(共47张PPT)
(四)
专题4 硫、氮和可持续发展
(90分钟 100分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,
共45分)
1.(2011·温州高一检测)对下列事实的解释正确的是( )
A.浓硝酸在光照下变黄,证明硝酸不稳定,且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸
B.向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸,生成白色沉淀,则原溶液一定含有SO42-
C.常温下,将铜放入浓硫酸中无明显变化,说明铜在冷的浓硫酸中钝化
D.氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明氯气可与淀粉反应
【解析】选A。由题意可知,浓硝酸变黄,其原因就是HNO3的不稳定性造成的,生成了红棕色的NO2溶于其中,使溶液显黄色;而向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸,生成白色沉淀,若原溶液中有SO32-也可被氧化成SO42-与Ba2+生成沉淀;常温下,将铜放入浓硫酸中无明显变化,是由于没有达到反应的条件,并不是钝化;氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,是由于氯气与I-反应生成的碘单质使淀粉变蓝。
2.下列关于二氧化硫的叙述错误的是( )
A.在高温下二氧化硫可被催化氧化成三氧化硫
B.二氧化硫可使品红溶液褪色
C.二氧化硫既具有氧化性又具有还原性
D.二氧化硫与水反应生成硫酸
【解析】选D。由于二氧化硫与水反应生成的是H2SO3而不是H2SO4,所以D项是错误的。
3.在NO2与水的反应中,NO2在反应中( )
A.是还原剂
B.是氧化剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
【解析】选C。由NO2与水的反应3NO2+H2O====2HNO3+NO可知,NO2在反应中一部分N原子化合价升高生成HNO3,一部分N原子化合价降低转化为NO,所以NO2在反应中既是氧化剂,又是还原剂。
4.下列关于浓硫酸和浓硝酸的叙述中正确的是( )
A.常温下都用铝制容器贮存
B.露置于空气中的容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能与铜较快地反应
D.露置于空气中的容器内酸液浓度前者增加后者减小
【解析】选A。由题意可知,浓硫酸和浓硝酸都能使铝钝化,所以常温下都能用铝制容器贮存;而浓硫酸在空气中能吸水,导致其质量变大,浓度变小,而浓硝酸在空气中易挥发,使浓度变小,质量变小;常温下铜能与浓硝酸反应,但与浓硫酸反应需要加热。
5.下列说法中不正确的是( )
A.氨气极易溶于水,所以它是农业上常用的氮肥
B.工业上用H2和N2合成氨与自然界中放电时O2和N2的反应都属于氮的固定
C.大型中央空调的制冷剂可用液氨
D.铵盐易溶于水,且可与强碱发生复分解反应
【解析】选A。农业上常用的氮肥是指铵盐,氨气易挥发不宜直接作肥料。
6.“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为“零排放”或“零污染”。绿色化学主张在通过化学反应获取新物质的过程中充分利用每个原子,具有“原子经济性”,因此它既能够充分利用资源,又能够防止污染。下列化学反应不符合绿色化学概念的是( )
A.消除硫酸厂尾气的排放:
SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3
B.消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染:
NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O
C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)====CuSO4+SO2↑+2H2O
D.制CuSO4:2Cu+O2 2CuO,
CuO+H2SO4(稀)====CuSO4+H2O
△
====
【解析】选C。由题意可知,“绿色化学”的最大特点就是过程和终端均为“零排放”或“零污染”, 既能够充分利用资源,又能够防止污染,而C项中有有毒气体SO2生成和放出。
7.(2011·南通高一检测)下列化学实验事实解释正确的是
( )
A.过量的铜屑与稀硝酸作用,反应停止后,再加入1 mol/L稀硫酸,铜屑又逐渐溶解,是因为铜可直接与1 mol/L稀硫酸反应
B.铁钉放在浓硝酸中浸泡后,再用蒸馏水冲洗,然后放入CuSO4溶液中不反应,说明铁钉表面形成了一层致密稳定的氧化膜
C.把SO2通入酸性高锰酸钾溶液中,紫红色褪去,可验证SO2的漂白性
D.常温下,将铜放入浓硫酸中无明显变化,说明铜在冷的浓硫酸中钝化
【解析】选B。铜与稀硫酸不反应,过量的铜屑与稀硝酸反应停止后,溶液中存在硝酸根离子,加入稀硫酸,提供了氢离子,酸性条件下NO3-与铜屑继续反应,A错;紫红色褪去,是因为SO2与酸性高锰酸钾发生了氧化还原反应,体现了SO2的还原性,C错;铜与浓硫酸在常温下不能反应,故铜在冷的浓硫酸中不能发生钝化,D错。
8.将等物质的量的SO2和Cl2混合均匀后,通入以下溶液,下列说法不正确的是( )
A.品红溶液褪色 B.AgNO3溶液产生沉淀
C.BaCl2溶液产生沉淀 D.紫色石蕊试液变红
【解析】选A。由题意可得,将等物质的量的SO2和Cl2通入水中,二者会发生反应:SO2+Cl2+2H2O====2HCl+H2SO4,使二者失去漂白性,不能使品红溶液褪色,而生成的Cl-能使Ag+沉淀,生成的SO42-能使Ba2+沉淀,两种强酸使紫色石蕊试液变红色。
9.(2011·苏州高一检测)接触法制硫酸中,从沸腾炉里出来的炉气,在进行氧化之前必须净化的原因是( )
A.降低炉气的温度便于吸收
B.防止矿尘堵塞管道
C.防止催化剂中毒以及水蒸气对设备和生产产生不良影响
D.增加SO2的含量
【解析】选C。由题意可得,进行氧化之前,必须进行净化的原因是水蒸气和粉尘能使催化剂中毒。
10.在某100 mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1。向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中的Cu2+的物质的量浓度(mol·L-1)是( )
A.0.15 B.0.225
C.0.35 D.0.45
【解析】选B。由题意可知,1.92 g铜粉中Cu的物质的量为0.03 mol,而溶液中H+的总物质的量为0.06 mol,NO3-的物质的量是0.04 mol,则由Cu与HNO3反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3- ====3Cu2++2NO↑+4H2O可知,在反应中,只有H+的量是不足的,则按H+的量来进行计算,可得出反应的Cu为0.022 5 mol,也就得出其浓度为0.225 mol·L-1。
11.将SO2 通入 BaCl2 溶液至饱和,未见沉淀生成,继续通入另一种气体,仍无沉淀,则通入的气体可能是( )
A.CO2 B.NH3
C.NO2 D.Cl2
【解析】选A。继续通入NH3会得到BaSO3沉淀;继续通入NO2或者Cl2会得到BaSO4沉淀;继续通入CO2不会得到沉淀,A项符合题意。
12.(双选)对于1 mol/L的氨水,下列叙述正确的是(忽略溶液混合时的体积变化)( )
A.将标准状况下22.4 L氨气溶于水配成1 L溶液,即可得到1 mol/L的氨水
B.1 mol/L的氨水的质量分数小于1.7%
C.1 mol/L的氨水与水等质量混合后,所得氨水的物质的量浓度大于0.5 mol/L
D.将1 mol/L的氨水与3 mol/L的氨水等质量混合后,所得氨水的物质的量浓度为2 mol/L
【解析】选A、C。B项中,由于氨水的密度ρ<1 g/mL,所以1 mol/L的氨水的质量分数= 错误;等质量的1 mol/L的氨水与水相比,前者体积大,所以二者混合,物质的量浓度大于0.5 mol/L,C项正确;1 mol/L氨水和3 mol/L氨水浓度不同,密度不同,故混合后物质的量浓度不为2 mol/L,D项错误。
【规律方法】溶质相同、密度不同的溶液混合的计算
设混合前两溶液的质量分数分别为w1、w2,物质的量浓度分别是c1、c2,密度分别为ρ1、ρ2。混合后的质量分数和物质的量浓度分别为w、c。
(1)当两溶液等体积混合时(忽略混合前后体积变化)
当溶液密度大于1时,浓度越大,密度越大,则
当溶液密度小于1时,
(2)当两溶液等质量混合时
当溶液密度大于1时,浓度越大,密度越大,等质量时,体积越小,则
当溶液密度小于1时,
氨水、乙醇溶液密度小于1,其他大多数溶液的密度大于1。
13.(2011·昆明高一检测)下列各组离子,在溶液中能大量共存、加入NaOH溶液后加热既有气体放出又有沉淀生成的一组是( )
A.Ba2+、NO3-、NH4+、Cl-
B.Ca2+、HCO3-、NH4+、AlO2-
C.K+、Ba2+、Cl-、HSO3-
D.Mg2+、NH4+、SO42-、K+
【解析】选D。A项,加入NaOH溶液会与NH4+产生NH3,但没有沉淀。B项,HCO3-与AlO2-不能共存,会生成Al(OH)3沉淀。C项,OH-与HSO3-生成SO32-,与Ba2+可生成BaSO3沉淀,但无气体放出。D项,OH-与NH4+产生NH3,与Mg2+会产生Mg(OH)2沉淀,正确。
14.为检验一种氮肥的成分,某学习小组的同学进行了以下实验:①加热氮肥样品生成两种气体,其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。②取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量BaCl2溶液,没有明显变化。由此可知该氮肥的主要成分是( )
A.NH4HCO3 B.NH4Cl
C.(NH4)2CO3 D.NH4NO3
【解析】选A。由题意可知,氮肥中含有NH4+、CO32-或HCO3-,但与BaCl2不反应,说明是HCO3-,则为NH4HCO3。
15.如图,将A、B两瓶中的无色气体混合后,集气瓶中充满红棕色的气体,则对A、B瓶中气体成分判断正确的是
( )
A.A是NO,B是空气
B.A是NO2,B是水蒸气
C.A是NH3,B是HCl
D.A是NO,B是水蒸气
【解析】选A。由题意可得出,红棕色气体就是NO2,而题中所给选项中只有A中的两种物质能生成NO2。
二、非选择题(本题包括6小题,共55分)
16.(8分)如图是铜与浓硫酸反应的实验装置图,请回答下列问题。
(1)写出有标号仪器的名称:①_____;②_____。
(2)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式:_____。
(3)SO2通入品红试液中的现象为______。
(4)SO2和NO2都是大气污染物,它们会引起雨水呈_____(填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
【解析】(1)制取SO2的实验装置主要有酒精灯、铁架台、试管、单孔橡胶塞、导管。①标的仪器是酒精灯,②标的是试管。
(2)浓硫酸和铜在加热条件下生成二氧化硫、硫酸铜和水。Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(3)SO2有漂白性,当SO2通入品红试液中,品红试液会褪色。
(4)SO2溶于水生成H2SO3、NO2溶于水生成HNO3和NO,它们会引起雨水呈酸性。
△
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答案:(1) ①酒精灯 ②试管
(2)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(3)品红溶液颜色褪去
(4)酸性
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17.(9分)(2011·无锡高一检测)A、B、C、D均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素,它们之间的转化关系如图所示(反应条件及其他物质已经略去):
(1)若A、D的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,且D为强酸,则A、D分别为(填写化学式)A:_____,D:_____。
写出A→B转化的化学方程式:_______________。
(2)若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D的稀溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。则A为_______,写出A→B转化的化学方程式:_____________。
【解析】由题意可得,A、D若能使湿润的蓝色石蕊试纸变
红,且D为强酸,那么A是H2S,B为SO2,C是SO3,D是H2SO4,
则可得A→B的化学方程式为:2H2S+3O2 2SO2+2H2O。
若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则A为NH3,B
为NO,C为NO2,D为HNO3。则A→B的化学方程式为4NH3+5O2
4NO + 6H2O。
点燃
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催化剂
△
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答案:(1)H2S H2SO4
2H2S+3O2 2SO2+2H2O
(2)NH3 4NH3+5O2 4NO + 6H2O
点燃
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催化剂
△
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18.(10分)如图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图,请回答下列问题:
(1)铜与稀硝酸反应的离子方程式__________________。
(2)Ⅰ实验装置中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是NO气体_____(填“能”或“不能”),简述理由_______________
_______________________________________________。
(3)若用Ⅱ实验装置进行实验,以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO,则检查气密性的操作是__________________
______________________________________________。
在烧杯中加入一定体积的稀硝酸,打开止水夹,用注射器慢慢抽取干燥管内的空气,稀硝酸沿着干燥管慢慢上升,直到充满整个干燥管,停止抽拉注射器,关闭止水夹,观察干燥管内的现象_______________________________。
反应停止后,打开止水夹,用注射器抽取干燥管内的气体(事先已将注射器内原有的空气推出),关闭止水夹后取下注射器,并抽取一定量的空气,观察到的现象是_______
_________________________________________。
(4)上述实验完成后,将注射器内的气体推入到NaOH溶液中,其目的是____________________________________
______________________________________________。
【解析】由题意可知,铜与稀硝酸反应的原理是
3Cu + 2NO3- + 8H+====3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O,但在Ⅰ装置中无法证明生成的气体是NO,因烧瓶中有大量的空气,与生成的NO迅速反应生成红棕色的NO2,而用装置Ⅱ进行实验,即可将装置中的空气提前抽掉,然后再进行实验,以防止干扰,完成实验后,将气体推入NaOH溶液是用NaOH将气体吸收,防止造成污染。
答案:(1)3Cu +2NO3- + 8H+====3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
(2)不能 因为圆底烧瓶中有空气,空气中的氧气会与NO反应生成NO2,出现红棕色
(3)关闭止水夹,将干燥管放入带有水的烧杯中,若干燥管内的液面比烧杯中的液面低,且过一段时间后干燥管内的液面位置保持不变,则表明该装置的气密性良好
铜片溶解,且表面有无色气泡产生,溶液变成蓝色,液面下降 有红棕色气体产生
(4)防止污染环境
19.(10分)形成酸雨的原理之一可简示如下:
回答下列问题:
(1)A物质的化学式为___________________________,
B物质的化学式为_____________________________。
(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是_____(填序号)。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的_____(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减小污染的目的。
(4)①你认为减少酸雨产生可采取的措施是_____。
A.少用煤作燃料
B.把工厂烟囱造高
C.燃料脱硫
D.把工厂迁移到农村
E.开发新能源
②请从全球环境保护的角度,分析这种建造高烟囱的方法是否可取_____,理由是___________________________。
【解析】含硫燃气中的硫元素,燃烧后都生成SO2,在一定条件下SO2又被O2氧化为SO3,SO3再与H2O反应生成硫酸,三个反应中反应③不属于氧化还原反应。SO2转化为S需加还原剂。减少酸雨产生应该是减少SO2的排放,可以减少含硫燃料的使用量或进行脱硫处理,开发新能源。建造高烟囱不能减轻对环境的污染,因为并没有减少SO2的排放。
答案:(1)SO2 SO3 (2)③ (3)还原剂
(4)①A、C、E ②不可取 高烟囱并没有降低排放到大气中SO2的含量,SO2随着雨水仍会降落到地面
20.(10分)氮及其化合物与我们的生活息息相关。
(1)氮肥是三大肥料之一,在氮肥的生产过程中,氨的合成是极其重要的一个反应。工业上合成氨的化学方程式是____________________________________________;
(2)汽车尾气中的NO是造成大气污染的物质之一,用化学方程式表示NO形成酸雨的过程_______________________
______________________________________________;
(3)含氮废水进入水体而对环境造成的污染越来越严重,某课外兴趣小组用金属铝将NO3-转化为N2,从而消除污染。该反应的离子方程式:6NO3- +10Al+18H2O====3N2↑+
10Al(OH)3↓+6OH-。上述反应中,还原剂是_____,被还原的元素是_____,每生成2 mol N2,将有_____mol电子发生转移。
【解析】本题考查了有关氮元素的一些基本的反应以及根据条件写方程式,判断各物质在氧化还原反应中的作用及电子的转移,属于基础知识的简单迁移和应用。
答案:(1)N2+3H2 2NH3
(2)2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO
(3)Al N 20
高温、高压
催化剂
21.(8分)(2011·湖南师大附中高一检测) 在足量浓硝酸中加入3.84 g 铜片,反应完全后,使产生的气体(只含有一种气体)通入800 mL H2O中充分反应,设反应后溶液体积不变。
(1)写出产生的气体通入水中的化学反应方程式,并指出氧化剂与还原剂的质量之比;
(2)试求将气体通入水中充分反应后得到的溶液的物质的量浓度。
【解析】(2)
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
1 2
x= 0.12 mol
3NO2 + H2O ====2HNO3 + NO
3 2
0.12 mol y = 0.08 mol
答案:(1)3NO2 + H2O====2HNO3 + NO 1∶2
(2)0.1 mol/L