第1课时 多种多样的碳单质及其化合物
(1)单质铁具有还原性、＋3价铁具有氧化性、＋2价铁既有氧化性、又有还原性。
(2)常见的碳单质有石墨、金刚石和C60。
(3)写出下列反应的化学方程式：
①碳单质还原CuO方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2。
②实验室制取CO2气体：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
③CO2通入澄清石灰水中，现象是石灰水变浑浊、反应方程式为CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。
一、多种多样的碳单质
1．碳在自然界中的存在
碳元素的存在形态
2．同素异形体
(1)概念：由同一种元素组成的性质不同的几种单质。
(2)实例：O2与O3、红磷与白磷、金刚石与石墨及C60。
3．碳的同素异形体比较
物质
内容 [来源:Zxxk.Com]
金刚石(C)
石墨(C)
C60
外观
无色透明晶体
深灰色、不透明的片状固体
灰黑色固体
结构
由碳原子构成的正四面体结构
由平面六边形构成的层状结构
由正六边形和正五边形排列而成的球状分子
硬度
极高
质软，在纸上可留痕迹
导电性
不导电
易导电
不导电
二、广泛存在的含碳化合物
1．含碳化合物
(1)有机物：如CH4、CH3COOH、淀粉等。
2．Na2CO3和NaHCO3
碳酸盐
Na2CO3(碳酸钠)
NaHCO3(碳酸氢钠)
俗名
纯碱(或苏打)
小苏打
色、态
白色固体
白色固体
水溶性
溶解度较大
溶解度较小(比Na2CO3的小)
与H＋反应
CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
与OH－反应
HCO＋OH－===CO＋H2O
与石灰水反应
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O
Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O
与CaCl2
Ca2＋＋CO===CaCO3↓
稳定性
稳定
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
相互转化
Na2CO3NaHCO3
用途
制玻璃、造纸、试剂等
发酵粉、治胃酸过多等
1．O2和O是同素异形体吗？
答案：不是。虽然都是由同种元素组成，但O2是单质，而O是离子。
2．C(石墨)C(金刚石)属于物理变化还是化学变化？若是化学变化是否是氧化还原反应？
答案：石墨与金刚石互为同素异形体，它们之间的转化属于化学变化。虽然有单质参加反应和单质生成，但元素的化合价没有变化，故不属于氧化还原反应。
3．用短线连接Ⅰ和Ⅱ中相应的物质和用途
分析：碳元素存在金刚石、石墨和C60等多种同素异形体，由于它们的颜色、光泽、透明度、质地、导电性等物理性质不同，决定了它们有不同的用途。石墨质软，具有润滑性和导电性，所以石墨可以用于制作铅笔芯、电极、电车滑块、润滑剂等；金刚石具有晶莹剔透、硬度大等性质，所以可用做装饰品和磨具等；C60具有一些特性，有可能成为新型的催化剂或催化剂载体。
答案：A－⑦ B－⑤⑥ C－①②③④
4．“向某一无色溶液中滴入足量的稀盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体，则原溶液中一定含有CO”。这种说法对吗？
分析：能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体是CO2，与盐酸反应生成CO2的离子有CO和HCO，因此溶液中不一定含有CO。
答案：不对
Na2CO3和NaHCO3与酸的反应
1．Na2CO3溶液与盐酸反应
Na2CO3溶液与盐酸反应时，滴加顺序不同，实验现象不同，产生的CO2的量也可能不同。
滴加顺序
反应现象
反应方程式
开始滴入Na2CO3溶液，马上有气体放出
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
开始阶段无明显现象，后来有气体放出
开始：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3
后来：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
2．NaHCO3溶液与盐酸反应
无论将NaHCO3溶液滴入盐酸中，还是将盐酸滴入NaHCO3溶液中，都只发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，即开始滴加就会有CO2气体生成。
[特别提醒]
(1)将等浓度盐酸分别滴入等浓度Na2CO3和NaHCO3溶液中、结合H＋能力：CO＞HCO；且分步结合：CO(全部)HCOH2CO3(H2O＋CO2)，所以Na2CO3溶液中开始无明显现象，而NaHCO3溶液中一开始就有气泡产生。
(2)不用其他试剂可将稀盐酸和Na2CO3溶液鉴别开。
[例1] 有15 mL 2 mol·L－1的H2SO4溶液与15 mL 3 mol·L－1的Na2CO3溶液，欲使其反应产生CO2的量最多，则正确的操作是( )
A．把两种溶液快速混合并不断搅拌
B．把两种溶液缓慢混合并不断搅拌
C．把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中
D．把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中
[解析] n(H＋)＝0.015×2×2＝0.06 mol
n(CO)＝0.015×3＝0.045 mol
因：COHCOCO2↑，且n(CO)＜n(H＋)＜2n(CO)，所以若要使生成CO2最多，须把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中。
[答案] D
CO分步结合H＋，待CO全部转化为HCO后，若再有H＋剩余，HCO可再结合H＋生成CO2。
(1)当n(CO)＞n(H＋)，Na2CO3溶液滴入盐酸中有气体生成，反滴则无气体放出。
(2)当n(CO)＜n(H＋)＜2n(CO)，Na2CO3溶液滴入盐酸中生成CO2最多。
(3)当n(H＋)≥2n(CO)，无论滴加顺序如何，生成CO2一样多。
Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂
1．鉴别
状态
鉴别方法
Na2CO3
NaHCO3
固态
加热
无明显变化
分解产生无色气体(CO2)
溶液[来源:Zxxk.Com][来源:学科网]
逐滴滴加盐酸
开始无明显现象，一段时间后有气体产生
开始滴加就有气体产生[来源:学§科§网][来源:学&科&网]
滴加CaCl2溶液
产生白色沉淀(CaCO3)
无明显变化
2．除杂(括号内为杂质)
Na2CO3(NaHCO3)
NaHCO3(Na2CO3)
固体
加热2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
加水制成饱和溶液，通入足量CO2，结晶过滤
溶液
加适量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
通入CO2 Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
[特别提醒] 区别Na2CO3和NaHCO3不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]溶液，原因是二者均能产生沉淀，
Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH，
2NaHCO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。
[例2] 现有两瓶白色固体化学药品，一瓶为Na2CO3，另一瓶为NaHCO3。无法将其鉴别开来的方法是( )
A．加热
B．两者分别与同浓度的稀盐酸反应
C．溶于水，加入CaCl2溶液
D．两者分别加入氢氧化钠溶液或Ba(OH)2溶液
[解析] 加热时，试管内壁有较多水珠生成，且生成使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3，A项可以。与同浓度的稀HCl反应，可根据产生气泡的速度不同鉴别B项可以。Na2CO3与CaCl2反应生成沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，C项可以；两者与氢氧化钠溶液混合后均没有明显现象，与Ba(OH)2都能反应，都有白色沉淀生成，现象完全相同，D项无法鉴别。
[答案] D
从离子反应角度考虑，Na2CO3和Ba(OH)2两溶液反应时，CO＋Ba2＋===BaCO3↓；NaHCO3和Ba(OH)2两溶液反应时，先发生HCO＋OH－===CO＋H2O，再发生CO＋Ba2＋===BaCO3↓，即反应现象相同。
1．(对应考点一)不用任何试剂就能鉴别的一组物质是( )
A．Na2CO3和NaHCO3 B．Na2CO3和NaCl
C．Na2CO3和盐酸 D．NaHCO3和盐酸
解析：将盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，开始时无气体生成，而将Na2CO3溶液滴加到盐酸中时，开始便有气体生成，滴加顺序不同，现象不同，不用其他试剂就能鉴别。
答案：C
2．(对应考点一)下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中正确的是 ( )
A．碳酸氢钠的溶解度大于碳酸钠
B．与盐酸反应放出等量的二氧化碳消耗碳酸钠的质量小于碳酸氢钠
C．与等浓度的盐酸反应，碳酸氢钠反应的速率快
D．与等质量的碳酸钠和碳酸氢钠反应，碳酸钠消耗盐酸少
解析：NaHCO3的溶解性较小，A项错误。放出1 mol CO2消耗Na2CO3 106 g ，消耗NaHCO3 84 g, B项错误。NaHCO3与盐酸反应的速率比Na2CO3要快，这是因为HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，而CO与H＋结合生成CO2分两步进行，先要生成HCO，后再生成CO2，C项正确。106 g Na2CO3耗73 gHCl，而106 g NaHCO3耗HCl少于73 g，D项不正确。
答案：C
3．(对应考点二)可以说明溶液中大量存在CO的理由是( )
A．加入AgNO3溶液有白色沉淀产生
B．加入盐酸有无色无味气体产生
C．加入MgCl2时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀全部溶解，且产生可以使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
D．加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，反应现象如选项C所述
解析：A项不可说明，与AgNO3作用生成白色沉淀的还有Cl－等；B项不可说明，与盐酸作用产生无色无味气体的还有NaHCO3等；D项不可说明，NaHCO3等物质亦会有此现象。
答案：C
4．(对应考点二)除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是( )
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸
解析：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，CO2与NaHCO3不再反应，A对。Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3和Na2CO3反应，故B、C、D错。
答案：A
5．(探究题)某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做以下实验，如图所示。
(1)写出Ⅰ中与盐酸发生反应的化学方程式。
①Na2CO3时______________________________________________________________，
②NaHCO3时______________________________________________________________，
③由此可知此装置________(填“能”或“不能”)鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)Ⅱ装置能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Ⅲ、Ⅳ装置均利用了Na2CO3和NaHCO3________性的区别。有关化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是(填化学式)____________________。有的同学在盛Na2CO3的导管口观察到开始加热时也有气泡产生，据此此同学认为Na2CO3加热也能分解。你认为此观点________(填“正确”或“错误”)。分析此现象的原因为___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)除了以上方法，请你再举出一例鉴别二者的方法_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：鉴别Na2CO3和NaHCO3是利用二者性质的差别，Ⅰ中二者均能与盐酸反应产生CO2，现象相同，不能鉴别；Ⅱ中Na2CO3、NaHCO3加入等浓度的盐酸中，NaHCO3反应剧烈，产生的气体多，气球膨胀的快；NaHCO3不稳定，受热分解，而Na2CO3稳定，受热不分解，Ⅳ中的试管B在试管A内部，不能直接接触到火焰，温度相对较低，故试管B中装入的固体是易分解的NaHCO3，NaHCO3受热分解产生的CO2使澄清石灰水变浑浊；鉴别Na2CO3和NaHCO3还可利用其在溶液中电离出的阴离子的不同性质选择试剂，CO与Ba2＋或Ca2＋反应生成白色沉淀，HCO不反应。
答案：(1)①Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
②NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
③不能
(2)盛NaHCO3的装置反应比盛Na2CO3的装置剧烈，气球膨胀的快
(3)热稳定
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
(4)NaHCO3 错误
大试管中空气受热膨胀时逸出
(5)把二者分别配成溶液后滴加BaCl2试剂，有白色沉淀生成的为Na2CO3，无现象的为NaHCO3
(1)互称同素异形体的物质中只含有相同的一种元素，它们的性质不完全相同。
(2)Na2CO3和NaHCO3与足量的稀盐酸反应都能生成CO2气体。Na2CO3溶液与稀盐酸因滴加顺序不同，现象也不同。
(3)热稳定性Na2CO3＞NaHCO3，若固体Na2CO3中混有NaHCO3，可用加热的方法除去。反应方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(4)鉴别Na2CO3和NaHCO3两溶液还可以用CaCl2(或MgCl2或BaCl2)溶液。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．下列叙述中，正确的是( )
A．由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物
B．金刚石和石墨具有相同的化学组成
C．金刚石与石墨之间的转化不属于化学变化
D．C60是新发现的一种碳的化合物
解析：碳元素形成的单质有多种，不同的单质组成的物质是混合物，金刚石、石墨、C60都是碳元素的单质，它们之间的转化属于化学变化。
答案：B
2．下列物质中分别滴入醋酸，会产生相同气体的是( )
①大理石；②钟乳石；③锅垢；④贝壳；⑤蛋壳
A．①② B．④⑤
C．①②③ D．①②③④⑤
解析：五种物质的主要成分是CaCO3，与醋酸反应都会产生CO2气体。
答案：D
3．[双选题]关于Na2CO3和NaHCO3的说法中，正确的是( )
A．Na2CO3的溶解度在相同条件下比NaHCO3的溶解度大，NaHCO3比Na2CO3稳定
B．Na2CO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应
C．NaHCO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应
D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，消耗HCl的物质的量之比为2∶1，而放出的气体的物质的量之比为1∶1
解析：稳定性与溶解性无关，A不对；Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，B对。NaHCO3与CaCl2溶液不反应，与石灰水反应生成CaCO3沉淀，C不对。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，当n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)时，消耗n(HCl)之比为2∶1，放出CO2气体物质的量相等，D对。
答案：BD
4．向碳酸钠浓溶液中逐滴加入稀盐酸直到不再产生二氧化碳气体为止，则在此过程中，溶液中碳酸氢根离子浓度变化趋势可能是( )
A．逐渐减小 B．逐渐增大
C．先逐渐增大，而后减小 D．先逐渐减小，而后增大
解析：反应过程可表示为：
先：CO＋H＋===HCO；后：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。所以c(HCO)先增大后减小。
答案：C
5．将碳酸钠晶体和碳酸氢钠的混合物n g溶于水制成200 mL溶液，钠离子的物质的量浓度为0.5 mol·L－1；若将n g该混合物加热至质量不再改变时，得到固体物质的质量是( )
A．3.1 g B．5.3 g
C．9.0 g D．11.0 g
解析：n g混合物中n(Na＋)＝0.2 L×0.5 mol/L＝0.1 mol。混合物加热后变为Na2CO3，根据Na＋守恒可知所得产物n(Na2CO3)＝0.05 mol。则m(Na2CO3)＝0.05 mol×106 g/mol＝5.3 g。
答案：B
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(8分)除去下列物质中的少量杂质(括号内为杂质)
(1)Na2CO3固体(NaHCO3)：
方法：__________________________________________________________________，
反应方程式：_______________________________________________________________。
(2)NaCl溶液(Na2CO3)：方法：_________________________________________________，
离子方程式：____________________________________________________________。
(3)NaHCO3溶液(Na2CO3)：试剂：_____________________________________________，
离子方程式：_____________________________________________________________。
(4)适量NaOH溶液(Na2CO3)：试剂：____________________________________________，
离子方程式：_____________________________________________________________。
答案：(1)充分加热
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(2)滴入适量稀盐酸
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
(3)足量CO2
CO2＋CO＋H2O===2HCO
(4)适量Ba(OH)2溶液
Ba2＋＋CO===BaCO3↓
7．(10分)现有A、B、C、D四种化合物都含钾元素，A、B、C和足量的盐酸反应后，均可生成D；若将固体C加热后可生成A和无色无毒的气体E，该气体能使澄清石灰水变浑浊；若在A溶液中通入足量E，可生成C；若B与C的溶液混合可生成A。请回答下列问题。
(1)推断A、B、C、D的化学式；
A________________；B________________；
C________________；D________________。
(2)A溶液中通入足量E反应的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)B溶液与C溶液反应的离子方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)仅凭有气体E生成，能否断定A、C的组成？
解析：气体E无色无味且能使澄清石灰水变浑浊，为CO2，C为KHCO3，A为K2CO3；B与KHCO3溶液混合可生成K2CO3，B为KOH，A、B、C和足量的盐酸反应后，均可生成D，D为KCl。HCO和CO都可与盐酸反应生成CO2气体，所以不能仅凭有CO2气体生成，不能断定哪个是K2CO3，哪个是KHCO3。
答案：(1)K2CO3 KOH KHCO3 KCl
(2)CO＋CO2＋H2O===2HCO
(3)OH－＋HCO===H2O＋CO
(4)不能
8．(12分)根据如图所示提供的仪器装置，完成提纯并测定Na2CO3样品纯度(其中只含NaHCO3杂质)的实验，试回答有关问题：
实验1：测定Na2CO3样品中NaHCO3分解放出的CO2的体积。
(1)连接装置的正确顺序是(填序号)：____________。
(2)完成该实验尚缺的仪器是_________________________________________________。
(3)产生的气体从装置④的__________端进入，从装置⑤的________端进入。
实验2：测定上述实验完成后的剩余固体与盐酸反应产生的CO2的体积。
(4)应将实验1的装置作哪些调整？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)当实验1加热到样品不再产生气体时，产生CO2为a L(已折算成标准状况)。
实验2在加入盐酸至无气体产生时，生成了CO2为b L(已折算成标准状况)。则样品中Na2CO3纯度的实测值为________；测得的CO2的体积与理论值相比较，结果________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。若要使实验值更接近于理论值，该实验应该怎样改进？__________。
解析：本实验给固体样品加热制气体所用装置应由⑦、①和③仪器组装，而④的作用是吸收水蒸气(干燥气体)，气体在经过④时，应遵循“粗口进，细口出”的原则；⑤的作用是让气体将其中的水排出，以测定气体的体积，因此气体要从短管进入。
由于CO2可溶于水，故测得的体积偏小。如果让气体排饱和NaHCO3溶液，则会降低CO2的溶解度，减小误差。样品中含有的Na2CO3物质的量为 mol，样品总质量为加热后的质量(×106 g)与实验1加热生成的CO2、H2O质量(×62 g)之和。
答案：(1)⑦①③④⑤⑥ (2)酒精灯
(3)d b (4)将③换成②，同时撤走酒精灯
(5)% 偏小 将装置⑤中的水换成饱和NaHCO3溶液
第2课时 碳及其化合物间的转化
(1)Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解度和热稳定性。
①溶解度：S(Na2CO3)＞S(NaHCO3)。
②稳定性：Na2CO3＞NaHCO3。
(2)分别向Na2CO3和NaHCO3两溶液中滴入CaCl2溶液，现象分别是有白色沉淀生成、无明显现象，反应的离子方程式为CO＋Ca2＋===CaCO3↓。
(3)写出下列反应的离子方程式：
①NaHCO3溶液与NaOH溶液：
HCO＋OH－===CO＋H2O。
②NaHCO3溶液与稀盐酸：
HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
一、自然界中碳及其化合物间的转化
1．转化示意图
2．溶洞及钟乳石的形成原理(模拟实验)
写出有关反应方程式：
溶洞的形成：CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。
钟乳石的形成：Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑。
二、生产和生活中碳及其化合物间的转化
1．高炉炼铁
(1)原料：焦炭和铁矿石。
(2)铁矿石被还原：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2↑。
2．C、CO、CO2的转化关系为
用化学方程式表示为：
①2C＋O22CO(不完全燃烧)；
②2CO＋O22CO2；
③C＋O2CO2(完全燃烧)；
④CO2＋C2CO。
3．碳在无机物和有机物间的转化
1828年，德国化学家维勒用无机物氰酸铵(NH4CNO)首次合成了有机物尿素[分子式为CO(NH2)2]，开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河。
1．CO2是造成“温室效应”的主要气体，对于在自然界中的转化，下列说法正确的是________。
(1)大气中的CO2能被海洋溶解一部分。
(2)自然界中同时存在产生CO2和消耗CO2的过程。
(3)CO2主要是植物的光合作用消耗，因此植树造林能有效减弱“温室效应”。
(4)加热碳酸氢钙溶液会变浑浊，加热碳酸氢钠溶液也会变浑浊。
(5)钟乳石、石笋是由于CaCO3和Ca(HCO3)2的相互转化形成的。
分析：CO2气体在水中的溶解度不大，但海洋中的水可溶解一部分CO2气体，自然界中同时存在产生CO2和消耗CO2的过程，正常条件下CO2“收支平衡”，自然界中的CO2就会保持不变，否则就会产生温室效应；Ca(HCO3)2不稳定，其溶液加热会分解，而NaHCO3固体受热分解，在溶液中不分解。
答案：(1)(2)(3)(5)
2．反应中：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2↑。
CO做________、Fe2O3被________、Fe是________产物。若1.6吨Fe2O3参加反应。生成Fe的质量为________吨，同时产生____________ L的CO2气体(标况)。答案：还原剂 还原 还原 1.12 6.72×105
3．高炉炼铁过程中焦炭的作用是什么？
答案：①燃烧提供能量
②与O2反应生成还原剂CO。
CO2与碱反应产物的确定
1．CO2与碱反应的原理
CO2为酸性氧化物，能与碱反应生成盐和水。
CO2与碱反应时产物与二者的相对量有关，当碱足量时生成碳酸盐，当CO2足量时，生成碳酸氢盐。如与NaOH溶液反应：
(1)CO2不足时：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；
(2)CO2足量时：CO2＋NaOH===NaHCO3。
2．CO2与NaOH溶液反应用量和产物分析
反应情况
生成物
＜1∶2
NaOH过量，只发生反应(1)(余NaOH)
Na2CO3
＝1∶2
CO2与NaOH恰好按(1)反应
Na2CO3
＜＜1
(1)(2)两个反应均有
NaHCO3、Na2CO3
＝1∶1
恰好发生反应(2)
NaHCO3
＞1∶1
只发生反应(2)，CO2剩余
NaHCO3
其上述转化关系可用数轴表示为：
3．根据产物的量确定产物成分
若已知溶液蒸干后所得固体质量，可采用极值法，假设固体全部是Na2CO3或NaHCO3，即CO2与NaOH全部转化为Na2CO3或NaHCO3，将已知条件与计算所得结果比较，即可确定其成分。根据固体质量和碳原子(或钠原子)守恒建立方程。
[例1] 在标准状况下，将0.672 L CO2通入含1.6 g NaOH的溶液中，反应后得到Na2CO3和NaHCO3的混合物2.74 g，则混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．2∶3
[解析] NaOH与CO2反应时，随着二者相对量的不同，产物会有所不同，解答此类题目时可依据两个守恒：钠守恒和碳守恒。
n(NaOH)＝＝0.04 mol，n(CO2)＝＝0.03 mol，假设混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x和y，
根据钠元素守恒得：2x＋y＝0.04 mol；
根据碳元素守恒得：x＋y＝0.03 mol；
解得：x＝0.01 mol，y＝0.02 mol，
所以n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶2。
[答案] B
元素守恒(或原子守恒)、质量守恒、电荷(或电子)守恒，是中学化学常用的解题方法，它可使较复杂的计算简单化。
CO2、CO、HCO之间的相互转化
实现上述六个转化的反应有：
①
②与过量酸反应：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑；
③
④
⑤
⑥
[特别提醒] (1)与稀盐酸反应生成无色无味且使澄清石灰水变浑浊气体的离子可是CO或HCO。
(2)CO的检验：溶液白色沉淀沉淀溶解，生成无色无味气体，则原溶液中含CO。
③H2O＋COHCOH2O＋CO2。
[例2] 某固体物质A受热分解，生成B、C、D三种物质。B是一种钾盐，向B的水溶液中加入澄清石灰水，产生白色沉淀E；E溶于盐酸放出无色无味气体D；将D通入澄清石灰水中，先出现浑浊现象，然后又变澄清；C在常温下是一种无色液体。
(1)写出A、B、E的化学式。
A________，B________，E________。
(2)写出反应的化学方程式。
①A受热分解：____________________________；
②将D通入澄清石灰水中，先出现浑浊现象，然后又变澄清：___________________
________________________________________________________________________。
(3)写出反应的离子方程式。
①向B的水溶液中加入澄清石灰水，产生白色沉淀E：
________________________________________________________________________；
②E溶于盐酸放出无色无味的气体D：_______________________________________。
[解析] 由题意可知E为难溶性钙盐，与盐酸放出无色无味气体D，则D为CO2，故E为CaCO3，那么B为K2CO3。C是无色液体，则C为H2O，由此可知A为KHCO3。
[答案] (1)KHCO3 K2CO3 CaCO3
(2)①2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O
②CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
(3)①CO＋Ca2＋===CaCO3↓
②CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
“难溶于水的钙盐E与稀盐酸反应生成无色无味气体D”是解题突破口之一，由此可知D为CO2，E为CaCO3，再分析其他条件，可推出其他物质。
1．(对应考点一)向NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是( )
A．Na＋、CO B．Na＋、HCO
C．HCO、CO D．Na＋、OH－
解析：向NaOH溶液中通入过量CO2得到NaHCO3溶液，溶液中存在的主要离子是Na＋和HCO。
答案：B
2．(对应考点一)标准状况下将4.48 L CO2通入1 L 0.3 mol·L－1NaOH溶液中，当CO2与NaOH完全反应时，则下列说法正确的是( )
A．溶液中只有一种阴离子(OH－除外)
B．溶液中溶质的物质的量之比为1∶2
C．反应后有CO2逸出
D．反应后的溶液还可以吸收部分CO2
解析：n(CO2)＝0.2 mol n(NaOH)＝0.3 mol
因＜＝＜1，故反应后溶液中含有Na2CO3和NaHCO3，则还可以吸收部分CO2。
所以A、C错，D正确。由碳元素和钠元素守恒得：
解得B错。
答案：D
3．(对应考点二)如下图所示，将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2的体积(V)关系正确的是( )
解析：此反应可分为三个阶段：第一阶段是CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2O；第二阶段是CO2＋OH－===HCO；第三阶段是碳酸钙的溶解过程，发生的反应是CaCO3＋H2O＋CO2===Ca2＋＋2HCO，可以看出使Ca2＋完全转变为CaCO3沉淀所需CO2的量与使全部的CaCO3溶解所需CO2的量相等。因此只有D项符合。
答案：D
4．(对应考点二)将CO2通入到下列溶液中直至过量，最终一定生成沉淀的是( )
A．Ca(ClO)2溶液 B．饱和Na2CO3溶液
C．CaCl2溶液 D．Ca(OH)2溶液
解析：A、D两项中先产生CaCO3沉淀，CO2过量时沉淀又溶解；C项中不产生沉淀；而B项中生成NaHCO3，其溶解度小于Na2CO3，以晶体形式析出。
答案：B
5．(探究题)将一定体积的CO2通入到一定浓度的NaOH溶液中，为了测定其溶液的成分，向该溶液中逐滴加入1 mol/L盐酸。所加入盐酸的体积与产生二氧化碳气体体积(标准状况)的关系如图所示。
(1)写出OA段所发生反应的离子方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)当加入35 mL盐酸时，所产生的二氧化碳的体积(标准状况)是________mL。
(3)溶液中所含的物质有________________，其物质的量之比为________________。
解析：由图像所消耗的盐酸的体积及产生的V(CO2)可知，此溶液的溶质是NaOH、Na2CO3。OA段H＋先与OH－反应生成H2O，再与CO反应生成HCO。AB段发生反应H＋＋HCO===CO2↑＋H2O。35 mL时产生的n(CO2)＝n(H＋)＝(35－25) mL×10－3 L·mL－1×1 mol·L－1＝0.01 mol，则V(CO2)＝224 mL。由H＋＋CO===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，则n(CO)＝nAB(H＋)＝(45－25) mL×10－3L·mL－1×1 mol·L－1＝0.02 mol，n(OH－)＝[25－(45－25)] mL×10－3L·mL－1×1 mol·L－1＝0.005 mol，所以n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝n(OH－)∶n(CO)＝0.005 mol∶0.02 mol＝1∶4。
答案：(1)H＋＋OH－===H2O，CO＋H＋===HCO
(2)224 (3)NaOH、Na2CO3 1∶4
(1)大气中的CO2主要由植物的光合作用和海水溶解而消耗。同时燃料燃烧及火山喷发产生CO2进入大气，使CO2的存在处于循环状态。
(2)少量CO2通入NaOH溶液中，化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O。过量CO2通入NaOH溶液中离子方程式为CO2＋OH－===HCO。
(3)CO2COHCO。
(4)高炉炼铁反应原理：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．对于碳及其化合物间转化的说法中，正确的是( )
A．大气中CO2含量的剧增，对自然界中碳及其化合物间的平衡没有影响
B．木炭燃烧过程中，发生着碳单质、CO和CO2之间的转化
C．碳的氧化物间的相互转化不属于氧化还原反应
D．含碳的无机化合物和有机化合物之间存在着严格的界限，无机化合物不能合成有机化合物
答案：B
2．[双选题]下列各组物质互相作用时，生成物不随反应条件或反应物的量变化而变化的是( )
A．NaHCO3和NaOH B．NaOH和CO2
C．Na2CO3溶液和CO2 D．Na2CO3和HCl
解析：A项：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
B项：CO2(少)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2(足)＋NaOH===NaHCO3。
C项：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
D项：向稀HCl中滴Na2CO3溶液：
2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑
向Na2CO3溶液中滴入稀HCl：
先Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3
后NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
答案：AC
3．下列离子方程式正确的是( )
A．过量CO2通入澄清石灰水中：
CO2＋OH－===HCO
B．NaHCO3与盐酸反应：
CO＋2H＋===CO2↑＋H2O
C．NaHCO3溶液与石灰水反应：
HCO＋OH－===CO＋H2O
D．实验室中用大理石与盐酸反应制CO2：
CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
解析：B项中应是HCO与H＋的反应；C项中Ca2＋参加反应生成CaCO3沉淀。D项中是CaCO3与H＋的反应。
答案：A
4．某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应，消耗H＋和产生CO2的物质的量之比为6∶5，该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶4
解析：设它们的物质的量分别为a mol和b mol，
ACO3～2H＋～ CO2↑，A(HCO3)2～2H＋～2CO2
a mol 2a mol a molb mol 2b mol 2b mol
＝得a∶b＝。
答案：B
5．某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O(水蒸气)、H2中的一种或几种，依次进行如下连续处理(假定每步处理均反应完全)：①通过足量碱石灰时，气体体积变小；②通过炽热的氧化铜时，固体变为红色；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；④通过澄清的石灰水时，溶液变得浑浊。由此可以确定原混合气体中( )
A．一定含有CO2、H2O，至少含有H2、CO中的一种
B．一定含有H2O、CO，至少含有CO2、H2中的一种
C．一定含有CO、CO2，至少含有H2O、H2中的一种
D．一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种
解析：由题中①通过碱石灰时，气体体积变小知混合气中至少有H2O、CO2中的一种；由②知必有还原性气体CO、H2的一种；由③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色，说明有水生成，可知原混合气体中必有H2；由④通过澄清的石灰水时，溶液变得浑浊，说明有CO2生成，可知原混合气体中必有CO。
答案：D
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(10分)如图所示曲线表示一定量的饱和Ca(OH)2溶液中通入CO2气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与通入CO2体积之间的关系。试回答：
(1)OA段曲线和AB段曲线所表示的反应方程式分别是__________________________。
(2)A点时已参加反应的CO2和Ca(OH)2的物质的量之比为________。
(3)B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是________和________(填离子符号)。
(4)将B处生成的溶液煮沸，可观察到的现象是___________________________ _______。
答案：(1)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，
CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2 (2)1∶1
(3)Ca2＋ HCO (4)生成白色沉淀，并有气泡冒出
7．(10分)A、B、C、D、E五种物质的转化关系如图所示。已知A为二元碱，微溶于水且溶解度随温度升高而降低。
(1)写出各物质的化学式：
A________；B________；C________；D________；
E________。
(2)写出下列两个变化的离子方程式：
B→D________________________________________________________________________。
B→E________________________________________________________________________。
解析；首先推测出A为Ca(OH)2，Ca(OH)2与过量CO2反应生成B，B为Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2受热分解成C，C为CaCO3，CaCO3与盐酸反应生成D，D为CaCl2。
答案：(1)Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 CaCO3
CaCl2 Na2CO3
(2)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O
8．(10分)(1)图瓦卢是由多个珊瑚礁形成的岛国，由于大气中CO2含量的剧增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸钙)被海水侵蚀，其原因是___________________________________________________
________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)叶圣陶先生的《记金华的双龙洞》是一篇描写溶洞的好文章，里面有很多的名言佳句，其中溶洞和钟乳石的形成涉及的化学反应有________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想。科学家致力于二氧化碳组合转化方面的技术研究，把过多的二氧化碳转化为对人类有益的物质。如将二氧化碳和氢气以1∶4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源，请完成下列化学方程式：CO2＋4H2===________＋2H2O。
(4)科学家研究发现，用“汽水”(一种能释放CO2的弱酸性溶液)浇灌植物能促进植物的生长。原因是它能________。
①加强呼吸作用 ②加强光合作用 ③改良碱性土壤、调节pH ④加强植物蒸腾作用
A．①② B．②③
C．③④ D．②③④
(5)快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是________。
A．使用天然气等燃料
B．控制全球人口增长
C．植树造林、保护森林
D．立即减少煤和石油的燃烧
解析：(1)CO2微溶于水，溶于水后会与CaCO3反应导致CaCO3溶解，从而使大量珊瑚礁溶解。
(2)岩石中的碳酸钙受CO2与水的作用生成碳酸氢钙从而形成溶洞；溶有碳酸氢钙的水在滴落过程中，受温度、压强的影响从而形成碳酸钙沉淀，即钟乳石。
(3)从原子守恒的角度去分析，1 mol CO2与4 mol H2反应时，生成了2 mol H2O，生成的另一种物质中必有1 mol C和4 mol H，此物质为CH4。
(4)植物通过呼吸作用放出CO2，其蒸腾作用与外界温度及水分有关，与CO2的浓度无关；植物的光合作用需要吸收CO2，CO2在潮湿土壤中生成H2CO3，H2CO3电离出的H＋可以改良碱性土壤，调节pH，促进植物对Ca2＋、Mg2＋的吸收，所以用“汽水”浇灌植物能促进植物的生长。
(5)对能源的消耗增大，不可能立即减少煤和石油的燃烧；使用天然气等燃料也会产生CO2，只有绿色植物的光合作用会吸收大量的CO2，是一种有效的生态学措施。
答案：(1)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
(2)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
(3)CH4 (4)B (5)C
第1课时 自然界中氮的循环和氮循环中的重要物质
(1)碳元素的氧化物有CO和CO2，其中CO2是酸性氧化物，CO2＋2OH－===CO＋H2O，CO是不成盐氧化物。
(2)NaHCO3分别与稀HCl、NaOH溶液反应，离子方程式是：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑、HCO＋OH－===CO＋H2O。
(3)空气中含量最多的气体是氮气，其化学性质稳定。试写出氮元素＋2价和＋4价对应氧化物化学式：NO、NO2。
一、氮在自然界中的循环
1．氮元素的存在
2．氮的循环
二、氮气
1．氮气的性质
2．可逆反应
在相同条件下，能同时向正反两个方向进行的反应，为可逆反应，可逆反应的化学方程式用“??”表示。
3．氮的固定
(1)概念：使游离态的氮转化为化合态的氮的过程。[来源:学|科|网]
(2)分类：
氮的固定
三、氮的氧化物
1．不同价态的氮的氧化物
氧化物
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
N2O5
对应氮的化合价[来源:学。科。网Z。X。X。K]
＋1
＋2
＋3
＋4
＋4
＋5
2．NO和NO2
(1)物理性质：
NO
NO2
颜色
无色
红棕色
状态
气态
气态
气味
无味
刺激性
毒性
有毒
有毒
水溶性
难溶
易溶
(2)相互转化：
①NO→NO2∶2NO＋O2===2NO2，
②NO2→NO∶3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
1．分离空气中的N2和O2，用什么方法？
答案：使空气液化，然后蒸馏。
2．能否用排空气法收集N2?
答案：不能。因为N2的密度与空气相近。
3．俗话说：“雷雨发庄稼”，试说出其中的原理，写出反应方程式。
答案：雷电发生时，N2和O2化合成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤中的矿物作用生成硝酸盐，NO可被植物吸收。
N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4．在自然界中，大豆、蚕豆等豆科植物不施肥，仍能表现出良好的长势，其原因是什么？
答案：大豆、蚕豆等豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物，植物的根从土壤中吸收NH和硝酸盐。
5．工业上用H2和N2在一定条件下合成NH3：N2＋3H22NH3，在相同条件下向一定体积容器中充入1升N2和3升H2，充分反应能否得到2升NH3?
分析：此反应是可逆反应，在相同条件下反应向右进行的同时，也向左进行，即1升N2和3升H2不能完全转化，最后容器中是N2、H2和NH3的混合气体。
答案：不能。
氮氧化物与O2、H2O反应的计算
氮氧化物溶于水的计算常涉及到以下几个方面：(1)混合气体的组成，(2)反应后剩余气体的种类和量，(3)反应后溶液的浓度。
计算的依据是化学反应方程式，根据化学方程式分析各反应物的量、判断剩余气体的种类。应用守恒法进行计算。
1．有关的化学方程式
(1)单一气体：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
(2)混合气体：
①NO2与O2混合：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3②
②NO与O2混合：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③
(3)2NO＋O2===2NO2④
2．不同情况的反应及剩余气体的体积
序号
气体
反应
剩余气体
剩余气体的体积
Ⅰ
NO2
①
NO
V(NO2)
Ⅱ
NO2＋NO
①
NO
V(NO)原＋V(NO2)
Ⅲ
NO2＋O2[来源:学_科_网]
＝4∶1
②
无[来源:Zxxk.Com]
0
<4∶1
②
O2
V(O2)原－V(NO2)
>4∶1
①②
NO
[V(NO2)－4V(O2)]
Ⅳ
NO＋O2
＝4∶3
③
无
0
>4∶3
③
NO
V(NO)－V(O2)
<4∶3
③
O2
V(O2)－V(NO)
[特别提醒] 因NO2与水发生反应，因此无论是NO2、NO2和O2的混合气体还是NO和O2的混合气体通入水中，最终剩余气体都不能是NO2。
[例] 用排水法收集12 mL NO于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入O2共12 mL，下面的说法中，正确的是( )
A．剩余NO
B．剩余NO2
C．试管中气体为红棕色
D．试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无色气体
[解析] 向NO中间歇通入O2发生的反应为
2NO＋O2===2NO2 ①
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②
由①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
等体积的NO和O2反应最终剩余O2。
[答案] D
NONO2NO
(无色)(红棕色)(无色)
1．在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应的物质和发生氧化反应的物质的质量比为( )
A．3∶1 B．1∶3
C．1∶2 D．2∶3
解析：3O2＋H2O===2HO3＋O,3 mol NO2中，有2 mol氮的价态升高，1 mol氮的价态降低，所以发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的质量比为1∶2。
答案：C
2．标准状况下，将NO2和O2按体积比4∶3混合后充入干燥烧瓶中，然后将烧瓶倒立于水中使其充分反应，则烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为( )
A. mol·L－1 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
解析：此类题目可用赋值法来解。设烧瓶体积为1 L，因V(NO2)∶V(O2)＝4∶3，故在1 L混合气体中V(NO2)＝ L，V(O2)＝ L。设生成HNO3的物质的量为x，根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则有(4×22.4 L)∶ L＝4 mol∶x，解得x＝ mol。烧瓶中残留O2的体积： L－ L＝ L，故溶液充满烧瓶体积的。所以c(HNO3)＝(×) mol÷ L＝ mol·L－1。
答案：C
3．[双选题]在一大试管中装入10 mL NO倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6 mL O2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是( )
A．试管内气体呈红棕色
B．试管内气体呈无色，是2 mL NO
C．试管内气体呈无色，是2 mL O2
D．试管内液面上升
解析：根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，V(NO)∶V(O2)＞4∶3时，NO有剩余。由题意，V(NO)∶V(O2)＝5∶3可知，NO剩余2 mL，则试管内液面上升。
答案：BD
4．盛有NO和NO2混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中NO和NO2的体积比是( )
A．3∶1 B．1∶3
C．2∶1 D．1∶2
解析：设VNO===x L VNO2===y L
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 L 1 L 2 L
y L L y L
则：由反应后气体体积减小为原来的一半可得：
y＝(x＋y)，解得＝。
答案：B
5．用大试管收集一试管NO2气体，倒扣在盛水的水槽里，试管内产生的现象为____________________；再往试管里通入适量氧气，试管内又产生的现象为________________________。产生上述现象的原因是______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：NO2与水发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以水会上升到试管容积的处；反应生成的NO又与O2反应生成红棕色的NO2气体，而NO2又与水反应，水面又上升。
答案：试管内红棕色气体逐渐消失，水面上升至试管容积的处 试管内又出现红棕色，接着红棕色消失，液面又上升 由于NO2易溶于水，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故颜色消失，液面上升至容积的处。当再充入O2时，发生反应2NO＋O2===2NO2，故又出现了红棕色，NO2继续溶于水并与水反应，气体颜色又消失，液面又上升
(1)空气中主要含有N2和O2，其体积比大约是4∶1。
(2)可通过自然固氮和人工固氮将自然界游离态氮转化为化合态。
(3)氮元素有多种氧化物，并且都有毒。其中NO和NO2是两种重要的氧化物。NO易与O2反应，化学方程式为2NO＋O2＝2NO2，NO2与H2O反应，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(4)“雷雨发庄稼”原理：
N2NONO2HNO3硝酸盐
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．下列关于氮气的说法中，错误的是( )
A．通常情况下，氮气性质比较稳定
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小
D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂
解析：N2不能在O2中燃烧，与O2在闪电时反应生成NO。
答案：B
2．我国城市中的大气污染物主要是( )
A．CO2、Cl2、N2、酸雨 B．SO2、NO2、CO、烟尘
C．NH3、CO2、CO、雾 D．HCl、SO2、N2、粉尘
答案：B
3．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( )
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
解析：少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体为NO、CO2，二者物质的量比为1∶2，同时还有少量水蒸气逸出，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2，O2有剩余，同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2，所以最后收集到的气体是NO2和O2。
答案：C
4．[双选题]在氮的氧化物中，氮元素和氧元素的质量比为7∶16，则此氧化物的化学式可能为( )
A．NO2 B．NO
C．N2O3 D．N2O4
解析：氧化物中两原子个数之比为：
N(N)∶N(O)＝∶＝1∶2。
答案：AD
5．无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、N2中的几种，将一定量的甲气体经过下图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为( )
A．NO2、N2 B．NO、CO2
C．NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
解析：混合气体无色，气体中不含NO2，气体通过Na2O2后显红棕色，说明原混合气体中含有NO，且有与Na2O2反应生成O2的气体CO2，通入水中，溶液呈酸性，且几乎无气体剩余，说明原气体中不含N2。
答案：B
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(8分)氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
2NO2＋2NO＋4NaOH===4NaNO2＋2H2O ①，
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②，在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成对大气无污染的气体，该反应的化学方程式为______________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在反应①中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂；在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2，它们的物质的量之比为1∶1。(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
答案：(1)NO2 NO 1∶1
(2)2NO＋2CON2＋2CO2
7．(9分)二氧化氮是造成光化学烟雾的罪魁祸首。目前有一种治理方法是，在400℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨把二氧化氮还原为氮气和水。请写出该反应的化学方程式：________________________________，该反应中，氧化剂是________，氧化产物是________，生成1.4 mol还原产物时，转移电子的物质的量为________。
解析：根据氧化还原反应的规律分析，用NH3将NO2还原成无毒气体，该气体只能是N2。NO2中＋4价的N被NH3中－3价的N还原为0价，剩下的氢、氧元素结合成水，因而氧化剂是NO2，氧化产物、还原产物均为N2；生成7 mol N2时，其中3 mol为还原产物，转移电子24 mol，则生成1.4 mol 还原产物时，转移电子11.2 mol。
答案：6NO2＋8NH37N2＋12H2O NO2 N2 11.2 mol
8．(13分)NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。
(1)NO对环境的危害在于________(填以下项目的编号)。
A．破坏臭氧层
B．高温下能使一些金属被氧化
C．造成酸雨
D．与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu＋离子的酶的活化中心中，亚硝酸根离子(NO)可转化为NO，写出Cu＋和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在常温下，把NO气体压缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50℃，发现气体的压力迅速下降，压力降至大约为原压力的就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式：____________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)NO中N的化合价为＋2，所以NO具有还原性，能被臭氧氧化；NO排放到空气中最终氧化成硝酸；同CO一样，NO也能与人体内的血红蛋白结合使人体缺氧而死亡。故对环境的危害为A、C。
(2)根据信息可得此反应中亚铜离子为还原剂，亚硝酸根离子为氧化剂，NO为还原产物，Cu2＋为氧化产物，再根据电子、电荷、原子守恒可得方程式：Cu＋＋NO＋2H＋===Cu2＋＋NO↑＋H2O。
(3)据阿伏加德罗定律的推论和氧化还原反应规律以及质量守恒定律可得方程式：3NONO2＋N2O。
答案：(1)AC
(2)Cu＋＋NO＋2H＋===Cu2＋＋NO↑＋H2O
(3)3NON2O＋NO2
第2课时 氨与铵盐
(1)NO是无色无味、难溶于水的有毒气体，易与O2反应，故只能用排水法收集。NO2是红棕色有刺激性气味，易溶于水的有毒的气体，不能用排水法收集，NO生成NO2的方程式为2NO＋O2===2NO2，NO2生成NO的方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(2)工业合成氨的反应为N2＋3H22NH3。
(3)氨水显碱性，NH3·H2O属于弱电解质，NH3·H2O??NH＋OH－。
一、氨气
1．物理性质
色
味
态
密度
水溶性
无色
刺激性
气体
比空气小
极易溶于水(常温常压1∶700)
2．化学性质
3．实验室制取
反应方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
4．氨水的性质
(1)成分：H2O、NH3、NH3·H2O、OH－、NH＋4、H＋水。
(2)弱碱性：①原因：NH3·H2O??NH＋4＋OH－，
②使红色石蕊试纸变蓝。
(3)易分解(用方程式表示)：
NH3·H2O??NH3↑＋H2O。
二、铵盐
1．概念
由铵根离子和酸根离子组成的盐。
2．物理性质
易溶于水的白色晶体。
3．化学性质
(1)受热易分解：
①NH4Cl受热分解方程式：NH4ClNH3↑＋HCl↑。
②NH4HCO3受热分解方程式：NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。
(2)与碱的反应：
铵盐都能与碱反应生成氨气。
固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为
NH4Cl＋NaOHNH3↑＋NaCl＋H2O。
溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式为(加热)
NH＋OH－NH3↑＋H2O。
1．判断正误。
(1)氨水能导电，故NH3是电解质。( )
(2)液氨和氨水是同一种物质。( )
(3)氨气极易溶于水，所得溶液显碱性，其溶质是NH3·H2O。( )
(4)用水做氨气的喷泉实验，可证明氨气的溶解度大小。( )
(5)NH3中氮元素为－3，处于最低价态，具有一定的还原性，在一定条件下可被O2氧化。( )
分析：氨水导电是因含有NH和OH－等，NH3自身不电离，NH3是非电解质。液氨是氨气的液态形式，而氨水是氨气溶于水所得溶液属于混合物，二者是不同物质。氨水的溶质是氨气。正是因为氨气在水中溶解度很大，才能用水做喷泉实验。氨的催化氧化中，－3价氮元素表现还原性。
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.集气瓶中充满NH3。
(1)若将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口，试纸________。
(2)若将蘸有浓盐酸玻璃棒靠近瓶口。
现象是：____________________。
分析：NH3是碱性气体，使湿润的红色石蕊试纸变蓝。NH3与浓盐酸挥发的HCl气体生成固体小颗粒NH4Cl，产生白烟。
答案：(1)变蓝 (2)瓶口有白烟产生
3．NH4Cl受热分解与碘的升华(固体变气体)本质一样吗？
答案：NH4ClNH3↑＋HCl↑，NH3＋HCl===NH4Cl。即NH4Cl受热分解经历了固气―→固的两个化学变化，而碘升华只是物质状态的变化，属于物理变化。
氨气的实验室制备及氨气的喷泉实验
一、氨气的实验室制备
1．反应原理(化学方程式)
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
2．实验装置(如图)
3．验满方法
(1)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝色，说明氨气已收集满了。
(2)用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明氨气已收集满。
4．干燥方法
NH3是碱性气体，一般用碱石灰干燥，装置如下：
注意：不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂干燥NH3，也不能用无水CaCl2(中性干燥剂)干燥，因为CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。
5．收集方法
向下排空气法。
6．尾气吸收
尾气吸收一般用水浸湿的棉花堵在试管口或用下图装置吸收。
[特别提醒]
(1)实验室不能用加热NH4Cl的方法制取NH3，因为生成的NH3和HCl遇冷会重新结合成NH4Cl，无法得到NH3。消石灰不能用NaOH、KOH代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于NH3的产生，且高温时易腐蚀试管。
(2)用浓氨水与NaOH固体(或碱石灰)也可制取NH3；加热浓氨水可制得少量NH3。
(3)用试管收集氨气，应在试管口塞上一团疏松的棉花，防止NH3与空气对流。
二、氨气的喷泉实验
1．喷泉实验的原理
装置中气体极易溶于水(或某液体，或与水、与液体易反应)，使装置内压强降低，与外界形成较大压强差，而引发喷泉。
2．常见装置
3．喷泉的引发
甲装置：打开止水夹，挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，形成美丽的喷泉。
乙装置：打开止水夹，用热毛巾捂住烧瓶(或微热烧瓶)，使导气管下端有水柱形成，拿开毛巾，形成美丽的喷泉。
[特别提醒] 如图装置，若锥形瓶内液体之间反应产生大量气体，使锥形瓶内压强增大，液体会由导气管进入烧瓶形成喷泉。
[例1] 根据实验室制取NH3的反应原理和实验装置，回答下列问题：
(1)写出加热NH4Cl和Ca(OH)2制取NH3的反应方程式：_________________________。
(2)若要得到干燥的NH3，选择合适的干燥剂为________(填选项编号，下同)
a．浓H2SO4 B．碱石灰 c．CaCl2 d．P2O5
(3)下列气体能用排水法收集的是________，能用排空气法收集的是________________。
a．NH3 B．NO c．NO2 d．CO2
(4)已知NH3易溶于水难溶于有机溶剂CCl4，下列装置中，不适宜做NH3的尾气吸收装置的是__________。
(5)如何检验氨气已收集满试管？
_____________________________________________________。
(6)如图，如何操作引发喷泉？
________________________________________________________________________，
喷泉的产生证明了什么？
________________________________________________________________________。
[解析] (2)NH3是碱性气体，与浓H2SO4、P2O5反应。虽然CaCl2是中性干燥剂，但会吸收NH3生成[Ca(NH3)8]Cl2，只能用碱石灰干燥。
(3)NH3极易溶于水，NO2易溶于水，NO难溶于水，但易与空气中O2反应，故NO用排水法收集。NH3、NO2、CO2用排空气法收集。
(4)NH3极易溶于水，C、E装置易产生倒吸。
(5)检验氨气是利用氨气的性质溶于水显碱性或与酸反应生成盐。
(6)能产生喷泉，且为红色，证明NH3极易溶于水，所得溶液显碱性。
[答案] (1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)b (3)b a、c、d
(4)C、E
(5)用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，若试纸变蓝，则收集已满，或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，冒白烟则收集已满
(6)打开止水夹，挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，形成红色喷泉
①NH3极易溶于水
②氨水显碱性
(1)熟练掌握实验室NH3的制备、干燥、收集和尾气吸收。
(2)(4)中B装置，NH3不溶于CCl4，不会产生倒吸，逸出的NH3又会被上层的水吸收。
铵盐的检验
1．铵盐固体的检验
(1)取少量样品放入研钵中，加入固态碱进行研磨。若闻到有氨的刺激性气味，说明样品中含有NH。
(2)取少量样品与碱混合于试管中，然后加热。将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸变蓝，说明样品中含有NH；也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，若有白烟产生，说明样品中含有NH。
2．铵盐溶液的检验
可取少量液体注入试管中，再加入浓的碱液，微热，然后用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放在管口检验。
[特别提醒] 为使实验现象明显，一般用浓的碱溶液与之反应，且需加热。步骤是①取样，②加浓NaOH溶液，③加热，④使湿润的红色石蕊试纸变蓝或遇蘸有浓盐酸的玻璃棒冒白烟。
[例2] 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] 能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3，能使澄清石灰水变浑浊的气体为CO2，故原铵盐为NH4HCO3或(NH4)2CO3；又由于该铵盐不能与BaCl2反应，只能为NH4HCO3。
[答案] A
(1)一般通过检验NH3来确定铵盐的存在。NH3是中学阶段接触到的唯一的碱性气体，所以使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是NH3。
(2)HCO与Ba2＋共存，而CO与Ba2＋因生成BaCO3沉淀不能共存。
1．(对考要点一)为了更简便制取干燥的氨气，下列方法中适合的是( )
A．NH4Cl和H2SO4(浓)混合加热，生成的气体用碱石灰干燥
B．N2＋H2―→NH3，用烧碱干燥
C．加热浓氨水，气体用碱石灰干燥
D．加热NH4HCO3，气体用P2O5干燥
解析：A项中两反应物不能得到氨气。B项中需高温高压催化剂等反应条件，而且此反应是可逆反应，NH3中含N2和H2。D项NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑，而P2O5不吸收CO2。
答案：C
2．(对应考点一)[双选题]下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
解析：NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，冷却后二者又化合生成NH4Cl，A错；C项试管口应略向下倾斜。
答案：AC
3．(对应考点二)有以下四种溶液：①NH4Cl，②(NH4)2SO4，③NaCl，④Na2SO4，下列试剂能将它们区别开的是( )
A．HCl B．BaCl2
C．NaOH D．Ba(OH)2
解析：HCl与四种物质都无明显现象；BaCl2与②、④有白色沉淀生成；NaOH与①、②能生成刺激性气味气体；2NH4Cl＋Ba(OH)2===2NH3↑＋2H2O＋BaCl2，(NH4)2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2NH3↑＋2H2O，Na2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2NaOH。
答案：D
4．(对应考点二)检验某固体样品中是否含有NH＋4的方法是，先取少量固体于试管中，然后( )
A．加热，用湿润红色石蕊试纸在试管口检验
B．加水溶解，用红色石蕊试纸检测溶液酸碱性
C．加入弱碱溶液，加热，滴入酚酞试剂
D．加入烧碱溶液，加热，用湿润红色石蕊试纸在试管口检验
解析：铵盐的检验是利用它能与碱反应产生氨气的性质，但是一定注意必须用浓溶液或用稀溶液并且加热时，氨气才能逸出；另外，不能用加热分解法检验铵盐。
答案：D
5.(实验题)A是一种白色晶体，受热分解能生成B、C两种无色气体，C的水溶液与硝酸银溶液反应产生白色沉淀，A与浓NaOH溶液共热，也能生成气体B。用圆底烧瓶分别收集干燥的气体B和C，然后将集满气体的烧瓶按如图所示装置组装，挤压滴管的胶头时，可以分别得到蓝色喷泉和红色喷泉。
请填写下列空白：
(1)A的化学式是____________________________________________________________；
(2)收集气体B的方法是______________________________________________________；
(3)B与C两气体相遇时，观察到的现象是_______________________________________；
(4)写出A与浓NaOH溶液共热时发生反应的离子方程式：________________________。
解析：由题意知，B溶于水显碱性，则B为NH3，A与浓NaOH溶液共热生成B，则A为铵盐，C溶于水显酸性，且与硝酸银溶液反应产生白色沉淀，则C为HCl，故A为NH4Cl。
答案：(1)NH4Cl
(2)向下排空气法
(3)产生大量白烟
(4)NH＋OH－NH3↑＋H2O
(1)NH3是刺激性气味极易溶于水的唯一碱性气体，使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(2)氨水显碱性，其原因是NH3·H2O??NH＋OH－，且不稳定易分解。
(3)实验室用NH4Cl固体和消石灰共热制取NH3，反应方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2，用碱石灰干燥，用向下排空气法收集。
(4)铵盐是易溶于水的晶体，受热易分解，遇碱共热生成NH3。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．有关氨气的性质的叙述正确的是( )
A．氨气能在空气中燃烧
B．氨气溶于水显弱碱性的主要原因是氨水中的NH3·H2O分子电离出少量的OH－
C．氨气和酸相遇都能产生白烟
D．在反应NH3＋H＋===NH中氨失去电子被氧化
解析：NH3和O2在高温、催化剂条件下才反应，A错，NH3和挥发性酸相遇产生白烟，C错。D项不是氧化还原反应。
答案：B
2．将盛有NH4HCO3的试管加热，使放出的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管，足量浓硫酸的洗气瓶，最后得到的气体是( )
A．NH3 B．O2
C．H2O D．CO2
解析：
O2。
答案：B
3．在1 L 1 mol/L的氨水中 ( )
A．含1 mol NH3分子
B．含NH3和NH之和为1 mol
C．含NH3、NH、NH3·H2O之和为1 mol
D．含NH3、H2O为1 mol
解析：1 mol/L氨水是指每1 mol氨气溶于水后得到1 L氨水。NH3溶于水后部分以NH3分子形式存在，大部分NH3＋H2O??NH3·H2O。而NH3·H2O为弱电解质，部分发生电离：NH3·H2O??NH＋OH－。由氮元素守恒可知1 L 1 mol/L氨水中NH3、NH、NH3·H2O之和为1 mol。
答案：C
4.[双选题]在如图所示的装置中，烧瓶中充满干燥的气体a，将滴管内的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，并打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是( )
a(干燥气体)
b(溶液)
A
NO2
水
B
CO2
4 mol·L－1NaOH溶液
C
Cl2
饱和食盐水
D
NH3
1 mol·L－1盐酸溶液
解析：A选项中NO2与水反应可以形成喷泉，但由于NO2与水反应还可以产生NO，故最终有1/3的体积不会充满液体，A选项错误；Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小，故不会形成喷泉，C选项错；B、D两选项中的气体都会与相对应的液体快速反应而使得烧瓶内的压强快速的减小而形成喷泉，最终几乎充满烧瓶，故应选B、D两项。
答案：BD
5.在100 mL NaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4固体混合物，加热充分反应。如图表示加入的混合物质量和产生的气体体积(标准状况)的关系，则NaOH溶液的物质的量浓度为( )
A．2 mol·L－1 B．1 mol·L－1
C．5 mol·L－1 D．0.5 mol·L－1
解析：向NaOH溶液中加入两种铵盐，离子方程式为NH＋OH－===NH3↑＋H2O，当生成V(NH3)＝11.2 L(标准状况)即n(NH3)＝0.5 mol时，溶液中OH－全部反应，则n(OH－)＝n(NaOH)＝0.5 mol，c(NaOH)＝＝5 mol/L。
答案：C
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(11分)按图进行实验，试解释观察到的现象，并写出有关反应的化学方程式。
(1)红热的铂丝保持红热：____________________________________
____________________________________________________________。
(2)在锥形瓶上方有红棕色气体生成：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在锥形瓶内产生少量白烟：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)氨的催化氧化需加热，但铂丝保持红热说明反应放出热量。
(2)由于发生4NH3＋5O24NO＋6H2O反应生成无色气体NO，但在瓶口处遇O2生成红棕色NO2气体。
(3)NO、O2和H2O(或NO2与水热气)生成HNO3与浓氨水挥发出的NH3化合生成小固体NH4NO3颗粒，形成白烟。
答案：(1)NH3催化氧化过程中放热，
4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)NO被锥形瓶液面上空气中的O2氧化：
2NO＋O2===2NO2
(3)NO2与水蒸气反应生成的HNO3与浓氨水挥发出的NH3化合生成NH4NO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、HNO3＋NH3===NH4NO3
7．(10分)已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所示：
(1)D的化学式是________，E的化学式是________。
(2)A和B反应生成C的化学方程式是__________________________________________。
(3)E和F反应生成D、H和G的化学方程式是____________________________。
解析：解本题的突破口在物质的状态以及G为已知物CaCl2。固＋固→D↑＋G(CaCl2)＋H，由此关系式，很容易能推出实验室用Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D为气体，逆向再推，D和C生成E，则C是HCl，A、B两者一是氢气，另一为氯气。
答案：(1)NH3 NH4Cl
(2)H2＋Cl22HCl
(3)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
8．(9分)某无色气体可能由CO2、HCl、NH3、NO2、NO、H2中的一种或几种组成。将此无色气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶，发现气体体积减小一部分。继续通过装有固体Na2O2的干燥管，发现从干燥管出气口一端出来的气体颜色显红棕色，再将该气体通入盛满水、倒立于水槽中的试管内，最后试管里仍然充满液体。请回答下列问题：
(1)原气体中一定含有________，一定不含有________。
(2)由最终结果可知，原气体中________的体积比为________。
解析：先对已知的6种气体进行逐个分析，因气体无色，所以无NO2；能被浓H2SO4吸收部分气体，所以肯定有NH3，同时也排除了HCl存在的可能性；经过Na2O2后气体颜色变红棕色，说明原混合气体中一定有NO和CO2；最后的气体通入水中全部溶解，说明经过Na2O2后，V(NO)∶V(O2)＝4∶3，进而在原混合气中，V(NO)∶V(CO2)＝4∶(3×2)＝2∶3。
答案：(1)NH3、CO2、NO NO2、HCl、H2 (2)NO和CO2 2∶3
第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
(1)NO2、NO都是有毒气体，NO2红棕色，NO无色。
(2)硝酸是三大强酸之一，具有酸的通性。
(3)HNO3是强电解质，其电离方程式为：HNO3===H＋＋NO。
(4)从氮元素方面分析，NH3只具有还原性，HNO3只具有氧化性，NO2、NO既有氧化性、也有还原性。
(5)氨的催化氧化反应方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O；
一、硝酸
1．物理性质
纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。
2．化学性质
(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，
如CaCO3与HNO3反应CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。
(2)不稳定性：见光或受热易分解，
4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。
光度越强、温度越高、硝酸越浓，越易分解。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。
(3)强氧化性：
二、人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮物质的来源及其危害
2．减少人类活动对氮循环和环境的影响措施
(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、植树造林等。
1．实验室应如何保存浓HNO3?
答案：浓硝酸具有不稳定性，见光或受热易分解，为了防止浓硝酸见光分解，通常将其保存在棕色试剂瓶中，放置在阴凉处。
2．如何除去浓HNO3中的“黄色”？
答案：浓HNO3显黄色的原因是分解生成NO2溶解在HNO3中；再通入足量O2，发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，使NO2转化为硝酸。
3．将浓HNO3与下列“物质(或方法)”的“反应情况”和“表现性质”用短线连接。
分析：浓HNO3具有酸性能使指示剂变色，并能氧化指示剂。浓HNO3具有强氧化性，常温下使Fe、Al钝化，与Cu反应生成Cu(NO3)2，与非金属C加热生成CO2气体，但不能与Pt、Au反应。在加热或见光时易分解。
答案：①－c－Ⅲ，②－d－Ⅱ、Ⅲ
③－b－Ⅱ、Ⅲ，④－f－Ⅰ
⑤－a，⑥－e－Ⅲ
硝酸的强氧化性
硝酸是强氧化性酸，显强氧化性的是最高价态＋5价氮元素，反应中N元素得到电子转化为较低价态。
1．硝酸与金属反应
硝酸与金属反应无H2生成，通常情况下，浓硝酸与金属反应生成的主要是NO2，稀HNO3与金属反应生成的主要是NO。
(1)硝酸与铜的反应：
①Cu与浓HNO3反应的现象：反应剧烈，生成红棕色气体，溶液变蓝。
②Cu与 HNO3反应的现象：反应较缓慢，放出无色气体，然后又立即变为红棕色，溶液变蓝。
(2)硝酸与Fe、Al的反应：
①Fe、Al等金属在常温下遇浓硝酸发生钝化现象。钝化有新物质生成，是化学变化。
②稀硝酸与铁反应：
反应物量的关系
HNO3过量
Fe过量
恰好反应
产物
Fe(NO3)3
Fe(NO3)2
Fe(NO3)3或Fe(NO3)2
或二者的混合物
2．浓硝酸与非金属反应
(1)可将C、S、P等非金属氧化成最高价氧化物或含氧酸。如S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。
(2)一般只有浓HNO3在加热时才与非金属反应。
3．硝酸与具有还原性的化合物反应
硝酸可氧化具有还原性的化合物，如I－、Br－、SO2、Fe2＋、S2－、SO等。
[特别提醒]
(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO形式存在。
(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NO。
[例1] [双选题]下列反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是( )
A．氧化铝和硝酸 B．少量氧化亚铁和硝酸
C．硫化氢和硝酸 D．铜和浓硝酸
[解析] Al2O3＋6HNO3===2Al(NO3)3＋3H2O，复分解反应，只表现酸性。eO＋HNO3―→e(NO3)3＋NOx↑＋H2O，HNO3氧化了e，同时生成硝酸盐和水，表现了酸性。H2＋HNO3―→＋NOx↑＋H2O，HNO3只表现氧化性。u＋4HNO3(浓)===u(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，HNO3表现了氧化性和酸性。
[答案] BD
有硝酸参与的反应中，若产物中有NO，则硝酸表现酸性；若反应过程中，硝酸中的氮元素有化合价的变化(降低)，则硝酸表现氧化性。
硝酸与金属反应的有关计算
1．一般分析
(1)反应通式：M＋HNO3―→M(NO3)n＋还原产物＋H2O
(2)还原产物：浓HNO3―→NO2；稀HNO3―→NO
(3)HNO3的物质的量：
①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时，气体的物质的量等于被还原的酸的物质的量。
②起酸性作用的HNO3转移到生成物盐中，可以根据金属阳离子的物质的量求出。
③没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H＋的物质的量求出。
2．常见反应
浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系，硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。
3．常用解题方法
(1)原子守恒：n(HNO3)＝n(NO)＋n(还原产物中氮原子)
(2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数等于NO所带负电荷总数。
[特别提醒]
过量的金属与浓HNO3反应后，若向溶液中滴入稀H2SO4，引入的H＋与NO能与剩余的金属继续反应。
[例2] 将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为4.48 L。
请回答：
(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。
(2)被还原的硝酸的物质的量是________ mol。
(3)硝酸的物质的量浓度是________ mol·L－1。
(4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中，当充入标准状况下O2________L时，使水充满容器。
[解析] n(Cu)===＝0.12 mol，
n(NO)＋n(NO2)＝＝0.2 mol。
(1)解法一：设n(NO2)＝x mol，则n(NO)＝(0.2－x) mol，
Cu2NO2↑ 3Cu2NO↑
mol x mol (0.2－x) mol (0.2－x)
得＋(0.2－x)＝0.12，解得x＝0.18 mol，
则V(NO2)＝0.18 mol×22.4 L·mol－1＝4.032 L，
V(NO)＝(0.2－0.18) mol×22.4 L·mol－1＝0.448 L。
解法二：Cu～Cu2＋～ 2e－
0.12 mol 0.24 mol e－
HNO3～NO2↑～e－ HNO3～NO↑～3e－
n(NO2) n(NO2) n(NO) 3n(NO)
由得失电子守恒得：n(NO2)＋3n(NO)＝0.24
又因n(NO2)＋n(NO)＝0.2解得n(NO2)＝0.18 mol，
n(NO)＝0.02 mol，
即V(NO2)＝4.032 L，
V(NO)＝0.448 L。
(2)HNO3被还原生成NO和NO2，故被还原的n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol。
(3)
故n(HNO3)＝2n(Cu)＋[n(NO)＋n(NO2)]
＝2×0.12 mol＋0.2 mol＝0.44 mol，
则c(HNO3)＝＝＝8.8 mol/L。
(4)充入O2后，水充满容器，则O2将NO和NO2氧化又生成HNO3，其过程可表示为：HNO3NO＋NO2，两个相反的过程得失电子数相等。
即： 2Cu ～ O2 ～ 4e－
0.12 mol 0.06 mol
V(O2)＝0.06 mol×22.4 L/mol＝1.344 L。
答案：(1)0.448 4.032 (2)0.2 (3)8.8 (4)1.344
(1)浓HNO3与Cu反应，只要Cu足量，会产生NO2和NO混合气体，做氧化剂的HNO3，一部分HNO3―→NO2，另一部分HNO3―→NO，由N原子守恒可知，被还原的n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)。
(2)NO＋NO2＋O2＋H2O―→HNO3，电子转移数目与Cu―→Cu2＋转移电子数目相等，所以由电子守恒将O2和Cu建立量的关系。
1．(对应考点一)为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A．稀硝酸 B．浓硝酸
C．稀硫酸 D．浓盐酸
解析：Al在浓HNO3中钝化，铜与浓HNO3可反应。
答案：B
2．(对应考点一)[双选题]下列反应中，浓HNO3既表现出氧化性又表现出酸性的是( )
A．浓HNO3中滴入石蕊试液并微热
B．氧化亚铁与浓HNO3反应
C．氢氧化铝与HNO3反应
D．碳与浓HNO3反应
解析：在浓HNO3中滴入石蕊试液，石蕊试液先变红，表现出酸性，后退色，又表现出强氧化性，FeO与浓HNO3反应生成NO2和Fe(NO3)3，HNO3表现出强氧化性，同时又表现出酸性。故选AB。
答案：AB
3．(对应考点二)38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 mL(标准状况)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是( )
A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
解析：浓HNO3在反应过程中逐渐变稀，实际上发生了两个反应：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
消耗的HNO3包括起酸性作用和氧化作用的两部分，前者反应后以NO形式存在，后者被还原后生成NO或NO2。根据氮原子守恒：
Cu～2HNO3～Cu(NO3)2
HNO3～NO HNO3～NO2，
可知：n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(气体)＝
2×＋＝2.2×10－3 mol。
答案：C
4．(对应考点二)锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为( )
A．2 mol B．1 mol
C．0.5 mol D．0.25 mol
解析：Zn＋HNO3―→Zn(NO3)2＋NH4NO3＋H2O，根据电子守恒，生成1 mol Zn(NO3)2时，转移电子2 mol，被还原的HNO3的物质的量为 mol。
答案：D
5.(实验题)用图中的简易装置可以进行气体的制取和收集。
(1)实验前检查装置的气密性的操作是________________。
(2)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 mol·L－1的稀硝酸和1 g薄铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出试管a中所发生的所有反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(3)从反应开始到反应结束，预期在试管a中可以观察到哪些现象？请依次逐一写出________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Cu与稀HNO3反应生成NO气体，遇空气生成NO2。气体颜色由无色―→红棕色。NO2溶于水生成NO，且3NO2NO，是气体体积减小的反应，压强降低。
答案：(1)把导管b的末端浸入水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口有气泡冒出，松开手后，水又会上升到导管b中，则证明装置的气密性良好
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,2NO＋O2===2NO2
(3)铜片和稀硝酸反应，铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，反应速率开始时较慢，逐渐加快，试管a上部空间由无色变为红棕色，试管a的溶液由无色逐渐变为蓝色
(4)由于反应开始时，产生的NO和试管上部的O2反应生成NO2，NO2溶于水，和水反应，使装置内的气体压强减小，所以导管口的水面会上升一段高度
(1)硝酸不稳定，见光易分解方程方程式为4HNO34NO2＋O2↑＋2HO，且浓度越高越易分解。
(2)硝酸是强氧化性酸，一般情况下，浓HNO3被还原生成NO2，稀HNO3被还原生成NO，如
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2↑＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(3)常温下Fe、Al在浓硝酸中钝化。
(4)含氮化合物会带来水体污染、光化学烟雾、酸雨等生态环境问题。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．可以不用棕色瓶保存的试剂是( )
A．氨水 B．氯水
C．浓硝酸 D．氯化银
解析：见光易分解的物质常放入棕色瓶中保存。
答案：A
2．[双选题]硝酸是一种重要的工业原料，仅2011年4月份，我国浓硝酸产量就达到214 787吨。下列对于硝酸的认识，正确的是( )
A．露置于空气中，溶液浓度会减小
B．铜与硝酸的反应属于置换反应
C．硝酸可氧化Fe2＋
D．常温下铁或铝与浓硝酸不反应
解析：浓HNO3见光易分解，使浓度减小，A正确。Cu与HNO3不发生置换反应。B错。HNO3有强氧化性，可氧化有还原性的Fe2＋，C正确。常温下铁、铝遇浓硝酸钝化，而钝化是化学变化，D错。
答案：AC
3．往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( )
A．颜色变浅 B．逐渐变为红色
C．没有改变 D．变为棕黄色
解析：Fe2＋和NO在溶液中可以大量共存，但加入稀盐酸后，NO在酸性条件下表现出强氧化性(即可认为H＋与NO结合成了HNO3)，把Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。
答案：D
4．一定量的Cu与1 mol·L－1的稀硝酸反应，如果NO的浓度下降0.2 mol·L－1，则溶液中c(H＋)同时下降(假定反应前后溶液体积不变)( )
A．0.2 mol·L－1 B．0.4 mol·L－1
C．0.6 mol·L－1 D．0.8 mol·L－1
解析：Cu与稀硝酸反应的离子方程式为：
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
c(NO)下降0.2 mol·L－1，c(H＋)应下降0.8 mol·L－1。
答案：D
5．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量是：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量是：途径①＞途径②＞途径③
解析：三种途径发生的反应历程如下：
途径①CuCu(NO3)2＋NO2
途径②CuCu(NO3)2＋NO
途径③CuCuOCu(NO3)2
由此可见，途径①、②消耗HNO3量多且产生有毒气体。
答案：D
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(5分)将硝酸表现出的性质填在下列各反应操作或现象后：
A．氧化性 B．酸性
C．还原性 D．不稳定性
(1)久置的浓硝酸变黄色________。
(2)用硝酸浸洗附有银的试管________。
(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓HNO3________。
(4)用稀HNO3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体________。
(5)用Cu和稀HNO3制NO气体________。
解析：浓HNO3见光或受热易分解生成NO2，NO2又溶于硝酸中而使其显黄色。浓硝酸具有强氧化性，常温下使Fe、Al金属钝化、与金属Cu、Ag等都能发生反应。硝酸具有酸性，与碱、盐、碱性氧化物等反应。
答案：(1)D (2)AB (3)A (4)B (5)AB
7．(15分)如图所示为A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图，其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。
(1)各物质的化学式为：
A________；B________；C________；D________；E________。
(2)各步反应的化学方程式为：
A→C______________________________________；
D→C______________________________________；
B→E______________________________________；
E→C______________________________________。
解析：B为红棕色气体，是NO2，逆推C是NO，因此E是稀硝酸。
答案：(1)N2 NO2 NO NH3 HNO3
(2)N2＋O2放电,2NO 4NH3＋5O24NO＋6H2O
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
8．(10分)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)：
(1)设计装置A的目的是__________________________________________________，
为达此目的应进行的操作是_______________________________________________；
A中反应的化学方程式是_________________________________________________。
(2)在(1)中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是________________________________________________________________________；
B中反应的离子方程式是_____________________________________________。
(3)装置E和F的作用是____________________________________________________；
为实现此目的，操作方法是_________________________________________________
_________________________________________________________________________。
(4)D装置的作用是________________________________________________________。
解析：NO是无色有毒的气体，易与O2反应生成红棕色有毒的NO2，若验证生成气体是NO，则必须排尽装置中空气。A装置中产生CO2气体能将整套装置中空气赶尽，当C中有白色沉淀生成时，则说明装置中已无空气。若判断产物气体，可向E中推入空气(或氧气)，若气体由无色→红棕色，说明反应产生NO气体。
答案：(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K
CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
(2)铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证无色气体为NO 将注射器F中的空气推入E中
(4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气。
第1课时 自然界中的硫
(1)氧的同素异形体有O2和O3，碳的同素异形体有金刚石、石墨和C60。
(2)完成下列化学方程式：①Fe与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3，生成棕色烟。
②Cu与Cl2反应：Cu＋Cl2CuCl2，生成棕黄色烟。
(3)硫在空气中燃烧方程式为：S＋O2SO2。火焰呈淡蓝色，SO2溶于水生成H2SO3。
一、自然界中的硫
自然界中既有游离态硫又有化合态硫，游离态的硫主要存在于火山喷发口附近，化合态的硫广泛存在于含硫矿物中。
二、认识硫单质
1．物理性质
同素异形体
俗名
颜色
状态
溶解性
熔沸点
斜方硫单斜硫
硫黄
淡黄色
固体
不溶于水，微溶于酒精，易溶CS2
较低
2．化学性质(用化学方程式表示)
1．用短线连接Ⅰ和Ⅱ中相关内容。
答案：①—C ②—D ③—A ④—A ⑤—B ⑥—B ⑦—D ⑧—D
2．试管壁残留硫黄，如何清洗？
答案：硫易溶于CS2，可以先用CS2洗涤，后再用水冲洗。
3．在相同条件下，Fe＋SFeS,2Fe＋3Cl22FeCl3，试分析S和Cl2氧化性强弱。
分析：Fe分别被S和Cl2氧化为＋2，和＋3，说明得电子能力Cl2＞S，故氧化性Cl2＞S。
答案：Cl2＞S
硫单质的氧化性和还原性
硫单质中硫元素化合价为0，在化学反应中，化合价既可以升高又可以降低，表现出还原性和氧化性。
1．表现还原性
当硫与氧化性较强的物质反应时，通常失电子，化合价升高，表现一定的还原性，如S＋O2SO2。
2．表现氧化性
(1)当硫与H2、部分金属等还原性较强的物质反应时，通常得电子，化合价降低，表现氧化性，如：
S＋H2H2S，S＋2CuCu2S，
S＋Hg===HgS。
(2)在黑火药爆炸的反应中，硫的化合价降低，表现氧化性，化学方程式为：S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑。
3．既表现氧化性又表现还原性
硫与热的碱溶液反应时，既表现氧化性，又表现还原性，如3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。
[特别提醒] (1)在黑火药爆炸反应S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑中→K2，KO3→2，→O2，S和KNO3做氧化剂，C做还原剂
(2)由于S的氧化性不很强，与变价金属反应，产物中金属元素显低价态。
[例]下列关于硫的说法正确的是 ( )
A．硫是一种淡黄色的不溶于水的固体
B．铜丝擦亮后伸入硫蒸气中产物是CuS[来源:学|科|网Z|X|X|K]
C．硫与非金属反应均作还原剂
D．1.6 g硫与5.6 g铁反应能得到7.2 g纯净硫化物
[解析] Cu与S反应生成Cu2S，B错。S与H2反应时，S做氧化剂，C错。Fe与S反应时
Fe＋SFeS
56 32 88
2．8 g1.6 g4.4 g
则D项中反应物Fe过量，反应后得4.4 gFeS和2.8 gFe的混合物。
[答案] A
1．下列反应中，硫表现还原性的是( )
A．硫与氧气 B．硫与氢气
C．硫与铁 D．硫与铜
解析：硫与氢气、铁、铜反应，硫元素化合价都是由0价→2价。表现氧化性。
答案：A
2．下列化合物可由两种单质直接化合得到的是( )
A．SO3 B．NO2
C．CuS D．FeCl3
解析：S＋O2SO2，N2＋O22NO，
2Cu＋SCu2S,2Fe＋3Cl22FeCl3。
答案：D
3．下列关于单质硫的性质的说法正确的是( )
A．单质硫跟金属单质的反应中硫都是氧化剂
B．单质硫跟金属单质的反应都需要加热或点燃
C．单质硫跟非金属单质的反应中硫都是还原剂
D．单质硫跟非金属单质的反应中硫都是氧化剂
解析：金属元素的化合价只有正价，在金属硫化物中硫元素的化合价一定是负价，单质硫在跟金属单质的反应中都是氧化剂；在硫单质跟金属单质反应的条件中，“S＋Hg”特殊；如果单质硫跟氧化性弱的非金属单质如H2反应，它显氧化性；如果单质硫跟氧化性强的非金属单质如O2反应，它显还原性。
答案：A
4．在空气中加热S粉和Fe粉的混合物，可观察到下列现象，请写出有关反应的化学方程式。
(1)有淡蓝色火焰，且生成有刺激性气味的气体___________________________________
___________________________________________________________________________。
(2)混合粉末变红，放出热量，最后变为黑色固体__________________________________
__________________________________________________________________________。
(3)不时有火星从混合物中射出________________________________________________。
解析：Fe、S在空气中加热可能发生S与O2、Fe与O2、Fe与S等反应。
答案：(1)S＋O2SO2 (2)Fe＋SFeS
(3)3Fe＋2O2Fe3O4
(1)硫存在单斜硫和斜方硫两种常见的同素异形体，在空气中燃烧生成SO2。
(2)S与Na2O2在外观很相似，都是淡黄色固体，S是单质，Na2O2是过氧化物，可用水将二者区分开。
(3)硫元素常见化合价为－2、0、＋4、＋6，单质硫既有氧化性又有还原性。如反应S＋O2SO2中，S表现还原性，S＋FeFeS中，S表现氧化性，3S＋6NaOH===Na2SO3＋2Na2S＋3H2O，S既表现氧化性又表现还原性。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．[双选题]在自然界中既能以游离态形式又能以化合态形式存在的元素是( )
A．氯 B．钠
C．氧 D．硫
解析：氯、钠是非常活泼的元素，在自然界中只以游离态形式存在。
答案：CD
2．下列有关硫的说法中，不正确的是( )
A．硫有多种同素异形体
B．硫的化学性质与氧气相同
C．硫在空气中燃烧时，火焰呈淡蓝色；在氧气中燃烧时，火焰呈蓝紫色[来源:学科网ZXXK]
D．硫在一定条件下能与某些金属反应，生成金属硫化物
解析：S和O2都是非金属单质，化学性质相似，但不完全相同。
答案：B
3．下列事实能够说明单质氯气的氧化性比硫强的事实有( )
①硫的沸点比氯气高
②与金属单质反应，硫被还原为－2价，氯被还原为－1价
③铜与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S
④将Cl2通入氢硫酸(H2S)溶液中溶液变浑浊
A．①②③ B．②④
C．②③④ D．③④
解析：若氧化性Cl2＞S，即得电子能力Cl＞S，在相同条件下，与变价金属反应时，一个得到高价态化合物，另一个得到低价态化合物。
答案：D
4．8 g硫能与0.5 mol某单质在一定条件下完全反应，该单质可能是( )
A．H2 B. O2 C．Cu D．Fe
解析：n(S)＝＝0.25 mol，n(S)∶n(单质)＝0.25∶0.5＝1∶2，对应选项，该单质是Cu。
答案：C
5．[双选题]关于硫的叙述正确的是( )
A．硫在空气中燃烧生成大量SO3
B．分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水以及过滤操作
C．洗涤试管内壁上附着的硫黄，可用CS2洗涤，也可用热的NaOH溶液清洗
D．黑火药爆炸的反应中，硫元素化合价降低，显还原性，硫与金属或非金属反应均作氧化剂
解析：S在空气中燃烧生成SO2，A错。S易溶于CS2，KNO3易溶于水，木炭难溶于水，B正确。S易溶于CS2，并与热的NaOH溶液反应生成易溶于水的Na2S、Na2SO3，C正确。S与O2反应中，S做还原剂D错。
答案：BC
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(8分)常温下，将铁粉和硫粉混合，不发生反应。某课外活动小组将铁粉和硫粉按物质的量比1∶1均匀混合，并置于水平放置且隔绝空气的玻璃管中，加热片刻，反应开始，然后撤去酒精灯，发现反应仍剧烈进行， 并使生成的固体呈红热状态。试回答：
(1)上述现象说明了________。
(2)将生成的黑色固体置于稀硫酸中，有气体放出，写出发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(3)已知H2S是一种剧毒、有臭鸡蛋气味的气体，试说明实验室制取H2S时应采用的安全措施：____________________________。
解析：(1)撤去酒精灯，反应仍继续，表明有热量来源。只能说明反应是放热的。
(2)FeS与H2SO4发生复分解反应。
(3)应将多余的H2S吸收或通过通风橱排走，以免中毒。
答案：(1)Fe与S的反应是放热反应
(2)FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
(3)在制H2S的反应装置和收集装置后连接盛有NaOH溶液(或CuSO4溶液)的洗气瓶(或制取H2S时在通风橱中进行)
7．(10分)黑火药的成分是硝酸钾、硫黄和木炭，俗称“一硫二硝三木炭”。当加热或点燃黑火药时会发生剧烈反应而爆炸，其原理为S＋2KNO3＋3CK2S＋N2↑＋3CO2↑。请回答下列问题：
(1)该反应中的氧化剂是________，还原剂是________。
(2)现有一定量的黑火药爆炸，产生了标准状况下的气体44.8 L，反应过程中转移电子的物质的量是________。
(3)分离黑火药中三种成分的方法是将黑火药溶于水，过滤，蒸发滤液得________，再将滤纸上的物质溶于________，过滤，滤纸上留下的物质是________：
(4)简述禁止燃放烟花爆竹的原因____________________________________________
________________________________________________________________________。[来源:Z.xx.k.Com]
解析：
S和KNO3做氧化剂，C做还原剂。
(2)n(N2)＋n(CO2)＝＝2 mol。
n(N2)＝×2 mol＝0.5 mol，n(CO)2＝1.5 mol，
则n(e－)＝12×0.5 mol ＝6 mol。
(3)用水、CS2经过滤可分离三种成分。
答案：(1)S、KNO3 C (2)6 mol (3)KNO3 CS2 C
(4)因为燃放烟花爆竹会产生污染性气体SO2，还有噪声、粉尘等都会造成环境污染，而且不小心还会引发火灾，造成意外伤害事故
8．(12分)铁与硫反应的实验主要体现以下几个要点：
(1)反应后固体成分的验证；(2)产物中铁元素价态的证明；(3)实验方案的设计与评价。为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分：
已知：①FeS固体难溶于水，可与稀盐酸、稀H2SO4发生反应：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
②3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O
请回答以下问题：
(1)混合粉末A中硫粉必须过量的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应在“惰性环境”中进行的原因是______________________________________。
(3)操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应可持续进行，说明反应__________(填写“放热”或“吸热”)。
(4)操作②的作用是____________，也可改用加入____________。
(5)操作③稀硫酸煮沸的目的是______________________________________________。
(6)为证明产物中铁的价态，对D溶液的实验操作最好是________________________
________________________________________________________________________。
解析：实验目的是证明铁和硫反应产物中铁的价态，应保证溶液D中铁元素的存在价态是S和Fe反应生成的，若Fe过量，滤渣C中含Fe，与H2SO4反应生成Fe2＋，干扰实验，同时，空气中的O2会与Fe2＋反应，影响实验，所以反应应在“惰性环境”中进行。
答案：(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中所含铁粉与H2SO4反应，生成Fe2＋干扰实验，过量的铁粉还能与可能存在的Fe3＋反应，影响实验检测 (2)防止环境中的O2参与反应 (3)放热 (4)除去混合物中过量的硫粉 CS2 (5)防止H2SO4溶液中溶解的氧气氧化生成的Fe2＋
(6)加入煮沸的KSCN溶液，若溶液变红，证明产物中有Fe3＋；若溶液无明显现象，再滴入双氧水(或新制氯水)后溶液再显红色，则证明产物中有Fe2＋
第2课时 不同价态硫元素间的转化 酸雨及其防治
(1)NOx是大气污染物，危害是形成酸雨、光化学烟雾和破坏臭氧层。
(2)SO2是酸性氧化物，H2SO3是二元弱酸。
(3)HNO3是强氧化性酸，能将Cu、Fe、C、S氧化成高价化合物。常温下，铁、铝在浓硝酸中钝化。
(4)完成下列反应的化学方程式：
①Cu与浓HNO3反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。HNO3显强氧化性和酸性。
②C与浓HNO3反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。HNO3显强氧化性。
(5)从硫元素的角度分析，H2S只有还原性，H2SO4只有氧化性，SO2既有氧化性，又有还原性。
一、实验室里研究不同价态硫元素间的转化
(1)硫元素的化合价主要有－2、0、＋4、＋6。
(2)当硫元素处于最高价态时，含 这种价态硫元素的物质可能具有氧化性，浓硫酸是一种强氧化剂。
(3)当处于中间价态时(如S和SO2)，既具有氧化性，又具有还原性。
(4)当处于最低价态时(如H2S)，含有这种价态硫元素的物质，只具有还原性。
二、硫的重要化合物
1．二氧化硫
(1)物理性质：
颜色
气味
状态[来源:Z+xx+k.Com]
密度
毒性
水溶性
无色
刺激性
气态
比空气大
有毒
易溶于水
(2)化学性质：
2．浓H2SO4的三大特性
(1)吸水性：浓H2SO4有强烈的吸水性，常用作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸能将物质中的氢、氧原子按2∶1的比例脱出生成H2O。
(3)强氧化性：
三、酸雨及其防治
1．硫的氧化物形成酸雨的主要反应
(1)2SO2＋O2粉尘,2SO3。
(2)SO3＋H2O===H2SO4。
(3)SO2＋H2O??H2SO3。
(4)2H2SO3＋O2===2H2SO4。
2．酸雨的危害
湖泊酸化、土壤贫瘠、森林死亡、饮用水中重金属元素含量增加。
3．酸雨的防治措施
(1)对酸性气体的排放加以控制。
(2)改变能源结构，开发新能源。
1．用双线桥标出反应H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O电子转移情况，指出氧化剂和还原剂。
答案：
浓H2SO4做氧化剂，H2S做还原剂。
2．判断下列说法是否正确。
(1)SO2具有漂白性，能使溴水退色( )
(2)SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性( )
(3)SO2能使紫色石蕊试液先变红后退色( )
(4)少量SO2通入BaCl2溶液中能生成白色沉淀( )
(5)可用饱和Na2CO3溶液除去CO2中的SO2( )
(6)硫在空气中燃烧生成SO2，在纯氧中燃烧则生成SO3( )
分析：(1)SO2使溴水退色，是因为SO2具有还原性。(2)SO2是酸性氧化物，溶于水生成H2SO3，具有酸性氧化物的通性。(3)SO2溶于水生成的H2SO3能使紫色石蕊试液变红。(4)SO2与BaCl2不反应，不会生成白色沉淀。(5)CO2能与Na2CO3反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，可用饱和NaHCO3溶液除去SO2。(6)S在纯氧中燃烧也只生成SO2，SO2转化为SO3时需催化剂和加热的条件。
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
3．将浓H2SO4表现的性质填入括号内。
A．强酸性 B．强氧化性 C．脱水性 D．吸水性
(1)用磷矿粉[主要成分Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸 ( )
(2)热的浓硫酸与铜片反应 ( )
(3)浓H2SO4不能干燥NH3、H2S、HI等气体 ( )
(4)浓H2SO4能吸收H2或SO2气体中的水分 ( )
(5)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑 ( )
分析：硫酸与Ca3(PO4)2反应制磷酸利用了硫酸的强酸性；热的浓硫酸与Cu片反应生成CuSO4和SO2，表现了浓硫酸的强氧化性和酸性；NH3为碱性气体，不能用浓H2SO4干燥、H2S、HI为还原性气体，浓H2SO4能氧化这两种气体。浓H2SO4可用来干燥气体，表现了其吸水性，浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸变红，表现其酸性，后变黑，表现其脱水性。
答案：(1)A (2)AB (3)AB (4)D (5)AC
二氧化硫的性质
SO2和CO2的比较
SO2
CO2
物理性质
气味
有刺激性气味
无味
毒性
有毒
无毒
密度
比空气大
比空气大
溶解性
易溶(体积比1∶40)
可溶(体积比1∶1)
化学性质
与水的反应
SO2＋H2O??H2SO3
CO2＋H2O??H2CO3
通入紫色石蕊试液中
试液变红
试液变红
与碱的反应
少量：SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
少量：CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O
过量：SO2＋NaOH=== NaHSO3
过量：CO2＋NaOH=== NaHCO3
化学性质
弱氧化性
SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
CO2＋C2CO
还原性
2SO2＋O22SO3，二氧化硫能被酸性高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化。X2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HX(X＝Cl、Br、I)
漂白性
有，不稳定
对环境的影响
形成酸雨
引起温室效应
鉴别
①闻气味方法：SO2为无色有刺激性气味的气体，CO2为无色无味的气体。
②利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别，看是否退色
③利用二氧化硫的漂白性，用品红溶液鉴别
除杂
CO2中含SO2可用饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液除去SO2
[特别提醒]
(1)SO2和CO2分别通入澄清石灰水中，反应现象相似，故不能用于鉴别。
(2)SO2有漂白性属于化合漂白，生成的无色物质受热时又会恢复到原色。但并不是所有与SO2有关的退色都属于SO2的漂白性。如①SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液退色是因为SO2与H2O生成的H2SO3与碱发生中和反应，SO2不能漂白酸碱指示剂；②SO2能使溴水和酸性KMnO4溶液退色是因为SO2的还原性。
[例1] (1)加热条件下浓硫酸能将木炭粉氧化成CO2，本身被还原成SO2，反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)试用如图所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物。
编号
①
②
③
④
装置
这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置的编号)：
________→________→________→________。
(3)实验时可观察到装置①中A瓶的溶液退色，C瓶的溶液不退色。A瓶溶液的作用是________，B瓶溶液的作用是________，C瓶溶液的作用是_______________________
________________________________________________________________________。
(4)装置②中所加固体药品是________，可验证的产物是________，确定装置②在整套装置中位置的理由是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)装置③中所盛溶液是________，可验证的产物是________。
(6)洗气瓶A中品红溶液换成Ba(NO3)2溶液，则A中的现象为________。
(7)若将A、C瓶中的品红溶液换成酚酞试液能否达到同样目的？________(填“是”或“否”)。
[解析] (1)浓硫酸有氧化性，木炭粉有还原性，两者相互反应，浓硫酸被还原成二氧化硫，木炭粉则被氧化成二氧化碳，反应得到的三个气态产物是SO2、CO2和H2O。
(2)实验的目的是要将三种气态产物一一验证出来。由题中所给的各种装置可知：④是反应发生装置；①中有品红溶液，可联想是用来验证二氧化硫；装置③中装有某种溶液，显然③可用来验证CO2；②是反应管，可验证水蒸气。由于①、③中装的都是溶液，气流经过后一定会带出水蒸气，所以必须先用②验证产物中的水蒸气，然后再验证二氧化硫和CO2，不然就不能验证水蒸气一定是反应产物；由于二氧化硫和CO2都能与石灰水反应，使澄清的石灰水变浑浊，因此从②出来的气体必须先经过①验证和除去二氧化硫后再进入③验证CO2，由此可以得出正确的连接顺序应当是④②①③。
(3)A瓶中品红溶液退色，可证明产物中有二氧化硫，C瓶溶液不退色说明进入C瓶的气体中已没有二氧化硫，从而推断出B瓶溶液的作用是氧化吸收从A瓶出来的全部二氧化硫，因而C瓶溶液的作用是确认这时气流中二氧化硫已被B瓶溶液全部吸收。
(4)因为②是验证水蒸气的，比较熟悉的是白色无水硫酸铜遇水变蓝。确定②装置位置的理由如(2)中所述。
(5)由于从①中C瓶出来的气流中已确定没有二氧化硫，因此③中所盛溶液必定是澄清石灰水，用来验证气流中的CO2。
(6)SO2通入Ba(NO3)2溶液后，NO与H＋会将H2SO3氧化成H2SO4，生成难溶于酸的BaSO4。(7)若将A、C中换成酚酞，遇到SO2、CO2均显无色，无法检验SO2，C中酚酞显无色也不能证明SO2已除尽。
[答案] (1)2H2SO4(浓)＋CCO2↑＋2H2O＋2SO2↑
(2)④→②→①→③ (3)验证产物气流中有SO2 除去产物气流中的SO2 验证产物中SO2已被B瓶溶液全部除去 (4)无水CuSO4 水蒸气 由于产物气流通过①、③时会带出水汽，所以②必须在①③之前 (5)澄清石灰水 CO2 (6)有白色沉淀生成 (7)否
(1)CuSO4固体一般用于检验水，而不用于除去水。
(2)检验SO2和CO2混合气体成分，顺序一般是：检验SO2(品红)—除SO2(KMnO4溶液)—检验是否除净(品红)—检验CO2(澄清石灰水)
浓H2SO4的强氧化性和SO的检验
1．浓H2SO4的强氧化性
(1)Fe、Al的钝化：
常温下，Fe、Al遇到浓硫酸会反应生成一层致密的氧化膜而出现“钝化”现象。
(2)与氢之前的活泼金属反应：
Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O。
规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；②浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应：
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
规律：①反应需加热，否则不反应；②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。
(4)与非金属反应：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
规律：①反应要加热，否则不反应；②氧化产物是含氧酸或非金属氧化物；还原产物为SO2；③浓硫酸只表现氧化性；④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止；⑤不能氧化H2、N2、O2、Si、Cl2、F2、Br2等。
2．SO的检验
(1)正确操作：
(2)杂质离子的干扰：
①Ag＋干扰：
盐酸酸化能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
②CO、SO、PO干扰：
因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中(如BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。因此检验SO时，必须用酸酸化(一般用盐酸而不能用HNO3酸化)。
(3)钡盐的选择：
所用钡盐不能是Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO、HSO、SO2等会被溶液中的NO氧化为SO，从而得出错误的结论，所以一般选用BaCl2溶液。
[特别提醒]
(1)浓硫酸具有强的氧化性，主要是硫酸根中的原子易获得电子，而稀H2SO4是电离出的H＋得电子，只具有较弱的氧化性，可氧化较活泼的金属Zn、Fe等。
(2)“钝化”不是不反应，而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应。在加热条件下，Fe、Al与浓硫酸反应不会“钝化”。
[例2] 50 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列有关说法中正确的是( )
A．有0.9 mol的硫酸被还原
B．有0.45 mol的硫酸被还原
C．充分反应后体系中无硫酸剩余
D．消耗的铜的质量一定少于28.8 g
[解析] 强氧化性是浓硫酸的特性。随反应的进行，硫酸变稀，氧化性变弱，与Cu的反应将停止。因此参与反应的硫酸的物质的量一定少于0.9 mol，被还原的硫酸一定少于0.45 mol，参与反应的铜的质量也一定少于28.8 g。
[答案] D
Cu与浓H2SO4加热时发生反应，而稀H2SO4与Cu加热时不反应；Zn与浓H2SO4反应生成SO2气体，而与稀H2SO4反应生成H2，即足量Zn与浓H2SO4反应得到的为SO2与H2的混合气体。
1．(对应考点一)下列试剂中能鉴别SO2和CO2的是( )
A．湿润的石蕊试纸 B．品红试液
C．澄清的石灰水 D．HCl溶液
解析：碳酸和亚硫酸都能使石蕊变红色，A不可选。二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，C不可选。二氧化碳和二氧化硫跟盐酸都不反应，D不可选。
答案：B
2．(对应考点一)能证明SO2具有漂白性的是( )
A．酸性KMnO4溶液中通入SO2气体后紫红色消失
B．滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后红色消失
C．品红溶液中通入SO2气体后红色消失
D．溴水中通入SO2气体后橙色消失
解析：A项中SO2表现还原性。B项中SO2表现酸性。D项中SO2表现还原性。
答案：C
3．(对应考点二)为了检验某溶液中是否含有硫酸根离子，下列操作最合理的是( )
A．加入用硝酸酸化了的硝酸钡溶液
B．先用盐酸酸化，再加硝酸钡溶液
C．先用盐酸酸化，再加氯化钡溶液
D．用氯化钡溶液
解析：检验硫酸根离子时常用Ba2＋，但是需要排除CO和SO的影响，CO可以通过将溶液酸化排除影响，SO也可以通过将溶液酸化排除影响，但要注意不能用硝酸等强氧化性酸，防止SO被氧化成SO，所以通常先用盐酸酸化溶液，排除CO、SO、Ag＋的影响以后，再用氯化钡溶液检验硫酸根离子。
答案：C
4．(对应考点二)下列关于浓硫酸的叙述中，正确的是( )
A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖碳化
B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化
解析：A项中浓H2SO4表现脱水性。B项中必须是在“加热”条件才反应。C项中浓H2SO4不能干燥NH3。
答案：D
5．(实验题)观察如图装置，回答下列问题：
(1)在⑥中发生的化学反应方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)①中的实验现象为石蕊试液________，此实验证明SO2是____________________气体。
(3)②中的品红溶液________，证明SO2有________________________性。
(4)③中实验现象是________，证明SO2有________性。
(5)④中实验现象是________，证明SO2有________性。
(6)⑤中反应的离子方程式为_________________________________________________。
解析：Na2SO3和浓H2SO4反应生成SO2气体，SO2为酸性气体，能使紫色石蕊试液退色，由于具有漂白性，能使品红溶液退色。SO2具有氧化性，与H2S反应生成S单质。SO2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液退色。因SO2有毒，应用NaOH溶液吸收。
答案：(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
(2)变红色 酸性 (3)退色 漂白 (4)有淡黄色沉淀生成 氧化 (5)酸性KMnO4溶液退色 还原
(6)SO2＋2OH－===SO＋H2O
(1)SO2是大气污染物，属于酸性氧化物，足量SO2通入澄清石灰水中，溶液先变浑浊后变澄清。
(2)SO2使品红退色，表现了漂白性，而使溴水、氯水及酸性KMnO4溶液退色表现了还原性。使氯水退色反应原理是：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
(3)浓H2SO4有吸水性、脱水性和强氧化性，不能干燥碱性(NH3)、还原性气体。常温下Fe或Al遇浓H2SO4钝化。浓H2SO4与Cu、C反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4CuSO4＋SO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
(4)溶液无现象白色沉淀，证明溶液中SO的存在。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．根据硫元素的化合价判断下列物质中的硫元素不能表现氧化性的是( )
A．Na2S B．S
C．SO2 D．H2SO4
解析：处于最低价态的元素，无氧化性。
答案：A
2．[双选题]下列有关SO2的说法中，正确的是( )
A．二氧化硫能使指示剂退色
B．澄清石灰水不能鉴别SO2和CO2
C．SO2能使酸性KMnO4溶液迅速退色
D．少量SO2通入饱和CaCl2溶液中能产生白色沉淀
解析：二氧化硫能使指示剂变色，不能使其退色；SO2和CO2分别与石灰水反应的现象相同，无法鉴别；SO2具有还原性，能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而使其退色；SO2与CaCl2溶液不反应。
答案：BC
3．SO2和Cl2都具有漂白作用，能使品红溶液退色，若将等物质的量的SO2、Cl2混合后再通入品红与BaCl2的混合溶液，能观察到的现象是( )
①溶液很快退色 ②溶液不退色 ③出现沉淀 ④不出现沉淀
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
解析：尽管潮湿的SO2和Cl2都具有漂白作用，但Cl2具有强的氧化性，而SO2具有还原性，若同时使用，它们将会发生如下反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。这样两者等物质的量相混合，会完全丧失漂白作用，溶液不会退色。而生成的H2SO4和BaCl2反应生成不溶于水和酸(盐酸)的BaSO4白色沉淀。
答案：C
4．下列试剂能用于鉴别SO2和CO2气体的是( )
①石灰水；②H2S溶液；③KMnO4溶液；④溴水；⑤品红溶液
A．①② B．②③④⑤
C．①④⑤ D．全部
解析：石灰水与SO2、CO2反应现象相同。SO2都能使③、④、⑤退色，而CO2不能。SO2通入H2S溶液中，有淡黄色固体生成(或溶液变浑浊)。而CO2无明显现象。
答案：B
5.木炭与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如右图装置)，下列说法正确的是( )
A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B．从Z导管口出来的气体中无CO2
C．洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D．在Z导管口无明显现象
解析：Cu与浓HNO3反应生成NO2，通入BaCl2溶液后生成HNO3，同时放出NO；C与浓H2SO4反应生成CO2、SO2。混合气体通入BaCl2溶液后，SO2被氧化成H2SO4，故有BaSO4沉淀生成，但不会生成BaCO3沉淀；Z管口处的NO遇O2生成红棕色NO2气体。
答案：C
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(10分)形成酸雨的原理之一可简示如下：
含硫燃气AB硫酸。
回答下列问题：
(1)A物质的化学式________，B物质的化学式________。
(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，达到减少污染的目的。
(4)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.62
4.56
4.55
4.55
雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示)
________________________________________________________________________。
解析：(1)由题意可知A、B是硫的氧化物。
B＋H2O―→H2SO4，则B是SO3，那么A是SO2。
(2)反应过程中只有③不是氧化还原反应。
(3) 。
(4)时间越长，pH越小，酸性越强，是因为H2SO3被氧化为H2SO4。
答案：(1)SO2 SO3 (2)③ (3)还原剂
(4)2H2SO3＋O2===2H2SO4
7．(9分)SO2与CO2的性质既有相似之处，又有不同之处。
(1)若将CO2持续不断地通入Ba(OH)2溶液，有关实验现象为________________。若将SO2持续不断地通入Ba(OH)2溶液，有关反应的化学方程式为______________________、______________________________。
(2)现有下列四种气体：
A．HCl B．NH3
C．NO2 D．Cl2
①若将CO2通入BaCl2溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入另一种气体，产生沉淀，则通入的气体可能是________________。
②若将SO2通入BaCl2溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入NO2气体，产生沉淀，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)足量CO2或SO2通入澄清石灰水中，先生成白色沉淀BaCO3或BaSO3，后沉淀不断溶解生成Ba(HCO3)2或Ba(HSO3)2。
(2)①向溶有CO2气体的BaCl2溶液中通入碱性气体NH3，使CO2转化为CO，遇Ba2＋生成BaCO3沉淀。
②NO2与H2O反应生成HNO3，能将SO2(或H2SO3)氧化为SO，遇Ba2＋生成BaSO4沉淀。
答案：(1)先生成白色沉淀，而后沉淀消失
SO2＋Ba(OH)2===BaSO3↓＋H2O
SO2＋BaSO3＋H2O===Ba(HSO3)2
(2)①B
②NO2与H2O反应生成HNO3把SO2氧化为SO，生成BaSO4沉淀
8．(11分)一定量的浓硫酸与足量Zn充分反应时，有SO2和H2生成。某校化学研究性学习小组对此进行研究。按图组装好实验装置，微热试管A，观察到C、D、E中均有气泡产生；随后气泡量减少，品红溶液退色，D中先出现浑浊后浑浊消失；反应较长时间后，C、D、E中的气泡量又会明显增加。
试回答：
(1)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中，并进行正确连接，a接________、________接b，c接________、________接d；D、E两支试管中CCl4溶液的作用是________________________。
(2)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)反应较长时间后气泡量又会明显增加的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)D中浑浊消失的离子方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)从图示看，C装置应是检验SO2气体的，应选择甲装置，则B处需接一安全装置。
(2)浓硫酸的强氧化性表现在＋6价硫元素被还原，生成SO2。反应开始后，装置中的空气被排出，产生大量气泡，同时品红溶液退色。
(3)当SO2被品红溶液吸收时，气泡量减少，且随着硫酸浓度的减小，反应速率逐渐减慢，反应较长时间后浓硫酸变成稀硫酸，与Zn反应生成H2，气泡量又会增加。
(4)D中浑浊消失是因为过量的SO2与CaSO3反应生成Ca(HSO3)2。
答案：(1)3 4 1 2 防倒吸
(2)C中品红溶液退色
(3)浓H2SO4变为稀H2SO4与Zn反应生成H2
(4)SO2＋H2O＋CaSO3===Ca2＋＋2HSO
第1课时 镁与海水提镁
(1)金属镁属于有色金属中的轻金属。
(2)完成下列反应的化学方程式。
①Mg与O2反应：2Mg＋O22MgO，剧烈燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体。
②Mg与盐酸反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。
③MgCl2溶液与NaOH溶液反应：MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl。
④Mg(OH)2与盐酸反应：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
⑤电解MgCl2：MgCl2Mg＋Cl2↑。
一、海水——化学元素的宝库
1．海水中的元素
2．海水中元素对人体的重要性
(1)食盐是人体的必需物质，并对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。
(2)幼儿缺碘易患呆小症，成人缺碘可引起甲状腺肿瘤。碘过量也能引起甲状腺肿大。
(3)在食用盐中必须加入一定量的碘酸钾(KIO3)以确保人体对碘的摄入量。
二、镁及海水提镁
1．海水提镁
(1)工业流程步骤：①加碱沉淀；②过滤、加盐酸；③结晶、过滤、干燥；④电解。
(2)主要反应：
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2。
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
③MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2．镁的性质
(1)物理性质：
颜色
密度
硬度
熔、沸点
银白色
较小
较小
较低
(2)化学性质：
1．下列说法正确的是________。
(1)海水中的常量元素有Cl、Na、S、I等。
(2)海水的主要成分是水，除能得到淡水和食盐外无其他用途。
(3)微量元素是指1 L海水中的含量低于1 mg的元素。
(4)微量元素含量太小，无多大用途。
(5)有80多种元素能在海水中找到，海水被称为“化学元素的宝库”。
(6)微量元素铀可作核燃料，人们越来越重视对海水提铀的研究。
分析：海水的主要成分是水，但水中溶解多种溶质，在已发现的110多种元素中，有80多种能在海水中找到，所以海水被称为“化学元素的宝库”，含量低的微量元素I、Li、U等在海水中的总储量很大，有很大的实用价值。
答案：(3)(5)(6)
2．镁在空气中燃烧，镁做________剂，产物有________________；着火时________(填“能”或“不能”)用泡沫灭火器灭火。
答案：还原 MgO、Mg3N2、C 不能
3．海水提镁要用到贝壳，用化学方程式表示其在流程中的作用。
答案：(1)CaCO3(贝壳)CaO＋CO2↑
(2)CaO＋H2O===Ca(OH)2
(3)MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓
4．你对“CO2不支持燃烧”的说法有什么新的理解？
答案：2Mg＋CO22MgO＋C，该反应说明“CO2不支持燃烧”的说法是不全面的。二氧化碳对绝大多数可燃物来说是良好的灭火剂，而对Mg及还原性比镁强的还原剂如K、Ca、Na却是助燃剂。
海水提镁
海水提镁的生产流程
1．原料
苦卤(晒盐后的母液)、贝壳、盐酸。
2．生产流程
3．反应的化学方程式或离子方程式
(1)制碱：CaCO3CaO＋CO2↑，
CaO＋H2O===Ca(OH)2。
(2)沉淀：Mg2＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Mg(OH)2↓。
(3)酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
(4)蒸发、结晶、脱水：[来源:学科网]
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。
(5)电解熔融MgCl2：Mg Cl2Mg＋Cl2↑。
[特别提醒] 海水提镁为提高经济效益可采用：
(1)就地取材。海水提镁厂设在海边，利用贝壳生产氢氧化钙；(2)循环利用，提高原料的利用率，电解MgCl2可得Cl2，Cl2用于制取盐酸，盐酸再与Mg(OH)2反应进入循环。
[例] 工业“海水提镁”的流程图如图所示：
①将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；②将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；③在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；④将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；⑤电解熔融的MgCl2可得到Mg。
请回答以下问题：
(1)步骤③中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有________、玻璃棒、酒精灯、铁架台等。
(2)请写出步骤②、⑤中发生反应的化学方程式：
②________________________________________________________________________，
⑤________________________________________________________________________。
(3)在以上提取镁的过程中，没有涉及的化学反应类型是________。
A．分解反应 B．化合反应
C．复分解反应 D．置换反应
(4)上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点。
________________________________________________________________________。
解析：(1)蒸发一般是在蒸发皿中进行的；(2)从题中步骤来看②发生的反应是石灰乳[Ca(OH)2]与MgCl2发生复分解反应，⑤发生的是分解反应，生成了镁与氯气；(3)①为分解反应、化合反应，②为复分解反应，③为复分解反应，④为分解反应，⑤为分解反应。
答案：(1)蒸发皿
(2)Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
MgCl2Mg＋Cl2↑ (3)D (4)①电解产生的Cl2用于制HCl；②利用贝壳分解生成的CaO制石灰乳，降低成本(答一点即可，其他合理答案都给分)
1．从海水中提取镁，正确的方法是( )
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2晶体Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→
MgCl2(熔融)Mg
解析：从海水中提取镁的方法中，有以下几点需要注意：
(1)镁应由电解熔融的MgCl2得到，而不能由电解MgO得到，因MgO的熔点比MgCl2高得多。
(2)往海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH，因石灰乳可由海边贝壳来制取，比NaOH便宜得多。海水中的Mg2＋与盐酸不反应。
答案：D
2．从海水中提取镁时，用不到的化学反应是( )
A．MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓
B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
C．Mg(OH)2＋H2SO4===MgSO4＋2H2O[来源:Z#xx#k.Com]
D．MgCl2Mg＋Cl2↑
解析：海水中镁元素的主要存在形态为MgCl2，工业制备Mg的步骤为：①用熟石灰将Mg2＋变成Mg(OH)2沉淀，将镁元素进一步富集，所以用到的反应为MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓；②用盐酸将Mg(OH)2溶解，所以方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③将溶液蒸发结晶变成MgCl2·6H2O晶体，电解MgCl2得到Mg单质：MgCl2Mg＋Cl2↑，所以用不到的方程式为C。
答案：C
3．[双选题]海水中含氯化镁，是镁和氯气的重要来源之一，从海水中提镁，可按如下步骤进行：
①把贝壳制成石灰乳；
②在引入的海水中加入石灰乳反应，沉降、过滤、洗涤沉淀物；
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；
④将得到的产物熔融后电解。
下列关于提取镁的说法正确的是( )
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．进行步骤①②的目的是从海水中提取氯化镁
C．以上提取镁的过程中涉及的反应类型有3种
D．第④步电解时会产生氯气
解析：步骤①②的目的是为了得到氢氧化镁；提取镁的过程中贝壳煅烧是分解反应，氧化钙与水反应是化合反应，氢氧化钙与氯化镁反应是复分解反应，电解氯化镁是氧化还原反应，共四种反应类型。
答案：AD
4．海水中有取之不尽的化学资源，从海水中可提取多种化工原料。下面是某工厂对海水资源的综合利用的示意图。
试回答下列问题：
(1)粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质，精制后可得NaCl饱和溶液，精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤，最后在滤液中加入盐酸至溶液呈中性。
请写出加入盐酸后可能发生的化学反应的离子方程式：
________________________________________________________________________[来源:学§科§网]
________________________________________________________________________。
(2)海水提取食盐后的母液中有K＋、Na＋、Mg2＋等阳离子，在母液里加入石灰乳的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。
溶解时：________，过滤时：________，蒸发时：________；
(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁。下列气体中，镁蒸气可以在其氛围中冷却的是________。
A．H2 B．CO2
C．空气 D．O2
解析：(1)考查精制食盐的主要步骤涉及的化学反应。由于加入的试剂是过量的，所以过滤后滤液的成分是NaOH、Na2CO3、NaCl、H2O，所以在滤液中加盐酸时，溶液中的OH－、CO与H＋发生反应。
(2)在海水提取食盐后的母液中加石灰乳是为了沉淀Mg2＋，以便于将其浓缩分离出来。
(4)由于镁可以跟CO2、空气、O2反应，因此不能用这些气体来冷却镁，应该选用还原性气体或者稀有气体如氦、氩等冷却镁蒸气。
答案：(1)OH－＋H＋===H2O，CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
(2)沉淀Mg2＋，Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
(3)加速溶解 引流 使液体受热均匀、防止液体飞溅
(4)A
(1)海水中含有80多种元素，含量差异很大，通常分为常量元素和微量元素。
(2)海水中提取镁的工业流程主要是：
海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg。有关方程式为：①Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋；②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑
(3)镁是比较活泼的金属，能在O2、N2、CO2中燃烧。
(4)镁在冶金工业上常用作还原剂、脱氧剂和制造镁合金。
一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．许多国家十分重视海水资源的综合利用。下列不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝
C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水
解析：海水的主要成分是水，其中溶有多种物质，最多的是NaCl，不需要化学变化就能够从海水中获得淡水和食盐。
答案：D
2．[双选题]下列有关镁的叙述中，正确的是( )
A．镁条燃烧引起的火灾不可用干粉灭火器扑灭
B．镁不能与浓硝酸反应
C．镁制容器可以贮存、运输浓硫酸
D．镁在CO2中燃烧的产物不全为MgO
解析：干粉灭火器中充有NaHCO3粉末，喷出后受热易分解生成CO2来灭火，但镁与CO2能反应生成MgO和C，故A、D正确。常温下镁可与浓HNO3、浓H2SO4反应，B、C都错。
答案：AD
3．一定量的Mg和MgO的混合物投入100 mL 2 mol·L－1的稀盐酸中完全溶解后，再向反应后的溶液中加入4 mol·L－1的NaOH溶液，要使Mg元素全部沉淀出来，所加入的NaOH溶液的体积最小的是( )
A．100 mL
B．50 mL
C．25 mL
D．由于Mg、MgO的质量未知无法判断
解析：当镁元素全部沉淀后，溶液中的溶质只有NaCl时，所加NaOH溶液的体积最小。由电荷守恒得n(NaOH)＝n(HCl)＝0.1 L×2 mol·L－1＝0.2 mol，所需NaOH溶液的体积为50 mL。
答案：B
4．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A．锌 B．铁
C．铝 D．镁
解析：n(H2)＝＝0.5 mol，生成0.5 mol H2需四种金属的质量分别为：Zn 32.5g、Al qg、Fe 28g、Mg 12g，其中只有Al的质量小于10 g。
答案：C
5．[双选题]某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理，做了如下四个实验：
①将镁粉投入到冷水中，未观察到明显现象；
②将镁粉投入到溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水会慢慢退色；
③将镁粉投入到液溴中，未观察到明显现象；
④向含有足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快退去
下列关于镁粉与溴水的反应机理的叙述中，正确的是( )
A．镁粉只直接与溴水中的溴反应
B．镁粉可与溴水中的酸反应
C．极少量的气泡是由于镁粉与水反应而产生的
D．镁粉在水的催化下与溴发生反应
解析：由①说明Mg与冷水不反应，由③说明Mg与液溴不反应，②说明Mg与溴水中的酸缓慢反应生成H2。④加入水后反应剧烈，说明水起催化作用。
答案：BD
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(6分)海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。
(1)目前国际上实用的“海水淡化”主要方法之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏是________(填“物理变化”或“化学变化”)；
(2)工业上利用电解饱和食盐水可制得氢气、氯气、烧碱等重要化工产品，又称为“氯碱工业”。利用电解饱和食盐水产物又能制取消毒液，其方程式是______________________。
(3)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：
试写出④的化学反应方程式__________________________________________________。
解析：蒸馏只是物质的状态发生变化，是物理变化；盐酸和亚硫酸氢钠的反应属于复分解反应。
答案：(1)物理变化
(2)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
(3)NaHSO3＋HCl===NaCl＋SO2↑＋H2O
7．(11分)已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。
试回答：
(1)镁在空气中燃烧，除发生反应N2＋3MgMg3N2外，还能发生其他反应，写出反应的化学方程式________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)镁条在氧气中燃烧时看到的现象是_________________________________________。
(3)有同学认为空气中氮气含量最大，所以产物中氮化镁含量最大。事实上是这样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(4)通过镁在空气中燃烧这一事实，你对燃烧这一概念有何新的认识？
________________________________________________________________________。
(5)如果等质量的镁分别在足量氧气、氮气、二氧化碳中燃烧，燃烧后固体的质量分别为m1、m2、m3，则它们的大小顺序为________________。
解析：物质的性质、浓度影响着反应的现象、产物及产物的量。本题应从N2、O2、CO2的性质及浓度来分析与Mg反应的产物及现象。
镁是较活泼金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中MgO最多，这是由氧气最活泼所致。燃烧是剧烈的放热发光的氧化还原反应，不一定有氧气参加。由题给方程式知，24 g镁与O2反应，质量增加16 g，与N2反应，质量增大 g，与CO2反应，质量增大22 g，故有m3>m1>m2。
答案：(1)2Mg＋O22MgO，
2Mg＋CO22MgO＋C
(2)剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成大量白烟
(3)不是，因为氮气比氧气稳定
(4)燃烧不一定有氧气参加
(5)m3>m1>m2
8．(13分)实验室内利用空气和如图所示的药品、仪器装置制取少量氮化镁(Mg3N2遇水剧烈反应)。
(1)如果气体从左向右流，则上述仪器装置正确连接顺序是：________、________、________、________、________(填装置的序号)。
(2)各个装置中导管连接的正确顺序是
G―→________、________―→________、__________―→__________、__________―→__________。
(3)实验开始时，应先在________(填字母)处接通自来水管，然后再依次点燃装有____________粉装置的酒精灯和装有________粉装置的酒精灯。
(4)浓硫酸的作用是________________，饱和氢氧化钠溶液的作用是________________，发生反应的化学方程式为：________________________。装置⑤的作用是________________，发生反应的化学方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)装置①中发生反应的化学方程式为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)实验装置⑤出来的气体是______________。
解析：空气是氮气的来源，首先要制得较纯净而且干燥的氮气，即要除去空气中的O2(用加热的铜粉)、CO2(用NaOH溶液)、H2O(用浓H2SO4)，一般先通过溶液除杂，再干燥，最后加热固体粉末除杂。为防止制得的Mg3N2不纯净，在Mg与N2反应前，应先排尽装置中的空气，故酒精灯的点燃顺序是先⑤后①。
答案：(1)④ ③ ② ⑤ ① (2)F E D C M N A
(3)H 铜 镁 (4)除去空气中的水蒸气 除去空气中少量的CO2 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 除去空气中的O2 2Cu＋O2△,2CuO (5)3Mg＋N2△,Mg3N2 (6)氮气
第2课时 溴与海水提溴
(1)海水中氯、钠、镁、硫、溴、钾等11种元素为常量元素。
(2)完成下列化学方程式：
①FeCl2与Cl2反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，氧化剂是Cl2，还原剂是FeCl2。
②FeBr2与Br2反应：2FeBr2＋Br2===2FeBr3，氧化剂是Br2，还原剂是FeBr2。
③NaBr与Cl2反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，氧化剂是Cl2，氧化产物是Br2。
④SO2通入溴水中：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，氧化剂是Br2，还原剂是SO2。
一、氯、溴、碘的性质
1．溴的存在
地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以溴元素被人们称为“海洋元素”。
2．Cl2、Br2、I2性质比较
(1)物理性质：
物理性质
氯气
溴单质
碘单质
颜色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
状态
气体
液体
固体
溶液颜色
水中[来源:Zxxk.Com]
黄绿色
橙色
棕色
酒精中
橙红
紫色
四氯化碳中
橙红
紫红
特性
易液化
易挥发
易升华
(2)Cl2、Br2、I2氧化性比较：
实验内容
实验现象
实验结论
溶液由无色变为橙色，滴加CCl4，振荡后，溶液分层，下层液体呈橙红色
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，说明Cl2的氧化性比Br2强
溶液由无色变为棕色，滴加CCl4，振荡后，溶液分层，下层液体呈紫色
Cl2＋2KI===2KCl＋I2，说明Cl2的氧化性比I2强
溶液由无色变为棕色，滴加CCl4，振荡后，溶液分层，下层液体呈紫色
Br2＋2KI===2KBr＋I2，说明Br2的氧化性比I2强
卤素单质的氧化性强弱顺序为：Cl2>Br2>I2
阴离子的还原性强弱顺序为：Cl－二、海水提溴
1．从海水中提取溴
(1)步骤：浓缩、氧化、提取。
(2)工业上，一般用Cl2作为提取溴的氧化剂，离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。利用溴的挥发性，鼓入热空气或水蒸气，就可将溴分离出来。
2．溴及其化合物的主要用途
(1)制燃料抗爆剂，AgBr用作感光材料。
(2)制杀虫剂。
(3)NaBr和KBr被用作镇静剂。
1．用简单方法鉴别稀溴水和稀碘水。
答案：取少量两种溶液于两支试管，分别滴入淀粉溶液，变为蓝色的是稀碘水。无明显变化的是稀溴水，(或：分别滴入CCl4，振荡静置，分层，下层为紫红的是碘水，下层为橙色的是溴水)。
2．实验室如何保存溴和碘单质？
答案：(1)溴易挥发，是强氧化剂，保存时放于棕色配有玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并加入少量蒸馏水，置于低温避光处。
(2)碘单质是易升华的固体，保存时放入广口玻璃瓶中，置于低温，避光处。
3．现有三种溶液：①NaCl溶液 ②NaBr溶液 ③NaI溶液
(1)向①、②、③中分别滴入硝酸酸化的AgNO3溶液。其现象分别是：__________、__________、__________。
(2)向①、②、③中分别通入Cl2，其现象分别是：____________、____________、____________。
(3)向①、②、③中分别滴入溴水，其现象分别是：____________、____________、____________。
分析：Ag＋与Cl－、Br－、I－生成难溶于硝酸的AgCl(白)、AgBr(浅黄)、AgI(黄色)固体，此方法可用于Cl－、Br－、I－的检验。因氧化性Cl2>Br2>I2，还原性Cl－答案：(1)生成白色沉淀 生成浅黄色沉淀 生成黄色沉淀
(2)无明显现象 溶液由无色变为橙色 溶液由无色变为棕色
(3)无明显现象 无明显现象 溶液由无色变为棕色
Cl2、Br2、I2化学性质的比较
Cl2、Br2、I2是较活泼的非金属单质，可与金属、非金属、水、强碱及某些具有还原性物质反应，它们的氧化性依Cl2→Br2→I2逐渐减弱。
1．与金属单质的反应
2Fe＋3Cl22FeCl3,2Fe＋3Br22FeBr3，
Fe＋I2FeI2。
与Cl2、Br2不同，I2只能将Fe氧化到＋2价。
2．跟水反应
Cl2＋H2O??HCl＋HClO，
Br2＋H2O??HBr＋HBrO，
I2＋H2O??HI＋HIO。
从Cl2→Br2→I2在水中的溶解度逐渐减小，和水反应的程度也逐渐减弱。
3．跟碱溶液的反应
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，
Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O，
I2＋2NaOH===NaI＋NaIO＋H2O。
4．相互置换反应
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，
Cl2＋2NaI===2NaCl＋I2，
Br2＋2NaI===2NaBr＋I2。
以上反应说明氧化性Cl2>Br2>I2，还原性I－>Br－>Cl－。
5．Cl－、Br－、I－的检验
①滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，Cl－产生白色AgCl沉淀，Br－产生浅黄色AgBr沉淀，I－产生黄色AgI沉淀。②先滴入氯水再加CCl4振荡，下层为黄绿色的为Cl－，下层为橙红色的为Br－，下层为紫红色的为I－。
[特别提醒]
(1)当Cl2通入含有Br－、I－混合溶液中，Cl2先氧化I－再氧化Br－。
(2)碘单质遇淀粉变蓝，故可用淀粉溶液鉴定碘。
(3)常用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2。
[例1] 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是( )
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
[解析] 各处发生的反应及现象分别为：
①KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，产生黄绿色气体；
②2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2，Br2溶于水显橙色；
③2KI＋Cl2===2KCl＋I2，淀粉遇I2变蓝色；
④Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，两种盐的水溶液都无颜色，故棉球显白色。
[答案] A
萃取、分液的原理和操作方法
1．原理
利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解性的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。
2．操作步骤
3．注意事项
(1)萃取剂必须具备的三个条件：
①萃取剂和原溶剂互不相溶；
②萃取剂和溶质互不发生反应；
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(2)萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作中的一个步骤。
(3)操作注意问题：
①分液漏斗使用前要检验是否漏水。
②倒转分液漏斗时，应关闭玻璃塞和活塞，防止液体流出，并且要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开，或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔，保证漏斗内与外界大气相通，同时漏斗下端管口要紧贴烧杯内壁，从而使液体顺利流下。
④下层液体要从下口放出，上层液体要从漏斗上口倒出。
[例2] 海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架、泥三角外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。
A．烧杯 B．表面皿 C．坩埚 D．酒精灯 E．干燥器
(2)步骤④一定发生的化学反应类型是________。
A．化合反应 B．分解反应 C．氧化还原反应
(3)步骤⑤所用的主要仪器是________。步骤③的实验操作名称是________________；
(4)①～⑥操作中，使用玻璃棒的是________。(填序号)
(5)请设计简单实验，验证⑤提取碘后的水溶液中是否含有碘单质。
[解析] (1)灼烧固体时还用到坩埚和酒精灯。
(2)经步骤④使碘离子变为碘单质，发生氧化还原反应。
(3)分液的主要仪器是分液漏斗。分离固体和溶液用过滤的方法。
(4)能使用玻璃棒的是②浸泡(溶解)和②过滤。
(5)利用淀粉遇I2变蓝检验。
[答案] (1)C、D (2)C (3)分液漏斗 过滤
(4)②③ (5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明有单质碘)
(1)分离固体与液体一般用过滤的方法；
(2)相互溶解的两种液体可用蒸馏的方法分离，如以液态空气中分离出N2和O2，将溶有Br2的CCl4溶液分离度。萃取是利用物质在酸中互不相容溶剂中溶解度不同未达到分离提化。当两溶液出现分层现象则用分液漏斗分液而达到分离目的。
(3)分离溶液和胶体一般用渗析的方法；
(4)溶解度大小：在水中，Cl2＞Br2＞I2，在有机溶剂中，Cl2＜Br2＜I2。
1．(对应考点一)甲、乙、丙三种溶液中各有一种X－(X－ 为Cl－、Br－或I－)，向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化，则甲、乙、丙依次含有( )
A．Cl－、I－、Br－ B．Br－、Cl－、I－
C．I－、Br－、Cl－ D．Br－、I－、Cl－
解析：向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，说明甲中含Br－，再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙中不含I－，否则就会变成蓝色。
答案：D
2．(对应考点一)a、b、c、d四个集气瓶中装有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一种气体。若a、d两瓶气体混合见光爆炸，a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴。则c瓶装的气体是( )
A．HBr B．HCl
C．Cl2 D．H2
解析：Cl2与H2见光爆炸，Cl2与HBr生成暗红色小液滴Br2，故a是Cl2，d是H2，b是HBr，则c是HCl。
答案：B
3.(对应考点二)在盛有溴水的三支试管中分别加入少量苯、四氯化碳和酒精，振荡后静置，出现下列现象，正确的结论是( )
A．①加CCl4 ②加苯 ③加酒精
B．①加酒精 ②加CCl4 ③加苯
C．①加苯 ②加CCl4 ③加酒精
D．①加苯 ②加酒精 ③加CCl4
解析：溴在有机溶剂苯、CCl4、酒精等中的溶解度比在水中的更大，但酒精与水互溶，ρ(CCl4)>ρ(水)，ρ(苯)<ρ(水)，故向溴水中加酒精不会分层应是③；加入苯后溶有溴的苯应在上层，应是①，加入CCl4后，溶有溴的CCl4应在下层，应是②。
答案：C
4．(对应考点二)如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水，利用你所学的知识，最简便的分离方法是( )
解析：食用花生油与水不互溶，分层。
答案：B
5．(探究题)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生的黄绿色气体是________。
(2)烧瓶中试纸现象是________，能证明________。
(3)B中溶液发生的离子方程式________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是
________________________________________________________________________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是________，装置中浸有NaOH溶液的棉花的作用是________________________________________________________________________。
解析：装置A中制取Cl2，并发生系列反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Br2＋2KI===2KBr＋I2。为防止Cl2外逸污染环境，用浸有NaOH溶液的棉花团吸收。
答案：(1)Cl2
(2)淀粉KI试纸变蓝 氧化性Cl2＞I2
(3)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静置后CCl4层溶液变为紫红色
(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 吸收外逸Cl2，防止污染
(1)常温常压下，Br2是唯一的呈液态的非金属单质，其蒸气颜色与NO2气体相近，二者都具有强氧化性。
(2)海水中提取溴经浓缩、氧化、提取。
(3)Br2在有机溶剂中的溶解度比在水中的大，利用萃取分液的方法可将溶解在水中的Br2分离出来，常用的萃取剂为苯、CCl4等，但不用酒精。
(4)氧化性：Cl2>Br2>I2，还原性Cl－一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)
1．[双选题]下列说法不正确的是( )
A．溴在海水中以游离态形式存在
B．从海水中提取溴要经历浓缩、氧化和提取三个步骤
C．提取时利用了溴单质的挥发性
D．溴在常温下是液态，其颜色与氯气颜色相同
解析：海水中的溴以化合态形式存在溴在常温下为红棕色液体，而Cl2为黄绿色气体。
答案：AD
2．从海水中可以提取溴，主要反应为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，下列说法正确的是( )
A．溴离子具有氧化性
B．氯气是还原剂
C．该反应属于复分解反应
D．氯气的氧化性比溴单质强
解析：该反应为氧化还原反应，Br－是还原剂，Cl2是氧化剂，故Cl2的氧化性强于Br2。
答案：D
3．向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的Cl2，充分反应后将溶液蒸干，灼烧残余物，最后剩下的物质是( )
A．NaCl、I2、Cl2 B．NaCl、I2
C．NaCl、NaBr D．NaCl
解析：通入足量Cl2，溶液中的NaI、NaBr均完全反应，2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2,2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2，因为Br2易挥发，I2易升华，因此将溶液蒸干、灼烧后只剩下NaCl。
答案：D
4．[双选题]下面的叙述正确的是( )
A．碘升华的污迹可用热浓盐酸清洗
B．液溴应保存在棕色的带有磨口玻璃塞的试剂瓶中，并加少量水进行水封
C．漂白粉不可露置在空气中保存
D．碘易溶于酒精，所以用酒精可以从碘水中萃取碘
解析：浓盐酸不溶解I2，可用乙醇或热NaOH溶液除I2污迹。漂白粉露置在空气中，其有效成分Ca(ClO)2会与空气中的CO2、H2O反应而变质；酒精与水互溶，不能萃取碘水中的碘。
答案：BC
5．已知某溶液中n(Cl－)∶n(Br－)∶n(I－)＝2∶3∶4，
现欲使溶液中n(Cl－)∶n(Br－)∶n(I－)＝4∶3∶2。那么要通入Cl2的物质的量是原溶液中I－的物质的量的( )
A. B.
C. D.
解析：设原溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量分别为2 mol、3 mol、4 mol，则根据反应方程式Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，可知只要通入1 mol Cl2，就可使溶液中的I－由4 mol降到2 mol，而Cl－由2 mol增至4 mol，Br－的物质的量保持不变，仍为3 mol。所以通入的Cl2与原溶液中I－ 的物质的量之比为1∶4。
答案：C
二、非选择题(本题包括3个小题，共30分)
6．(6分)①KCl晶体 ②H2S气体 ③CCl4 ④Mg ⑤NaOH ⑥Na2CO3 ⑦Na2SO3 ⑧FeBr2用序号填空：
将溴水分别与①～⑧种物质混合
(1)不能使溴水退色的是________，其中属于物理变化的是________。
(2)为防溴蒸气逸出污染空气，实验室一般用________吸收。若有溴蒸气外逸，为避免中毒一般用浸有________溶液的毛巾捂住口鼻。
解析：溴与KCl不反应，与H2S反应：Br2＋H2S===S↓＋2HBr，溴水可被CCl4萃取而使水层颜色退去。溴与Mg反应生成MgBr2，溴与NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO，溴水中的HBr可与Na2CO3反应，而使溴水中的Br2继续与水反应掉。Br2可氧化Na2SO3及FeBr2，但生成Fe3＋为棕黄色。因此溴水不退色的有①和⑧。萃取是物理变化。实验室常用NaOH溶液吸收Br2气体，但为防人吸收Br2气体，用浸有Na2CO3溶液的毛巾捂住口鼻。
答案：(1)①⑧ ③
(2)⑤ ⑥
7．(10分)(1)向橙色的溴水中加入足量的镁粉，充分振荡后过滤，溶液呈现________色，原因用化学方程式表示为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若向滤液中加入适量的氯水后，溶液呈________色，原因用离子方程式表示为________________________________________________________________________。
(3)若向此滤液中加入适量的硝酸银溶液，溶液中有________生成，原因用离子方程式表示为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：溴水中含Br2而使其显橙色，加入Mg粉后发生Mg＋Br2===MgBr2反应，溶液变为无色。若加入氯水后发生反应MgBr2＋Cl2===Br2＋MgCl2。若加入适量AgNO3溶液发生2AgNO3＋MgBr2===2AgBr↓＋Mg(NO3)2反应，即有浅黄色沉淀生成。
答案：(1)无 Mg＋Br2===MgBr2
(2)橙 Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
(3)浅黄色沉淀 Ag＋＋Br－===AgBr↓
8．(14分)某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现：在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。
(1)提出问题
Fe3＋与Br2谁的氧化性更强？
(2)猜想
①甲同学认为氧化性：Fe3＋＞Br2，故上述实验现象不是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含________(填化学式，下同)所致。
②乙同学认为氧化性：Br2＞Fe3＋，故上述实验现象是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含________所致。
(3)设计实验并验证
丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点确实是正确的。
供选用的试剂：
a．酚酞试液 B．四氯化碳
c．无水酒精 D．硫氰化钾溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。(试剂填序号)
选用试剂
实验现象
方案1
方案2
(4)应用与拓展
氧化性：Br2>Fe3＋。故在足量的稀氯化亚铁溶液中加入1～2滴溴水，溶液呈黄色所发生反应的离子方程式为______________________________________________________。
①根据上述实验推测，若在溴化亚铁溶液中通入氯气，首先被氧化的离子是____________(填离子符号)。
②在100 mL FeBr2溶液中通入2.24 L Cl2(标准状况)，溶液中有1/2的Br－被氧化成单质Br2，则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为_________________________________。
解析：(3)丙同学实验设计的出发点应从检出Fe3＋，检不出Br2开始，考虑所选试剂及现象。
(4)②由于氧化性Cl2＞Br2＞Fe3＋，在FeBr2溶液中加入氯水，则首先被氧化的是Fe2＋，若有部分Br－被氧化，则Fe2＋应已全部被氧化。
设FeBr2的物质的量为x mol，
则有x mol Fe2＋，2x mol Br－
根据电子转移守恒可知
(x＋)＝×2
x＝0.1
c(FeBr2)＝＝1 mol·L－1。
答案：(2)①Br2 ②Fe3＋
(3)
方案1
b
CCl4层无色
方案2
d
溶液变红色
(4)2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
①Fe2＋ ②1 mol·L－1
