种含氧化合物

里的氧被夺去的反应叫做_____反应。

5. 请根据下表信息回答：

说明：导电性以银的导电性为

作标准，硬度以金刚石的硬度为作标准。

（1）菜刀用铁做而不用铝做的主要原因是______； （2）表中导电性最强的金属是______； （3）①中形成薄膜的化学方程式______；

（4）金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。之所以有先后，主要取决于______。

6. “水循环”和“碳循环”是自然界存在的两大重要循环，结合你所学到的化学知识回答下面有关问题。（1）从微观的角度看，水分子是由_____构成的；（2）从宏观的角度看，二氧化碳是由_____组成的；

（3）从分子、原子及元素的角度看，地球表面的“水循环”主要是由_____的运动引起的，自然界“碳循环”中 的“碳”是指_____；

（4）水在自然环境中不易分解，但在通电的条件下可以分解，写出该反应的化学方程式_____，在如图所

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

示的装置中，当电源接通一段时间后，甲管中气体的体积与乙管中气体的体积之比为_____。

7. 某市一家大型化工厂处理回收含铜废料的生产流程如下：

提示【过程①得到的残留物不溶于水和不溶于酸；过程②中黑色固体与足量稀硫酸、加热生成硫酸铜、水及不溶物】回答下列问题：

（1）写出流程①中与铜有关的化学方程式：_____；（2）

操作的名称是_____，溶液甲呈_____色；

（3）为达到回收铜的目的，流程③中加入的试剂为_____，浅绿色溶液放在空气中一段时间后会变成黄色溶液请预测写出黄色溶液中含有的微粒有_____（写出微粒符号）。

8.寻找图象中的信息。

（1）在点燃的条件下，磷的一种单质与氧气发生如图1微观化学反应，试回答：

①在乙中虚线右侧画出缺少的相关粒子的图形，使其符合质量守恒定律；

②从甲图中可判断该磷单质是由_____（填微粒种类）构成的；

③乙到丙变化的微观实质是_____。

（2）如图是自然界中的循环模拟图，据图回答问题：

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

①消耗

的主要途径有植物的光合作用和_____。如果光合作用中，碳元素完全被固定在葡萄糖中（即产

），则光合作用的化学反应方程式为_____。

含量逐年升高的原因是_____、_____。

），请猜测：溶解于水的

在深层海水中发生反应，产生的海底沉积物

物之一是葡萄糖，其分子式为②导致

③

海水中有大量的钙离子（

是_____。

9. 如图所示是自然界中氧气和二氧化碳的循环简图，请仔细读图，回答下列问题：

（1）图中①④所指过程的含义：

①_____；④_____；

（2）在⑦所示的过程中臭氧层中的臭氧在日光的作用下转化成，臭氧是淡蓝色气体，臭氧层能有效阻挡

紫外线，保护地球的生存环境；

①写出图示中臭氧转化为氧气的化学方程式_____；②请从组成和构成的

角度，指出氧气和臭氧的相同点和不同点：_____；

（3）科学家研究发现，如今地球大气中的二氧化碳含量远高于百万年前的水平，请你根据上述循环图说出 两条大气中二氧化碳含量增加的主要原因：_____；

（4）自然界中消耗二氧化碳的主要途径是_____和_____；

（5）据统计，大气中每年新增约为亿吨，而其综合利用还不足亿吨/年，仅靠碳的自然循环来

平衡大气中二氧化碳已不可能，为了降低大气中二氧化碳的含量，化学家们正想尽办法用化学反应的手段消除二氧化碳。

①火力发电厂用石灰乳[

主要成分是学家研制成功一种新型催化剂，在常压、_____；

（6）大气中

]吸收产生的二氧化碳，该反应的化学方程式为_____；②日本科条件下，

和

反应生成甲烷和水，该反应的化学方程式为

含量的增加，会产生温室效应，

根据上图的产生和消耗途径，请你再提出降低大气中

含量的一条合理化建议：_____。

10相互接触的两个物体没有发生热传递，它们具有相同的内能（）。

11如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放入一块浸有少量乙醚的棉花，用力把活塞快速压下，棉花就会燃烧起

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

来，这主要是因为（）。

A. 乙醚使棉花的着火点降低

B. 活塞压缩筒内气体，使乙醚汽化放热 C. 活塞压缩筒内气体时做功，使气体内能增大 D. 活塞克服与筒壁的摩擦做功，使筒壁内能增大

12下列实例中，利用做功的方式使物体内能增加的是（）。

A. 捂热水袋的手变暖

B. 放进热汤中的金属汤勺变得烫手

C. 用锯子锯木头，锯条的温度升高 D. 炽热的金属片插入水中后，水温升高

13图中的男孩和女孩是通过什么方式暖手的（男孩搓手，女孩哈气）？（）

他们都是通过热传递来暖手 他们都是通过做功来暖手

女孩通过热传递来暖手，男孩通过做功来暖手 女孩通过做功来暖手，男孩通过热传递来暖手

14图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是（）。

. 15下列现象中，利用内能做功的是（）。

B. 车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花

D. 火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起

A. 冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 C. 在烈日之下柏油路面被晒熔化了

16. 下列事例中，属于做功改变物体内能的是（）。

A. 冬天晒太阳感觉暖和 C. 冬天围着火炉烤火感觉暖和

B. 冬天两手互相摩擦，手感觉暖和 D. 冬天在暖气房里感觉暖和

17如图是2011年9月29日我国在酒泉卫星发射中心发射“天宫一号”时的壮观情景。

（1）火箭发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为燃气的_____能，再转化为火箭的_____能；

（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小且_____大；

（3）已知飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则“天宫一号”在轨道上从远地点到近地点运

行的过程中，势能_____ ，速度_____ 。（变大/变小/不变）

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：

18第二届亚洲青年运动会将于2013年8月在南京举行。2013年5月8日上午10点20分许，通过古老的钻

木取火方式，在几分钟内采火成功，如图所示，这个过程中_____能转化为_____能。之后，用采集的火种点燃亚青会火炬，此过程是通过_____方式改变物体内能的。

19. 如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，水沸腾后发现塞子受水蒸气的压力而冲出，这个过程中，水蒸气的内能转化为_____能，汽油机的_____冲程与这一原理相似。

20. 如图所示，在试管里装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，塞子被冲了出来，这个现象和汽

油机的_____冲程相似，提高汽油机效率的途径之一是_____ 。

课程内容：能量与物质循环 学生： 年级：