(共38张PPT)
第三节 无机非金属材料
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.了解几种重要硅酸盐材料(水泥、陶瓷、玻璃)的生产简单原理及用途。
2.认识硅的性质、用途和制法。
3.认识新型无机非金属材料的特点、用途和发展。 1.证据推理与模型认知:通过原子结构与元素周期表的相关理论,认识硅及其化合物的性质,促进学生证据推理与模型认知素养的发展。
2.科学探究与创新意识:通过新型无机非金属材料在社会、生活、生产、科学技术中的重要作用,用科学的奇妙激发学习兴趣,培养学生热爱科学的美好情感。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.硅酸盐
(1)概念:由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
(2)性质:硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、化学性质稳定、耐高温、抗腐蚀等特点。
学习任务1 硅酸盐材料
2.常见的硅酸盐材料
纯碱、石灰石、石英砂(SiO2)
石灰石、黏土
黏土
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
类别 普通玻璃 普通水泥 陶瓷
生产
原料 .
. . .
生产
设备 玻璃窑 水泥回转窑 —
主要成分 . — —
主要
用途 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿,制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
NO.2 互动探究·提升能力
张家界大峡谷玻璃桥是斜拉式高山峡谷玻璃桥,其桥面全部采用透明玻璃铺设,整个工程无钢筋混凝土桥墩。思考下列问题。
探究 玻璃的主要成分及制备
问题1:玻璃的主要成分是什么 制造玻璃的主要原料是什么
提示:玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2;主要原料为纯碱、石灰石、石英砂。
问题2:制造玻璃的原理是什么
提示:不能。SiO2与Na2CO3反应是在高温下,且生成的产物是CO2气体,可以脱离反应体系,并不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3。
归纳拓展
陶瓷、玻璃、水泥的制备
1.陶瓷
生产原料 反应场所、条件及变化 主要成分
黏土 陶瓷窑,高温,复杂的
物理、化学变化 硅酸盐
2.玻璃
注:石英玻璃是二氧化硅单一组分的特种工业技术玻璃,不是硅酸盐材料。
3.水泥
生产原料 反应场所、条件及变化 主要成分
黏土、
石灰石 水泥回转窑,高温,
复杂的物理、化学变化 硅酸三钙、
硅酸二钙、
铝酸三钙
NO.3 应用体验·形成素养
1.无机非金属材料在信息科学、航空航天、建筑及能源等领域中得到广泛应用。下列无机非金属材料不属于含硅材料的是( )
A.水泥
B.钢化玻璃
C.石英光导纤维
D.石墨烯(单层或少层石墨)
D
解析:钢化玻璃、水泥中均含有硅酸盐,石英光导纤维的主要成分是SiO2,都含有硅材料,石墨烯的主要成分是碳,不含硅材料,故选D。
2.高岭土是制造瓷器的优良原料,其组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中x、y的数值分别是( )
A.7、2 B.5、4 C.6、3 D.3、6
B
解析:根据化合物的正负化合价代数和为0,Al显+3 价,Si显+4 价,O为-2价,OH-为-1价,因此有6+8=2x+y,将各项数值代入上式,B符合题意。
学习任务2 硅和二氧化硅
NO.1 自主学习·夯实基础
1.存在
自然界中没有游离态的硅,硅在自然界主要以 和 .
的形式存在。
2.硅的制备
工业上用焦炭还原石英砂制备粗硅,再提纯才能得到高纯硅,其中涉及的主要反应如下:
硅酸盐
氧化物(如水晶、
玛瑙)
Na2SiO3+H2O
3.二氧化硅的性质
(1)二氧化硅硬度大、熔点高,不溶于水。
Si+2CO↑
SiF4↑+2H2O
4.用途
(1)硅:其单质的导电性介于导体与绝缘体之间,是应用最为广泛的 材料。可以制成计算机、通信设备和家用电器等的 ,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的 。
(2)二氧化硅:可用来生产 。
半导体
芯片
硅太阳能电池
光导纤维
NO.2 互动探究·提升能力
工业制备高纯硅的原理如图所示:
探究 硅的性质、制备和用途
问题1:碳和硅单质的性质有何不同
提示:硅晶体是良好的半导体材料;而石墨是良导体,金刚石、C60不导电。
问题2:在半导体工业中有这样的说法:“从沙滩到用户”,你是如何理解的 涉及的主要反应有哪些
问题3:硅有哪些重要用途
提示:作半导体材料,还可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片,以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。
工业上高纯硅的制备
归纳拓展
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 硅和二氧化硅的性质、用途
1.下列关于硅及其化合物的叙述错误的是( )
A.硅的化学性质不活泼,但在自然界中以化合态存在
B.高纯度的硅单质是良好的半导体材料
C.SiO2很稳定,与所有的酸都不反应
D.唐三彩、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
C
解析:硅的化学性质不活泼,由于硅属于亲氧元素,在自然界中以化合态存在,A正确;硅具有良好的半导体性能,高纯度的硅单质是良好的半导体材料,B正确;二氧化硅能够与氢氟酸反应,C错误;唐三彩属于瓷器,陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品,D正确。
2.下列说法中不正确的是( )
A.沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2
B.粗硅的制取:SiO2+2C Si+2CO↑
C.硅在常温下不与氧气、氯气、硝酸反应
D.SiO2可与碱和氢氟酸反应,故属于两性氧化物
D
解析:沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2,只是沙子中杂质含量较高,石英、水晶中SiO2的结晶程度不同,A正确;制取粗硅时,利用电炉提供高温环境,使SiO2和焦炭发生反应,生成粗硅和CO,B正确;硅具有较强的化学稳定性,在常温下,不与氧气、氯气、硝酸等发生反应,C正确;SiO2可与碱和氢氟酸反应,但与氢氟酸反应时没有生成盐,所以不属于两性氧化物,D错误。
含硅物质在生活中对应的产品
题后悟道
题点二 高纯硅的提取
3.高纯硅是典型的无机非金属材料,又称半导体材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按如图所示方法制备:
D
下列说法不正确的是( )
A.①②③均属于氧化还原反应,步骤①中每生成1 mol Si,转移4 mol电子
B.SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃),通过蒸馏可提纯SiHCl3
C.高纯硅是制造硅太阳能电池的常用材料,二氧化硅是制造石英光导纤维的基本原料
解析:反应①是二氧化硅与焦炭反应生成硅和一氧化碳,反应②是硅与氯化氢反应生成三氯硅烷(SiHCl3)和氢气,反应③是三氯硅烷(SiHCl3)与氢气反应生成硅和氯化氢,三个反应中都有单质参加反应并有新单质生成,一定有元素的化合价发生变化,它们都是氧化还原反应,步骤①中Si的化合价降低4价,每生成1 mol Si,转移电子为4 mol,A正确;SiHCl3与SiCl4的沸点相差较大,所以可通过蒸馏除去SiCl4,B正确;高纯硅是半导体材
料,是制造集成电路、硅太阳能电池的常用材料,二氧化硅是制造石英光导纤维的基本原料,C正确;二氧化硅与C在高温条件下反应生成Si和CO,不是二氧化碳,D错误。
4.由粗SiO2制备纯的SiO2的流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X可用作木材防火剂
D
学习任务3 新型陶瓷 碳纳米材料
NO.1 自主学习·夯实基础
金刚砂
材料类别 主要特性 用途
新型
陶瓷 在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。如碳化硅俗称 ,具有硬度大和优异的高温抗氧化性能 高温结构陶瓷——火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料
压电陶瓷——滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器
透明陶瓷——高压钠灯、激光器、高温探测窗
超导陶瓷——主要用于电力、交通、医疗等领域
碳纳
米材料 富勒烯 为纳米科学提供了重要的研究对象
碳纳米管 生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面
NO.2 互动探究·提升能力
平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了-20 ℃能发热4 h的智能服饰;用铝合金管材和碳纤维制作了高 2.35 m、质量仅为10 kg的“熊猫信使”,向世界展现了新时代的中国形象。
探究 富勒烯、石墨烯性能的理解
问题1:富勒烯的代表物为C60,它与金刚石是否互为同素异形体
提示:是。
问题2:石墨烯和碳纳米管是什么关系
提示:碳纳米管可以看成是由石墨烯片层卷成的管状物。
材料的分类及各类材料的典例
归纳拓展
NO.3 应用体验·形成素养
1.新型无机材料碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)等称为非氧化物陶瓷,合成这些物质需在高温下进行。下列对合成工艺的说法正确的是
( )
A.需通入充足的氧气
B.可在空气中进行
C.可在氮气氛围中合成
D.通入少量氧气
C
解析:合成这些新型无机材料的过程中应杜绝氧气的存在,否则会生成相应的氧化物。
2.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是( )
D
石墨烯:从石墨中分离出来,是目前世界上人工制得的最薄的材料 石墨炔:平面网状结构的全碳分子,具有优良的化学稳定性 碳纳米管:具有优良的场发射性能,制作阴极显像管、储氢材料
A.石墨烯具有良好的导电性
B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径,可作H2的提纯薄膜
D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应,但反应产物不同
解析:石墨烯是从石墨中分离出来的,是良好的导体材料,A正确;三者与金刚石均为单质且由同种元素组成,互为同素异形体,B正确;石墨炔孔径略大于H2分子的直径,可容纳H2分子,可作H2的提纯薄膜,C正确;三者都是碳的单质,在加热条件下与浓硫酸反应的产物为CO2、SO2和H2O,故其产物相同,D错误。
课堂小结提升
自主构建
易错提醒
1.误认为光纤的主要成分是Si。其实不然,因为SiO2才是光纤的主要成分。
2.误认为硅的用途只有作半导体。其实不然,如电脑及手机的芯片、太阳能电池板等都用到硅。
3.误认为二氧化硅与焦炭在高温下制取粗硅的反应中生成的是CO2。其实不然,因为两者反应的产物是CO。
4.误认为SiO2是酸性氧化物,不能与酸反应。其实不然,如SiO2可与HF反应,用于雕刻玻璃。
5.误认为水晶玻璃是硅酸盐。其实不然,因为水晶玻璃的成分是SiO2,是氧化物,不是盐。
学科素养测评
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得。根据题意完成下列各题:
答案:(1)3 6 2 1 6
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得。根据题意完成下列各题:
(2)为了保证石英和焦炭尽可能转化,氮气要适当过量。某次反应用了
20 mol 氮气,生成了5 mol一氧化碳,则反应中转移的电子数为 NA,此时混合气体的平均相对分子质量是 。
答案:(2)10 28
解析:(2)反应中只有C的价态升高,根据方程式可知,氮气过量,所以根据CO计算转移的电子数,C由0价升为+2价,转移电子的物质的量是生成的CO的物质的量(5 mol)的2倍,即10 mol,所以反应中转移的电子数为10NA;N2和CO的相对分子质量都是28,所以混合气体的平均相对分子质量是28。
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得。根据题意完成下列各题:
(3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性:C (填“>”“<”或“=”)N2。
解析:(3)反应中N2将C氧化,故氧化性C答案:(3)<
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得。根据题意完成下列各题:
(4)氮化硅的化学性质稳定,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。氮化硅与氢氟酸发生复分解反应(产物包含一种有刺激性气味、易液化的气体),写出两者反应的化学方程式: 。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以新型陶瓷为背景,着重辨析二氧化硅的性质。
素养立意:常见的无机非金属材料的研究,突破了传统的硅酸盐体系,一系列新型的无机非金属材料相继问世,学会从宏观和微观结合的视角,分析与解决实际问题,培养学生宏观辨识与微观探析素养的水平。
思路点拨:
1.配平方程式用化合价升降法。
2.反应中得失电子守恒。
3.依据元素化合价的升降判断氧化性强弱。
4.用原子守恒法配平方程式中其他物质。(共7张PPT)
章末整合提升
一、硫及其化合物
1.知识网络
知识网络构建
2.含硫元素物质之间的转化关系
二、氮及其化合物
1.知识网络
2.含氮元素物质之间的转化关系
三、无机非金属材料
1.知识网络
2.含硅元素物质之间的转化关系
单质
可燃性：生成S02
还原性、氧化性、漂白性、酸性氧化物
S
氧化物
的通性
S02
与环境的关系：形成酸雨
酸性
H2S03
不稳定性
含氧酸
稀H2S04
酸性
H2S04
浓H2S04
氧化性、吸水
性、脱水性
02
Na
2+
02
02
02、催化剂
S
上S0
0,Na0咀Na,s0,
Ba
es
Na2S0g之HS0
02
H,SO
Cu、浓酸、△
CuSO
NaOH
单质N2
化学性质稳定，空气的主要成分
液化：制冷剂
氢化物NH
与水反应：制氨水
与酸反应：制铵盐
N
物理性质
NO
氧化物
相互转化
N02
与环境的关系：酸雨、大气
污染与防治
稀硝酸
含氧酸HNO3
氧化性
浓硝酸
催化氧化
Cu、稀酸
高温、
高温或
Ca(OH)2,A
高压
放电
H20
NH CI
NH
≥N2
NO
之HNO3
HCI
2
催化
02
H20
Cu、浓酸
△
HNO:
H20
NH3
NaOH
NH3·H20=NHt+OH
硅酸盐
硅酸盐材料
陶瓷
硅酸盐材料产品
玻璃
无机非金属材料
水泥
硅
半导体：信息技术与光电技
术材料
新型无
与HF反应：刻蚀玻璃
机非金
二氧化硅
光导纤维
属材料
新型陶瓷
碳纳米材料
HF
SiF4
CaSiOg
F2
HF
Ca0
Si
02、△
NaOH
C、高温
Sio2H2 SiO,
Na,SiO
HCl或C02
H2
Cl2
Na2C03△
SiCl4
或NaOH(共29张PPT)
实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
学生必做实验
一、实验目的
[实验探究]
2.熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作,认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。
二、实验用品
1.试剂:粗盐、蒸馏水、0.1 mol/L BaCl2溶液、20% NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6 mol/L盐酸、pH试纸。
2.仪器:天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台(带铁圈)、石棉网(或陶土网)、酒精灯、火柴。
三、实验方案设计
1.粗盐提纯过程图示分析
2.过量试剂的除去
(1)过量的BaCl2用Na2CO3溶液除去,故Na2CO3溶液要在BaCl2溶液加入之后再
加入。
(2)过量的NaOH和Na2CO3用盐酸除去,故盐酸必须在最后加入。
3.确定试剂加入的顺序
(1)BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl。
(2)NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl。
(3)BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl。
四、实验方案实施
实验步骤 实验装置 实验现象
溶解:用天平称取5 g粗盐,放入100 mL烧杯中,然后加入20 mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使粗盐全部溶解
5 g粗盐、
20 mL蒸馏水 粗盐因逐渐溶解而减少,粗盐水略显浑浊
玻璃棒
过滤:将烧杯中的液体沿
倒入漏斗中,过滤 (1)向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液,产生 沉淀,静置
(2)向上层清液中滴加2～3滴BaCl2溶液,无浑浊,证明
已沉淀完全
(3)向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液,产生 沉淀,然后再滴加过量的饱和Na2CO3溶液,用来除去
.
(4)用与第(2)步类似的方法分别检验Mg2+、Ca2+和Ba2+是否沉淀完全
(5)将烧杯静置,然后过滤,除去生成的沉淀和不溶性的杂质,滤纸上残留不溶性固体,滤液无色、澄清
白色
白色
Ca2+、Ba2+
蒸发:将滴加盐酸后的滤液倒入蒸发皿中,用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌。待出现较多固体时停止加热 (1)水分蒸发,逐渐析出白色固体
(2)用坩埚钳将蒸发皿夹持到石棉网(或陶土网)上冷却,得到去除了杂质离子的精盐
五、问题和讨论
1.粗盐中杂质的去除实验中用到几次玻璃棒 玻璃棒分别起什么作用
提示:三次。溶解时,用玻璃棒搅拌,促进食盐溶解;过滤时,用玻璃棒引流,防止液体溅出;蒸发时,用玻璃棒搅拌,防止受热不均匀导致液体迸溅。
2.除去氯化钠中的碳酸钠能否用稀硝酸
3.蒸发时,待溶液蒸干再停止加热,对吗 为什么
提示:不对。溶液蒸干再停止加热会造成晶体飞溅,应待溶液中出现较多固体时停止加热,利用余热蒸干。
5.能否在过滤之前先滴加盐酸 为什么
提示:不能。因为沉淀中的氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡都能和盐酸反应。
A.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
B.Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
C.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
D.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
[实验专练]
C
2.通过海水晾晒可得粗盐,粗盐除NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,粗盐精制的实验流程如图。下列说法不正确的是( )
A.在第①步中使用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解
B.第⑤步操作是过滤
C.在第②③④⑥步通过加入化学试剂除杂,加入试剂的顺序为NaOH溶液→
Na2CO3溶液→BaCl2溶液→稀盐酸
D.除去MgCl2的反应的化学方程式为MgCl2+2NaOH Mg(OH)2↓+2NaCl
C
解析:加入过量的氢氧化钠溶液可以将镁离子沉淀,加入过量的氯化钡溶液可以将硫酸根离子沉淀,除钙离子要加入碳酸钠溶液,但是碳酸钠溶液要放在氯化钡溶液之后加入,这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡,再进行过
滤,最后再加入稀盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,所以正确的顺序为NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→稀盐酸或BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→稀盐酸或BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→稀盐
酸,Na2CO3溶液要在BaCl2溶液的后面加,C错误。
解析:(1)可以先将粗盐溶解于水,氯化钠等是易溶于水的,而泥沙是难溶于水的,而固体和液体的分离可以采用过滤的方法。
答案:(1)溶解 过滤
(2)为了除去可溶性杂质,可以按以下实验步骤进行提纯:①加过量BaCl2溶液;②加过量NaOH溶液;③加过量Na2CO3溶液;④过滤;⑤ ;⑥蒸发结晶。如何证明①步骤中硫酸根离子沉淀完全 。
步骤③的目的是 。
解析:(2)在粗盐提纯时,要在最后一步加入盐酸,除去过量的氢氧根离子和碳酸根离子;硫酸钡是不溶于水也不溶于酸的白色沉淀,因此检验硫酸根离子沉淀完全的方法是取少量溶液于试管中,继续滴加氯化钡溶液,没有现象则证明硫酸根离子沉淀完全;加入碳酸钠的目的是除去钙离子和多余的钡离子。
答案:(2)加适量盐酸 取少量溶液于试管中,继续滴加氯化钡溶液,没有现象则证明硫酸根离子沉淀完全 除去Ca2+及Ba2+
(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作用和目的。
溶解时: ;
过滤时: ;
蒸发时: 。
解析:(3)玻璃棒的作用和目的为溶解时:搅拌,加速溶解;过滤时:引流,防止液体溅出;蒸发时:搅拌,防止局部过热导致液滴或晶体飞溅。
答案:(3)搅拌,加速溶解 引流,防止液体溅出 搅拌,防止局部过热导致液滴或晶体飞溅
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(1)粗盐水中含有的阳离子有 ,阴离子有 。
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(2)加入BaCl2溶液的目的是(用离子方程式表示)
。
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(3)生成沉淀C的离子方程式是 。
解析:(4)由于氯化钡、氢氧化钠均是过量的,则D中所含离子有Ba2+、Ca2+、Na+、Cl-、OH-。
答案:(4)Ba2+、Ca2+、Na+、Cl-、OH-
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(4)D中所含离子有 。
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(5)E的主要成分的化学式是 。
解析:(5)碳酸钠除去钙离子以及过量的钡离子,则E的主要成分的化学式是CaCO3、BaCO3。
答案:(5)CaCO3、BaCO3
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(6)用文字描述加入适量盐酸的目的是 。
4.用海水“晒盐”的方法得到的粗盐中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。将此粗盐提纯的部分实验方案如图:
(7)某同学认为加入过量K2CO3溶液与加入过量Na2CO3溶液同样可以达到实验目的,这种说法是否合理 ,请说明理由: 。
解析:(7)虽然加入碳酸钾也可以除去溶液中的Ca2+,但是同时也引入了新的杂质离子K+,而且K+不易除去,所以是不合理的。
答案:(7)不合理 虽然加入碳酸钾也可以除去溶液中的Ca2+,但是同时也引入了新的杂质离子K+,而且K+不易除去
5.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤如图:
请回答:
(1)步骤①和②的操作名称是 。
(2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是 ;步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了防止 ,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应 ,用余热使水分蒸干。
(3)猜想和验证:
猜想 验证的方法 现象 结论
猜想Ⅰ:固体A中含CaCO3、MgCO3 取少量固体A于试管中,滴加稀盐酸,并用涂有澄清石灰水的小烧杯罩于试管口
猜想Ⅰ
成立
猜想Ⅱ:固体A中含
BaCO3 取少量固体A于试管中,先滴入 ,再滴入Na2SO4溶液 有气泡放
出,无白色
沉淀
猜想Ⅲ:最后制得的NaCl晶体中还含有
Na2SO4 取少量NaCl晶体溶于试管中的蒸馏水,
猜想Ⅲ
成立
答案:(1)过滤
(2)滴加盐酸至无气泡放出为止 局部过热,造成固体(或溶液)飞溅 停止加热(或熄灭酒精灯)
(3)有气泡放出,小烧杯内有白色沉淀生成(或澄清石灰水变浑浊) 稀盐酸(或稀硝酸) 猜想Ⅱ不成立 滴入BaCl2[或Ba(OH)2或Ba(NO3)2]溶液和稀HNO3 有白色沉淀生成且不溶于稀HNO3(共19张PPT)
实验活动5 不同价态含硫物质的转化
一、实验目的
1.通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2.应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
二、实验用品
1.试剂:浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液。
2.仪器:试管、天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网(或陶土网)、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。
[实验探究]
三、实验方案实施
实验一 -2价、+4价的硫转化为0价的硫
实验二 +6价的硫转化为+4价的硫
实验
操作
实验
现象 铜片表面 ,品红溶液逐渐变为 .
实验
结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式为
.
有气泡
无色
实验三 0价的硫转化为-2价的硫
实验操作 实验现象 实验结论
将0.5 g硫粉和1.0 g铁粉均匀混合,放在石棉网(或陶土网)上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒 剧烈反应产生红色物质,冷却后变为黑色物质 Fe+S FeS
四、问题和讨论
1.若试管内壁附着单质硫时,可加入NaOH溶液加热,然后洗涤,即可除去,试分析反应的原理并写出相关反应的化学方程式。
2.SO2具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,能否用浓硫酸干燥SO2气体
提示:能。SO2中硫元素显+4价,浓硫酸中的硫元素显+6价,但硫元素的化合价在+4、+6价之间不存在中间价态,因此SO2虽具有较强的还原性,但不能被浓硫酸氧化,因此可以用浓硫酸干燥SO2气体。
3.铁粉和硫粉在空气中混合燃烧时,可能发生哪些化学反应
提示:Fe与S、S与O2、Fe与O2等反应。
1.下列制取SO2、验证其性质的装置(尾气处理装置已省略)和原理不能达到实验目的的是( )
[实验专练]
B
解析:浓硫酸具有强氧化性,与铜在加热条件下反应生成二氧化硫气体,可用于制备少量二氧化硫,故A不符合题意;二氧化硫具有还原性,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,故B符合题意;溶液的颜色变浅,说明铁离子被还原,可说明二氧化硫具有还原性,故C不符合题意;二氧化硫中硫元素的化合价为+4价,处于中间价态,具有氧化性,二氧化硫和硫化钠溶液发生氧化还原反应可生成硫,故D不符合题意。
2.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之比1∶1混合均匀,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,发现反应仍能剧烈进行,并使生成的固体呈红热状态。试回答:
(1)上述现象说明了 。
解析:(1)撤去酒精灯,反应仍能继续,说明该反应是放热反应。
答案:(1)Fe与S的反应是放热反应
2.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之比1∶1混合均匀,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,发现反应仍能剧烈进行,并使生成的固体呈红热状态。试回答:
(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: 。
解析:(2)FeS与H2SO4发生复分解反应。
解析:(3)应将多余的H2S吸收,以免中毒和污染空气。
答案:(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(答案合理即可)
2.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之比1∶1混合均匀,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,发现反应仍能剧烈进行,并使生成的固体呈红热状态。试回答:
(3)已知硫化氢是一种剧毒、有刺激性气味的气体,试说明实验室制取硫化氢时应采用的一种安全措施: 。
3.某化学兴趣小组利用如图实验装置探究二氧化硫的性质。
根据要求回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为 。
3.某化学兴趣小组利用如图实验装置探究二氧化硫的性质。
根据要求回答下列问题:
(2)利用装置C可以证明二氧化硫具有漂白性,C中盛放的溶液是 ;若要证明其漂白作用是可逆的,还需要的操作是 。
解析:(2)二氧化硫能使品红溶液褪色,品红溶液可以证明SO2具有漂白
性,C中盛放的是品红溶液;若要证明其漂白作用是可逆的,还需要的操作是取少量褪色后的溶液于试管中加热,加热后溶液恢复红色,说明二氧化硫的漂白作用是可逆的。
答案:(2)品红溶液 取少量褪色后的溶液于试管中加热
3.某化学兴趣小组利用如图实验装置探究二氧化硫的性质。
根据要求回答下列问题:
(3)通过观察D中现象,即可证明二氧化硫具有氧化性,D中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.氯化钠溶液 b.酸性高锰酸钾溶液
c.氯化铁溶液 d.硫化钠溶液
解析:(3)Na2S溶液与二氧化硫反应生成淡黄色沉淀硫,反应中二氧化硫表现氧化性,则通过观察D中现象,即可证明SO2具有氧化性,D中盛放的溶液可以是Na2S溶液。
答案:(3)d
3.某化学兴趣小组利用如图实验装置探究二氧化硫的性质。
根据要求回答下列问题:
(4)研究小组发现B中有白色沉淀生成,若往B中加入过量稀盐酸,沉淀不溶解,沉淀物的化学式是 。
解析:(4)硫酸钡不溶于稀盐酸,沉淀物的化学式是BaSO4。
答案:(4)BaSO4
4.实验室研究不同价态元素的转化,对于物质的制备和应用至关重要。实验室可以用如图所示装置研究S(+6价)→S(+4价)。
(1)装置C的作用: 。
(2)装置B、D盛放的试剂应分别为 、 (填字母)。
a.BaCl2溶液 b.KI-淀粉溶液 c.FeSO4溶液 d.NaOH溶液 e.品红溶液
(3)实验结束后,发现装置A中溶液几乎为无色,且试管中有较多的白色固体。试管中溶液显无色,体现了浓硫酸的 性。
(4)实验结束后,若要证明装置A中白色固体为无水CuSO4,需要采取的操作是
。
解析:由题图可知,装置A中Cu与浓硫酸在加热条件下发生反应生成二氧化硫,装置B中可选用品红溶液来检验二氧化硫,装置C是安全瓶,用来防倒吸,装置D中可选用NaOH溶液来吸收尾气,防止污染空气。浓硫酸具有吸水性,可使装置A中固体变为白色。实验结束后,若要证明装置A中白色固体为无水CuSO4,需要采取的操作是将冷却后的装置A中混合物缓缓加入适量水中,并搅拌,观察溶液颜色变化。
答案:(1)防倒吸(或做安全瓶)
(2)e d
(3)吸水
(4)将冷却后的A中的混合物缓缓加到适量水中,并搅拌,观察溶液颜色变化(共26张PPT)
微专题二 无机框图推断题的解题方法思路
讲解内容
元素及其化合物的推断能将分散的知识点连成线、织成网,可有效地考查抽象、发散等思维能力。
1.思维方法
(1)根据题给信息,锁定推断范围。解题时,借助试题中的信息尤其是某些特征信息(如特殊的反应、特殊的现象以及特殊的反应条件等)来确定推断范围。
(2)在所确定的推断范围内提出合理的猜想(大胆假设),进一步缩小推断
范围。
(3)利用整体思维、链式推理、正反推理等方法,细心思索,推测结果,通过验证得到答案。
2.解推断题的突破口
(1)特征现象
①本身显色的物质
a.红色:Cu、Cu2O、Fe(SCN)3(血红色)、Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3(红褐色)、NO2(红棕色)、Br2(红棕色)等。
b.(淡)黄色:S、Na2O2、AgBr(淡黄色)、F2(淡黄色)、AgI(黄色)、Fe3+(在溶液中,棕黄色)等。
c.(淡)绿色:Cl2(黄绿色)、Fe2+(在溶液中)等。
d.蓝色:CuSO4·5H2O、Cu2+(在溶液中)等。
f.黑色:炭粉、铁粉、FeO、Fe3O4、CuO、MnO2等。
②有漂白作用的气体:Cl2(有水时)、SO2等。
③溶于水显碱性的气体:NH3。
④可溶于氢氟酸的酸性氧化物:SiO2。
⑤在空气中迅速由无色变为红棕色的气体:NO。
⑦通常可作为保护气的气体:N2和Ar等。
[典型例题] 如图的各方框表示一种反应物或生成物(某些物质已经略去),其中常温下A、C、D为无色气体,C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(1)写出物质X的化学式: 。
(2)写出下列变化的化学方程式:
①A→D: ;
②G→E: ;
③F→G: 。
(3)实验室里,常用加热固体混合物的方法制取气体C,请写出其化学方程式:
。
答案:(1)NH4HCO3或(NH4)2CO3
解析:C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则C为氨;氨催化氧化生成NO,不同浓度的G均可以与铜反应,则G为硝酸,F为NO2;B与NO2反应生成硝酸,则B为H2O;常温下A、C、D为无色气体,能与过氧化钠反应的无色气体为CO2(A),即X受热分解生成CO2、H2O、NH3,故X为NH4HCO3或(NH4)2CO3。
[跟踪训练] 在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如图的转化关系:
当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E都含另外同一种元素。请回答:
(1)A是 ,Y是 ,Z是 。
(2)当X是强酸时,E是 。B生成C的化学方程式: 。
(3)当X是强碱时,E是 。B生成C的化学方程式: 。
解析:A是正盐,并且既可以与强酸反应,又可以与强碱反应,A应是弱酸的铵盐;C、D的相对分子质量相差16,分子组成上恰好相差一个氧原子,因此C、D为氧化物,且组成它们的另一元素应有多种价态,Y应为氧气,E为酸,Z应为水。
答案:(1)(NH4)2S O2 H2O
专题集训
1.已知C、D、E、F 4种物质均含同种元素,且它们之间的转化关系如图。下列说法正确的是( )
A.C一定为单质
B.E一定为氧化物
C.F一定为酸
D.C、D、E、F的相对分子质量之差为16或16的倍数
B
D
2.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去。则下列有关说法正确的是( )
A.X使蔗糖变黑主要体现了X的强氧化性
B.若A为铁,则足量A与X在常温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可观察到有白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂
解析:X为浓硫酸,使蔗糖变黑体现了浓硫酸的脱水性,A错误;常温下,铁遇浓硫酸会发生钝化,B错误;若A为碳单质,则C为CO2,过量的CO2通入澄清石灰水中没有沉淀产生,C错误;工业上,SO2转化成SO3是在500 ℃左右、常压、有催化剂作用下进行的,D正确。
3.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题。
(1)写出A～E的化学式:A ;B ;
C ;D ;E 。
解析:(1)通常情况下,A为固态单质,能与H2反应,应为非金属单质。根据图示分析可知A～E的化学式分别为S、H2S、SO2、SO3、H2SO4。
答案:(1)S H2S SO2 SO3 H2SO4
3.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①E→C: 。
3.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题。
(2)写出下列反应的化学方程式:
②C转化为D: 。
3.在通常情况下,A为固态单质。根据如图转化关系,回答下列问题。
(2)写出下列反应的化学方程式:
③B转化为C: 。
4.已知X和Y为中学化学中的常见元素,其最高价含氧酸均为强酸。根据如图所示转化关系(反应条件及部分产物已略去),回答下列问题。
(1)若A、B、C、D均为含X的化合物,且A和F的分子中均含有10个电子,则:
①F的化学式为 。
解析:(1)①由于A、B、C、D均为含X的化合物,且A分子中含有10个电子,结合题干信息,可知X为氮元素,A为NH3,由A与E反应生成B,B与E反应生成C,可推出E为O2,B为NO,C为NO2,由C+F→D且F分子中含有10个电子可知,D为HNO3,F为H2O。
答案:(1)①H2O
4.已知X和Y为中学化学中的常见元素,其最高价含氧酸均为强酸。根据如图所示转化关系(反应条件及部分产物已略去),回答下列问题。
(1)若A、B、C、D均为含X的化合物,且A和F的分子中均含有10个电子,则:
②反应Ⅰ的化学方程式为 。
4.已知X和Y为中学化学中的常见元素,其最高价含氧酸均为强酸。根据如图所示转化关系(反应条件及部分产物已略去),回答下列问题。
(1)若A、B、C、D均为含X的化合物,且A和F的分子中均含有10个电子,则:
③将1.92 g铜粉与一定量的D的浓溶液反应,当铜粉完全反应时收集到气体1.12 L(标准状况),则反应消耗的D的物质的量为 mol。
解析:③1.92 g铜的物质的量为0.03 mol,生成Cu(NO3)2的物质的量为
0.03 mol,反应生成的气体的物质的量为0.05 mol,根据氮元素守恒,可知反应消耗的HNO3的物质的量为0.03 mol ×2+0.05 mol=0.11 mol。
答案:③0.11
4.已知X和Y为中学化学中的常见元素,其最高价含氧酸均为强酸。根据如图所示转化关系(反应条件及部分产物已略去),回答下列问题。
(2)若A、B、C、D均为含Y的化合物,其中A由两种元素组成,且A的摩尔质量为34 g·mol-1,则:
①将铜粉与D的浓溶液反应所得的溶液加热蒸干,得到的白色固体物质为
(填化学式)。
解析:(2)由题意可知,Y为硫元素,D为H2SO4,B为SO2,由于A的摩尔质量为
34 g·mol-1,故A为H2S。①铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫与水,所得溶液是硫酸铜溶液,加热蒸干该溶液得到的物质是CuSO4。
答案:(2)①CuSO4
4.已知X和Y为中学化学中的常见元素,其最高价含氧酸均为强酸。根据如图所示转化关系(反应条件及部分产物已略去),回答下列问题。
(2)若A、B、C、D均为含Y的化合物,其中A由两种元素组成,且A的摩尔质量为34 g·mol-1,则:
②将Na2Y溶液滴到次氯酸钠溶液中,有淡黄色沉淀生成,请写出发生反应的离子方程式: 。
5.几种含硅的物质之间相互转化关系如图所示:
(1)试判断并写出下列物质的化学式:A ,
B , C ,D , E 。
解析:(1)由题意可知,A为Si,B为SiO2,C为Na2SiO3,D为CaSiO3,E为H2SiO3。
答案:(1)Si SiO2 Na2SiO3 CaSiO3 H2SiO3
5.几种含硅的物质之间相互转化关系如图所示:
(2)写出下列反应的化学方程式:
①B→A: 。
5.几种含硅的物质之间相互转化关系如图所示:
(2)写出下列反应的化学方程式:
②B→D: 。 (共28张PPT)
微专题一 二氧化硫和二氧化碳性质的比较与鉴别
讲解内容
一、二氧化硫和二氧化碳性质的比较与鉴别
1.二氧化硫和二氧化碳性质的比较
比较项目 二氧化硫 二氧化碳
物理
性质 气味 有刺激性气味 无味
毒性 有毒 无毒
溶解性 易溶 可溶
注意:SO2的性质具有多面性,若将SO2通入下列溶液中,观察到的现象及体现的SO2的性质如下表所示。
溶液 紫色石蕊溶液 加有酚酞的氢氧化钠溶液 品红
溶液 酸性KMnO4
溶液、溴水 氢硫酸
(H2S水溶液)
现象 变红 褪色 褪色 褪色 生成淡黄色沉淀
SO2的性质 溶于水显酸性 溶于水显酸性 漂白性 还原性 氧化性
2.二氧化硫和二氧化碳的鉴别
SO2与CO2的明显区别在于SO2有刺激性气味,易溶于水,有漂白性和较强还原性,据此鉴别的方法有:
(1)物理方法
①根据气味鉴别:有刺激性气味的气体是SO2,无气味的是CO2。
②根据溶解性鉴别:同温同压下,将两种气体分别充满两支相同的试管,均倒置于水槽中,试管内进水多的是SO2。
(2)化学方法
①用品红溶液鉴别:将两种气体分别通入品红溶液中,能使品红溶液褪色的是SO2。
②用溴水或酸性高锰酸钾溶液鉴别:将两种气体分别通入溴水或酸性高锰酸钾溶液中,能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色的是SO2。
[典型例题1] 下列溶液中,能用来区别SO2和CO2的是( )
①澄清石灰水 ②氢硫酸 ③氯水 ④酸性高锰酸钾溶液 ⑤氯化钡溶液 ⑥品红溶液
A.①⑤ B.③④⑤
C.②⑥ D.②③④⑥
答案:D
解析:①因SO2和CO2均能与澄清石灰水反应生成白色沉淀,故不能鉴别;②因二氧化硫能与氢硫酸反应生成S沉淀,而二氧化碳不能,现象不同,故能鉴别;③因二氧化硫与氯水发生氧化还原反应,观察到氯水颜色变浅或消失,而二氧化碳与氯水不反应,故能鉴别;④因二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,观察到酸性高锰酸钾溶液褪色,而二氧化碳与酸性高锰酸钾溶液不反应,故能鉴别;⑤因SO2和CO2均不与氯化钡溶液反应,故不能鉴别;⑥因二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色,而二氧化碳不
能,故能鉴别。
[跟踪训练1] 下列溶液或用品中:①澄清石灰水、②H2S溶液、③酸性KMnO4溶液、④溴水、⑤Ba(NO3)2溶液、⑥品红溶液、⑦湿润的蓝色石蕊试纸。不能区别SO2和CO2的是( )
A.①⑦ B.①⑤⑦
C.②③④⑤⑥ D.①⑤
A
解析:SO2和CO2都属于酸性氧化物,与澄清石灰水反应分别生成CaSO3和CaCO3白色沉淀,均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,所以①⑦不能用来区别SO2和CO2;SO2具有氧化性,能将H2S氧化生成单质硫,SO2具有还原性,能被酸性KMnO4溶液和溴水氧化(溶液褪色),能和Ba(NO3)2溶液反应生成BaSO4沉淀,SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有这些性质,所以可以用②③④⑤⑥来区分SO2和CO2,故选A。
[跟踪训练2] 区别二氧化硫和二氧化碳气体的最佳方法是( )
A.通入澄清石灰水
B.用湿润的蓝色石蕊试纸
C.用品红溶液
D.根据有无毒性
C
解析:SO2和CO2都是酸性氧化物,通入澄清石灰水时生成的CaSO3和CaCO3都难溶于水,溶液均变浑浊;溶于水时两种水溶液均呈酸性,均能使蓝色石蕊试纸变红;毒性不能作为区别气体的方法;SO2能使品红溶液褪色,而CO2
不能。
二、混合气体中同时含有SO2、CO2的检验与净化
当SO2中混有CO2时,不会影响SO2的检验。当CO2中混有SO2时会干扰CO2的检
验,应先除去SO2,再用澄清石灰水检验CO2,检验方法如下:
检验
方法 检验SO2→除去SO2→检验SO2是否被除尽→检验CO2
检验
试剂 品红
溶液 酸性KMnO4
溶液 品红溶液 澄清
石灰水
实验
现象 褪色 褪色
(或变浅) 不褪色 变浑浊
注意:(1)品红溶液可以检验SO2,不可除去SO2。
(2)有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。
(3)除去二氧化碳中的二氧化硫的方法还可用溴水、饱和碳酸氢钠溶液等。
[典型例题2] 如图所示虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物。填写下列空格:
(1)写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方
程式: 。
(2)如果将装置中①②③三部分仪器的连接顺序变为②①③,则可以检出的物质是
;不能检出的物质是 。
(3)如果将仪器的连接顺序变为①③②,则可以检出的物质是 ;不能检出的物质是 。
(4)如果将仪器的连接顺序变为②③①,则可以检出的物质是 ;不能检出的物质是 。
(2)SO2、CO2 H2O
(3)H2O SO2、CO2
(4)SO2、CO2 H2O
解析:首先明确木炭粉和浓硫酸反应产生的气体产物为H2O(g)、CO2、SO2,然后弄清装置中各部分仪器的作用。装置①用来检验H2O(g);装置②用来检验SO2并除去SO2;装置③用来检验CO2。当连接顺序为②①③时,无法检验产物H2O(g),因气体通过②时会带出水蒸气;当连接顺序为①③②时,无法检验产物SO2和CO2,因气体通过足量澄清石灰水时SO2、CO2都被吸收;当连接顺序为②③①时,无法检验产物H2O(g),因气体通过②③时会带出水
蒸气。
[跟踪训练3] 检验CO2中是否混有SO2,可采用的方法是( )
A.先通过NaOH溶液,再通过品红溶液,若品红溶液褪色,则说明混有SO2
B.通过澄清石灰水,若变浑浊,则说明混有SO2
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水,若变浑浊,则说明混有SO2
D.通过酸性KMnO4溶液,若溶液褪色,则说明混有SO2
D
[跟踪训练4] 选用如图所示仪器(内含物质)中的两个或几个组装成实验装置,以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2。下列说法正确的是( )
A.按气流从左向右流向,装置连接的正确顺序是A→C→D→F→E→B
B.丙中品红溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
C.丙中品红溶液不褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
D.丁和丙中溶液都褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中有CO2生成
C
解析:甲为浓硫酸与木炭发生反应的装置,酸性高锰酸钾可氧化二氧化
硫,用酸性高锰酸钾溶液除SO2,再通过品红溶液,不褪色确认SO2已除尽,验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2,可通过二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊确认,所以装置连接顺序为A→F→E→C→D→B,故A错误;若丙中品红溶液褪色,说明SO2没有除尽,乙中澄清石灰水变浑浊,无法证明甲中反应生成了二氧化碳,故B错误;若丙中品红溶液不褪色,则说明二氧化硫已除尽,乙中澄清石灰水变浑浊,证明甲中有二氧化碳生成,故C正确;若丁和丙中溶液都褪色,说明二氧化硫没有除尽,不能根据乙中澄清石灰水变浑浊判断甲中生成了二氧化碳,故D错误。
专题集训
1.CO2中含有少量SO2,欲得到纯净、干燥的CO2,通过如图所示的洗气瓶,①②两瓶中所装的试剂应该是( )
A.①NaOH溶液;②浓硫酸
B.①浓硫酸;②NaOH溶液
C.①饱和NaHCO3溶液;②浓硫酸
D.①浓硫酸;②Na2CO3溶液
C
D
2.除去二氧化碳中混有的少量二氧化硫气体,可选用的试剂是( )
A.饱和碳酸钠溶液
B.氢氧化钠溶液
C.浓溴水
D.酸性高锰酸钾溶液
3.将足量的甲和乙组成的混合气体通入丙中,一定能产生沉淀的是( )
A
选项 甲 乙 丙
A Cl2 SO2 氯化钡溶液
B HCl CO2 澄清石灰水
C CO2 SO2 澄清石灰水
D CO2 Cl2 氯化钙溶液
4.现有混入少量SO2杂质的CO2,请选用适当的实验装置,收集纯净、干燥的CO2。
(1)要达到实验目的,按气流从左到右,各接口连接顺序正确的是 (填字母,下同)。
A.dcabh B.efabg C.feabg
(2)本实验除去SO2的原理是利用SO2的 。
A.氧化性 B.漂白性
C.还原性 D.酸性
(3)SO2与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式是 。
解析:根据题中所给装置,应将混有少量SO2杂质的CO2通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,然后用浓硫酸干燥,最后用向上排空气法收集纯净、干燥的二氧化碳。
5.某化学兴趣小组为了探究常温下某未知气体的成分,将该气体通入澄清石灰水中,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入,发现浑浊又变澄清。由此该小组同学对该气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想1: ;
猜想2: ;
猜想3: 。
为了验证猜想,该小组同学设计如下实验进行探究。
[实验探究]
该小组同学按如图所示连接装置,将气体从a端通入。
(1)B中盛放的溶液应该是 (填字母)。
a.NaCl溶液 b.酸性KMnO4溶液
c.盐酸 d.澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是 。
(3)D中澄清石灰水的作用是 。
通过以上实验,该小组同学观察到以下实验现象:
①A中品红溶液褪色;②C中品红溶液不褪色;③D中澄清石灰水变浑浊。
[得出结论]
(4)由上述现象,该小组同学认为该气体中 。
解析:首先根据题给信息,分析可能涉及的物质,进行假设,本题中猜想该气体中可能含有SO2或CO2或两者都有;然后分析题目涉及物质的化学性质,如SO2和CO2性质的异同点;最后根据题意对猜想进行一一验证,最终得出正确结论。SO2和CO2在某些性质方面较相似,如都能使澄清石灰水变浑浊,若通入的气体过量,则浑浊又变澄清。但SO2具有还原性,能被强氧化剂氧化,且SO2可使品红溶液褪色,而CO2不具备这些性质,可利用性质差异鉴别CO2是否存在。
答案:[提出猜想]该气体中含有CO2 该气体中含有SO2 该气体中含有CO2和SO2
[实验探究](1)b (2)检验该气体中是否含有SO2 (3)检验该气体中是否含有CO2
[得出结论](4)含有CO2和SO2(共63张PPT)
第二课时 氨和铵盐
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.认识氨气的物理性质,掌握氨气的化学性质。
2.理解喷泉实验的原理。
3.掌握氨气的实验室制法。
4.掌握铵盐的性质及 的检验。 1.证据推理与模型认知:通过物质类别、氮元素价态的角度,认识氨、铵盐的性质与转化,促进学生证据推理与模型认知素养的发展。
2.科学探究与创新意识:通过设计实验,如氨的性质实验、制备实验,铵盐的性质实验及铵根离子的检验实验等,培养学生科学探究精神和创新意识。
3.科学态度与社会责任:通过了解氨气、铵盐等在农业生产中的应用,培养学生良好的社会责任感。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.氨气的物理性质
学习任务1 掌握氨气的性质
刺激性
颜色 气味 密度 溶解性 沸点
无色 气味 小于
空气 溶于水(常温常压下,体积比为1∶700) 较低,易液化(液氨汽化时吸热,常作制冷剂)
极易
氨极易溶于水——喷泉实验:
实验装置 实验操作 实验现象 实验结论
打开止水夹,挤压胶头滴管 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉,瓶内液体呈红色
微点拨:喷泉实验的原理为瓶外压强大于瓶内压强。
2.氨气的化学性质
(1)氨与水的反应
(2)氨与酸的反应
实验操作:将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近。
实验现象: 。
实验原理:挥发的氨气与氯化氢会迅速反应生成氯化铵晶体。化学方程式为
。
有大量白烟产生
(3)氨的还原性
NH3分子中氮元素的化合价为 价,为氮的最低负价,因此氨具有
性。例如氨气可与氧气在加热和催化剂作用下反应,其化学方程式为
。
-3
还原
NO.2 互动探究·提升能力
氨气,NH3,无色气体,有强烈的刺激性气味。密度0.771 0 g/L。易被液化成无色的液体,沸点-33.5 ℃。也易被固化成雪状固体,熔点-77.75 ℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气,有还原作用。在加热和有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。可由氮气和氢气直接化合而制得,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的
黏膜。
探究 氨气的性质
问题1:若氨气泄漏,人们通常通过喷雾状水对泄漏区域进行处理,其原理是什么
提示:氨气有毒,极易溶于水,通过喷雾状水可吸收泄漏的氨气。
问题2:我们在做有关氨气实验时要注意什么
提示:注意在通风橱内进行实验,防止中毒;氨气极易溶于水,吸收尾气时要注意防倒吸。
归纳拓展
喷泉实验的装置及操作方法
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 氨气、氨水的性质
1.下列有关氨的叙述中不正确的是( )
A.氨分子中氮元素的化合价为最低价,氨具有还原性
C.氨的催化氧化反应中,若氧气过量,则有红棕色气体生成
D.可以用玻璃棒蘸取浓硫酸检验氨的存在
D
2.如图是NH3的两个性质实验。下列有关说法中正确的是( )
A.两个实验均表现了NH3易溶于水
B.两个实验均表现了NH3易挥发
C.两个实验均表现了NH3是碱性气体
D.两个实验均表现了NH3是还原性气体
C
解析:实验Ⅰ表现了NH3易溶于水,且水溶液呈碱性,证明氨是碱性气体,实验Ⅱ表现了NH3易挥发,挥发出的氨分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成氯化铵晶体,也能证明氨是碱性气体,所以两个实验均表现了NH3是碱性气体,A、B错误,C正确;两个实验中都未发生氧化还原反应,所以无氧化性和还原性的表现,D错误。
题点二 喷泉实验
3.如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置。下列叙述不正确的是( )
A.该实验说明氨是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,说明氨水呈碱性
C.形成喷泉的原因是氨溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
D.用氯气代替氨,利用此装置也可进行喷泉实验
D
解析:A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验;B项,氨水呈碱性,能使酚酞溶液变红色;C项,NH3极易溶于水,使烧瓶内的气压小于大气压,在压强差的作用下,烧杯中的水沿导管进入烧瓶,从而形成喷泉;D项,Cl2在水中的溶解度较小,不能用于做喷泉实验。
4.喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体和溶液不会出现喷泉现象的是( )
A.SO2和氨水 B.Cl2和饱和食盐水
C.NH3和水 D.HCl和水
B
解析:SO2能和氨水迅速反应生成亚硫酸铵,圆底烧瓶内气体减少,压强减小,会出现喷泉现象,A不符合题意;Cl2难溶于饱和食盐水,圆底烧瓶内气体不减少,不能出现喷泉现象,B符合题意;NH3极易溶于水,圆底烧瓶内气体减少,压强减小,会出现喷泉现象,C不符合题意;HCl极易溶于水,圆底烧瓶内气体减少,压强减小,会出现喷泉现象,D不符合题意。
5.喷泉实验是中学阶段重要的实验。请回答下列问题:
(1)下列几种气体(括号内为溶剂或反应物溶液)按如图所示装置进行实验,能形成喷泉的是 (填字母)。
A.HCl(H2O)
B.CO2(H2O)
C.SO2(NaOH溶液)
D.NH3(KCl溶液)
答案:(1)ACD
5.喷泉实验是中学阶段重要的实验。请回答下列问题:
(2)能形成喷泉的原因是 。
答案:(2)少量液体进入烧瓶后,由于气体易溶于对应液体中,使烧瓶内气体减少,压强减小,烧瓶内外产生较大的压强差,从而形成喷泉
5.喷泉实验是中学阶段重要的实验。请回答下列问题:
(3)某学生试图用氨气做喷泉实验,结果实验失败。试分析实验失败的可能原因: 。
答案:(3)①收集的NH3中有大量空气;②收集氨气的烧瓶未干燥;③装置漏气;④滴管挤出的水太少等(答案合理即可)
题后悟道
喷泉实验的原理在于使容器内外产生较大的压强差,方法有:
(1)减小内压法:如图Ⅰ所示。
烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形成喷泉。
常见气体与吸收剂的组合如下表:
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、
H2S、SO2 NO2+O2
吸收剂 水或NaOH
溶液 水或
盐酸 NaOH
溶液 水
(2)增大外压法:如图Ⅱ所示。
锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。
学习任务2 探究铵盐的性质
NO.1 自主学习·夯实基础
1.铵盐的物理性质:绝大多数铵盐是易溶于水的白色晶体。
2.铵盐的化学性质
蓝色
(2)操作流程
微点拨:由于氨气在水中的溶解度很大,一般只有浓溶液或加热情况下,生成的氨气才写气体符号。
NO.2 互动探究·提升能力
请看图,认真思考下列几个问题。
探究 铵盐性质的理解
问题1:有两瓶溶液是NH4Cl溶液和NaCl溶液,如何区分 若是固体NH4Cl和NaCl,怎么区分呢
提示:滴加浓NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝则证明该溶液为NH4Cl溶液,否则为NaCl溶液;可用加热法。
问题2:根据铵盐的性质,分析应当怎样合理地储存和施用铵态氮肥。
提示:储存铵态氮肥时,为了防止受热分解,应密封包装并放在阴凉通风处;施肥时应将铵态氮肥埋在土下,且不能与碱性物质(如草木灰)混用。
铵盐检验的原理与方法
归纳拓展
1.原理
2.方法
NO.3 应用体验·形成素养
1.将湿润的红色石蕊试纸放在进行下列实验的试管口,试纸不变成蓝色的是( )
A.加热浓氨水
B.加热NH4HCO3固体
C.加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物
D.加热NH4Cl晶体
D
解析:加热浓氨水,挥发出氨气,湿润的红色石蕊试纸遇氨气变蓝,A不符合题意;加热NH4HCO3固体生成氨气、二氧化碳、水,有氨气放出,湿润的红色石蕊试纸遇氨气变蓝,B不符合题意;加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物放出氨气,湿润的红色石蕊试纸遇氨气变蓝,C不符合题意;加热NH4Cl晶体生成氨气和氯化氢,气体在试管口又凝结为NH4Cl晶体,没有氨气放出,湿润的红色石蕊试纸不变蓝,D符合题意。
2.试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞溶液
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入石蕊溶液
B
解析:铵盐和水混合不会产生氨,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,无任何变化,不能检验,故A错误;加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,湿润的红色石蕊试纸变蓝色,证明产生的气体是氨,证明该盐中含有铵根离子,这是检验铵盐的方法,故B正确;氢氧化钠溶液和氨水均呈碱性,均能使酚酞溶液变红色或使石蕊溶液变蓝色,故C、D错误。
学习任务3 探究氨气的实验室制法
NO.1 自主学习·夯实基础
1.实验装置
3.净化装置
向下排空气
4.收集方法: 法。
5.验满方法
(1)把湿润的 色石蕊试纸置于试管口,试纸变 色。
(2)将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有 产生。
6.尾气处理:可在管口放一团用 浸湿的棉花球,可减小NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3,且吸收多余的NH3。
红
蓝
白烟
水
NO.2 互动探究·提升能力
氨气广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。此外,液氨常用作制冷剂,氨还可以作为生物燃料来提供能源。工业上氨气是以哈伯法通过N2和H2在高温、高压和催化剂存在下直接化合而制成,实验室常用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备氨气,快速制氨气常用浓氨水直接加热或加入碱石灰、氢氧化钠固体来制取。
探究 实验室制取氨气时药品的选择
问题1:制取氨气一般用NH4Cl而不用NH4NO3,用Ca(OH)2而不用KOH,为什么
提示:NH4NO3受热分解,易发生爆炸,KOH碱性强,加热易腐蚀玻璃。
问题2:能加热NH4Cl制取NH3吗 用浓氨水快速制取氨气的原理是什么
提示:不能,NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl,不能用于制取NH3。利用氨气的挥发性通过加热或碱石灰、氢氧化钠固体吸水放热的特点让氨气逸出来制取氨气。
实验室制取氨气的方法拓展
归纳拓展
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 氨气的常用实验室制法
1.下列是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
A
解析:实验室用铵盐与碱加热制取氨气,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,固体与固体反应,因为有水生成,试管口应略向下倾斜,③错误;在浓氨水中加入CaO,CaO与水反应放出大量的热,使NH3·H2O分解放出氨气,加热浓氨水,加快氨气挥发,②、④正确;氯化铵分解生成的NH3与HCl冷却后又生成NH4Cl,不能得到NH3,①错误。
2.氨是化学实验室常需制取的气体。实验室也可以用下列两种方法快速制备NH3。
方法一:加热浓氨水。
方法二:将浓氨水滴入生石灰(或碱石灰)固体中。
(1)请写出上述两种方法中发生反应的化学方程式(原理)。
方法一: 。
方法二: 。
2.氨是化学实验室常需制取的气体。实验室也可以用下列两种方法快速制备NH3。
方法一:加热浓氨水。
方法二:将浓氨水滴入生石灰(或碱石灰)固体中。
(2)根据上述原理,该小组欲用下列装置制取氨,方法一应选择 (填字母,下同),方法二应选择 。
答案:(2)D C
2.氨是化学实验室常需制取的气体。实验室也可以用下列两种方法快速制备NH3。
方法一:加热浓氨水。
方法二:将浓氨水滴入生石灰(或碱石灰)固体中。
(3)如图是该小组设计收集氨气的几种装置,其中可行的是 (填字母),集气的原理是 。
答案:(3)d 利用NH3的密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气的方法收集
制取氨气的注意事项
题后悟道
(1)制取氨时,不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中会发生爆炸。
(2)氨是碱性气体,不能用酸性干燥剂(浓硫酸等)干燥,也不能用无水CaCl2干燥,因为它们均能与氨发生反应,常用碱石灰作干燥剂。
题点二 氨气制取的综合考查
3.某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质:
(1)装置A中烧瓶内试剂可使用 。
解析:(1)装置A利用浓氨水分解产生氨气,烧瓶内试剂可使用碱石灰,碱石灰遇水放热,温度升高,浓氨水分解产生氨气。
答案:(1)碱石灰(答案合理即可)
解析:(2)受热时烧瓶内压强增大,气体体积膨胀,当氨气与水接触时,因氨气极易溶于水,导致烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉,因此引发喷泉的操作是打开止水夹K3,用热毛巾捂住烧瓶一段时间。
3.某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质:
(2)探究氨气的溶解性。标准状况下,装置D中收集满氨气后,关闭K1、K2,打开K3,引发喷泉的实验操作是 。
答案:(2)用热毛巾捂住烧瓶一段时间
3.某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质:
(3)K2处的导管末端需要连接氨气的尾气处理装置,则在K2处的导管末端不能连接如图中的 (填序号)装置。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
解析:(3)氨气极易溶于水,易引发倒吸,因此要加防倒吸装置,Ⅱ和Ⅲ均可防倒吸,Ⅰ不能防倒吸。
答案:(3)Ⅰ
3.某化学兴趣小组利用如图装置制取氨气并探究氨气的有关性质:
(4)若探究氨气的还原性。关闭K1、K2、K3,将A、B换成制取
纯净、干燥氯气的装置。向D中通入氯气,立即产生白烟,同
时生成一种化学性质稳定的气体单质,该反应可用来检验氯
气管道是否有泄漏,则该反应的化学方程式为 。
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究,并回答下列问题:
(1)制取氨气的化学方程式为 。
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究,并回答下列问题:
(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气,其原因是 。
解析:(2)氨气易溶于水,不能用排水法收集,氨气密度比空气小,应用向下排空气法收集。
答案:(2)氨气的密度比空气小,氨气极易溶于水
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究,并回答下列问题:
(3)三位同学用上述装置制取氨气时,其中有一位同学没有
收集到氨气(实验操作都正确),你认为没有收集到氨气的
同学是 (填“甲”“乙”或“丙”)。
解析:(3)氨气为碱性气体,通过盛有浓硫酸的洗气瓶时,与硫酸反应而被吸收,故为乙。
答案:(3)乙
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究,并回答下列问题:
(4)检验氨气是否收集满的方法是(简述操作方法、现象和结论) 。
解析:(4)氨气为碱性气体,与水反应生成NH3·H2O,电离出OH-,溶液呈碱
性,检验时可将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,如果试纸变蓝,则氨气已满,或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,如果产生白烟,则氨气已满。
答案:(4)将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,如果试纸变蓝,则氨气已满
(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,如果产生白烟,则氨气已满)
4.甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨气。请你参与探究,并回答下列问题:
(5)三位同学都认为,采用上述各自的装置,还可用于加热碳酸氢铵固体的方法来制取纯净的氨气,你认为哪位同学能够达到实验目的 (填“甲”“乙”或“丙”)。他们还认为,装置中的NH4HCO3固体可用NH4Cl固体代替,你认为 (填“能”或“不能”)。
解析:(5)碳酸氢铵加热分解生成氨气、二氧化碳和水,其中可用碱石灰吸收二氧化碳和水,只有丙能做到,氯化铵加热分解生成氨气和氯化氢,在温度较低时又重新生成氯化铵,不能用氯化铵制备氨气。
答案:(5)丙 不能
气体制备实验装置的连接
题后悟道
气体的制备一般按照气体的发生→净化干燥→收集→尾气处理顺序连接。
1.气体的发生装置
(1)加热固体药品制取气体(图①),如制取氨气。
(2)固体与液体反应不加热制取气体(图②),如制取二氧化碳。
(3)固体与液体或液体与液体反应加热制取气体(图③),如制取氯气。
2.气体的净化干燥装置
如果想用液体试剂来除杂就选用图A装置,如果想用固体试剂来除杂就选用图B、C装置。
3.气体的收集装置
气体的收集装置的选择要根据气体的水溶性、是否与氧气反应及气体的密度。一般有排空气法、排液(水)法,也可将气体直接装入贮气袋中。
(1)排空气法
(2)排液(水)法
4.尾气处理装置
对于有毒或对空气有污染的气体,要进行尾气处理。可以选择用吸收剂吸收、燃烧或装袋集中处理的方法。
课堂小结提升
自主构建
易错提醒
2.误认为氨气常见用途就是肥料。其实不然,如氨气还可作制冷剂、还原
剂等。
3.误认为氨水能导电,所以氨水就是电解质。其实不然,因为氨水是混合物,既不是电解质,也不是非电解质。
4.误认为所有的铵盐都能与碱反应,不能与酸反应。其实不然,如NH4HCO3、(NH4)2SO3等可与酸反应。
5.误认为铵盐受热分解都有氨气生成。其实不然,如硝酸铵受热分解最终生成氮气或氮氧化物。
学科素养测评
某学生利用如图装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净、干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题:
(1)装置A产生氨气,则烧瓶内固体可选用 (填字母)。
a.烧碱 b.二氧化锰 c.生石灰 d.氯化铵
解析:A处制得氨气,通过干燥装置得到纯净的氨气至C,右侧F中制得氯气,在E中除去氯气中所带的氯化氢气体,在D中进行干燥,纯净、干燥的氯气在C中与氨气混合反应。(1)装置A产生氨气,则烧瓶内选用碱性物质,如烧碱或生石灰,故选ac。
答案:(1)ac
某学生利用如图装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净、干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题:
(2)装置B的作用是 ;装置E的作用是 。
解析:(2)装置B是干燥装置,作用是干燥氨气;装置E中的溶液是饱和食盐水,作用是除去氯气中的氯化氢。
答案:(2)干燥氨气 除去氯气中的氯化氢
某学生利用如图装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净、干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题:
(3)G处可能逸出黄绿色的气体,可将该气体通入盛有 溶液的烧杯中来处理,离子方程式为 。
某学生利用如图装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净、干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题:
(4)氯气和氨气在常温下混合就能发生反应,该反应的化学方程式为 。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以氨气与氯气的反应为背景,通过氨气的实验室制法及氯气的实验室制法,探讨气体的制法,同时探讨氨气的性质。
素养立意:通过氨气和氯气的制备与性质的探究,设计探究实验方案,提出有探究价值的问题,培养学生科学探究与创新意识等素养的水平。
解题路径:气体的制备流程
制取装置→除杂装置→性质检验装置→尾气处理装置。(共42张PPT)
第三课时 硝酸 酸雨及防治
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.了解硝酸的物理性质和化学性质。
2.了解酸雨的成因及防治。 1.证据推理与模型认知:通过从物质类别、氮元素化合价的角度,认识硝酸的性质及含氮物质间的相互转化,促进学生证据推理与模型认知素养的发展。
2.科学探究与创新意识:通过硝酸的性质的实验探究,培养学生科学探究精神和创新意识。
3.科学态度与社会责任:认识二氧化硫、氮氧化物为大气污染物,了解酸雨的形成、危害及其防治,增强学生环保意识和社会责任感。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.硝酸的物理性质
硝酸是 色、 挥发、有 气味的液体。
2.硝酸的化学性质
(1)酸的通性
学习任务1 了解硝酸的性质及工业制备
无
易
刺激性
长期存放的浓硝酸呈黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中,实验室常将浓硝酸保存在 试剂瓶中,并放在 处。
棕色
阴凉
(3)强氧化性
①与金属(Cu)反应的实验探究
剧烈
实验
操作
取两支具支试管分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸,按如图所示进行实验
实验
现象 浓硝酸反应比较 ,铜丝逐渐溶解,产生红棕色气体,溶液逐渐变 ;稀硝酸反应比较 ,铜丝逐渐溶解,产生 气体,溶液逐渐变蓝色
实验
结论 硝酸无论浓、稀都有 ,而且浓度越大,氧化性 .
绿色
缓慢
无色
强氧化性
越强
微点拨:常温下,浓硝酸可使铁、铝的表面形成一层致密的氧化物薄膜而钝化,保护内部金属不再与酸反应,所以可以用铁或铝制容器盛放浓硝酸。加热时,铁、铝可以与浓硝酸反应。
NO.2 互动探究·提升能力
探究 对硝酸性质的理解
问题1:浓HNO3如何保存 久置的浓硝酸会显黄色,如何去除
问题2:浓HNO3、稀HNO3与Cu反应的产物分别为NO2、NO,反应中稀硝酸中氮元素化合价降低较多,说明稀HNO3氧化性比浓HNO3强,对吗
提示:不对。浓HNO3氧化性比稀HNO3强,与Cu反应时浓HNO3反应更剧烈。
问题3:将铁粉溶于稀硝酸,铁元素的存在形式有哪些
归纳拓展
硝酸强氧化性的反应规律及应用
1.硝酸氧化性的解读
(1)硝酸浓度越大,其还原产物价态越高,一般情况为HNO3(浓)→
NO2,HNO3(稀)→NO。
(2)硝酸中+5价N的氧化性远大于H+,所以硝酸与金属反应不生成H2,且金属一般被氧化为高价态。常温下,Al、Fe遇浓硝酸发生钝化,并非不反应。
(3)金属与浓硝酸反应,先放出NO2,后随硝酸浓度变小,放出NO;Zn等活泼金属与稀硝酸反应时可能有NO、N2O、N2、NH4NO3等多种还原产物。
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 硝酸的性质
1.下列对于硝酸的认识,不正确的是( )
A.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子
B.浓硝酸在空气中敞口放置,因吸收水蒸气而浓度减小
C.浓硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮、氧气和水
D.常温下,浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
B
解析:浓硝酸在空气中敞口放置,因其易挥发,其浓度会不断减小,浓硝酸不具有吸水性,B错误。
2.下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( )
A.硝酸能与Na2CO3、Na2S、Na2SO3反应,产生CO2、H2S和SO2
B.硝酸与FeO反应生成Fe(NO3)2和水,与Fe反应生成Fe(NO3)2和H2
C.浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于浓硝酸而呈黄色
D
解析:HNO3具有强氧化性,可与Na2S、Na2SO3反应生成Na2SO4,A错误;硝酸与FeO反应生成硝酸铁,与铁反应不生成氢气,B错误;浓硝酸使蓝色石蕊试纸先变红后因强氧化性而褪色,C错误;浓硝酸不稳定,易分解生成二氧化氮,二氧化氮又溶于浓硝酸而使其呈黄色,D正确。
题点二 硝酸与金属反应的计算方法
3.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入NaOH溶液使金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀的质量为( )
A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g
C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g
B
4.在某100 mL混合酸中,HNO3的物质的量浓度为0.4 mol·L-1,H2SO4的物质的量浓度为0.2 mol·L-1。向其中加入1.92 g 铜粉,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度约为( )
A.0.15 mol·L-1 B.0.3 mol·L-1
C.0.225 mol·L-1 D.无法计算
B
5.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答:
(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。
答案:(1)5.8 5.4
5.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答:
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 mol·L-1
(列计算式即可)。
5.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L,请回答:
(3)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中,当通入标准状况下O2 L时,使水充满容器。
答案:(3)5.7
规律方法
硝酸与金属反应的计算
1.解题思路
(2)得失电子守恒法:金属失去电子的物质的量=HNO3中N转化为还原产物时得到电子的物质的量。
学习任务2 了解酸雨及防治
NO.1 自主学习·夯实基础
1.酸雨
小于5.6
2.防治
(1)调整能源结构,发展清洁能源。
(2)研究煤的脱硫技术,改进燃烧技术,减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
(3)加强工厂废气的回收处理。
(4)改进汽车尾气的处理技术,控制尾气排放。
NO.2 互动探究·提升能力
如图是一座大理石雕像在六十年间的变化,结合所学知识思考下列问题:
探究 酸雨及防治
问题1:造成图示现象的原因是什么
提示:酸雨对雕像的腐蚀。
问题2:这种现象的产生与什么有关 造成怎样的危害
提示:酸雨的产生与SO2、氮氧化物有关。造成土壤酸化,腐蚀文物、建筑物等危害。
问题3:写出上述变化中的化学(或离子)方程式。
问题4:怎样减少这种现象的发生
提示:调整能源结构,发展清洁能源;研究煤的脱硫技术,改进燃烧技术,减少二氧化硫和氮氧化物的排放;改进汽车尾气的处理技术,控制尾气排放等。
常见的环境污染
归纳拓展
环境污染
(或对环境
的不良影响) 形成原因 主要危害
温室效应 大气中CO2的含量不断增加 全球变暖,冰川融化
酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化,腐蚀建筑物
光化学
烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长
臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
赤潮和
水华 含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放 使藻类过度繁殖,水质恶化,发生在海水中为赤潮,淡水中为水华
白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境
NO.3 应用体验·形成素养
1.酸雨是对呈酸性(pH小于5.6)降水的统称。下列说法错误的是( )
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.工业上大量燃烧含硫燃料,汽车排出大量尾气,是形成酸雨的主要原因
C.二氧化碳的过量排放也是导致酸雨的重要因素
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,对燃料脱硫处理
C
解析:二氧化碳溶于水后生成碳酸,碳酸显酸性从而使降水的pH约为5.6,但不会形成酸雨。
2.形成酸雨的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.含NOx、SO2的烟气和酸雨的分散剂相同
B.酸雨沉降到地面后酸性还会有所增强
C.机动车尾气中的NOx来源于燃油中的含氮物质
D.在已酸化的土壤中加消石灰可以减少酸雨的形成
B
3.回答下列问题:
(1)下列气体容易形成酸雨的是 (填字母)。
A.CO2 B.SO2
C.N2 D.NO2
解析:(1)SO2、NOx易形成酸雨。
答案:(1)BD
3.回答下列问题:
(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下表:
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
①雨水样品的pH变化的原因是 (用化学方程式表示)。
3.回答下列问题:
(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下表:
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合,pH将变 ,原因是
(用化学方程式表示)。
3.回答下列问题:
(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径是 (填序号)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
解析:(3)减少酸雨的产生需减少SO2的排放,由题给的途径可知,①③⑤可减少酸雨的产生。
答案:(3)①③⑤
课堂小结提升
自主构建
易错提醒
2.误认为稀硝酸溶解Fe(OH)2时,生成Fe(NO3)2和H2O。其实不然,因为未考虑硝酸的强氧化性。
3.误认为稀硝酸与活泼金属反应可放出氢气。其实不然,因为+5价氮的氧化性远大于H+的,所以只是氮元素降价。
4.误认为pH<7的降雨就是酸雨。其实不然,因为空气中含二氧化碳,降雨一定是显酸性的,只有pH<5.6的降雨才称酸雨。
5.误认为CO2是形成酸雨的物质。其实不然,因为二氧化碳的酸性弱,不会引起酸雨,氮氧化物和硫氧化物才是导致酸雨的原因。
学科素养测评
已知:(1)除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属。
(2)活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同。
(3)常温下,浓硝酸能使Fe、Al钝化。
根据以上内容,思考并回答下列问题:
(1)下列关于硝酸的说法中正确的是 (填字母,下同)。
A.稀硝酸能与Fe发生反应,浓硝酸不能
B.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C.稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸
D.稀硝酸与Cu反应生成NO,而浓硝酸与Cu反应生成NO2,稀硝酸得电子更多,故稀硝酸的氧化性大
于浓硝酸
解析:(1)A项,常温下,浓硝酸能使Fe钝化,加热条件下,浓硝酸能与Fe继续发生反应;B项,浓、稀硝酸均具有强氧化性;C项,硝酸属于强酸,与浓度大小无关;D项,硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关,浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性,这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。
答案:(1)B
已知:(1)除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属。
(2)活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同。
(3)常温下,浓硝酸能使Fe、Al钝化。
根据以上内容,思考并回答下列问题:
(2)下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是 。
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2,生成NaNO3
D.与硫单质混合共热时生成H2SO4和NO2
答案:(2)B
命题解密与解题指导
情境解读:本题以硝酸为背景,通过硝酸同金属和非金属的反应探讨硝酸的强氧化性。
素养立意:通过硝酸与金属、非金属的反应,宏观认识硝酸的强氧化性等性质,培养学生宏观辨识与微观探析素养的水平
思路点拨:(1)硝酸的浓度不同,反应产物不同。
(2)常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(3)非金属和浓硝酸反应。(共48张PPT)
第二节 氮及其化合物
第一课时 氮气及氮的氧化物
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.了解自然界中的氮循环。
2.了解N2的结构及性质。
3.掌握NO、NO2的性质。 1.宏观辨识与微观探析:通过分析氮的原子结构,推断氮元素可能的化学性质并进行验证,使学生理解物质的微观结构与宏观性质之间的关系。
2.证据推理与模型认知:能从物质类别和氮元素的化合价角度,认识氮氧化物的性质与转化,促进学生证据推理与模型认知素养的发展。
3.科学探究与创新意识:通过氮的氧化物相关性质设计实验方案,进行实验探究,培养学生科学探究精神和创新意识。
4.科学态度与社会责任:通过了解氮的氧化物对环境的影响、工业制硝酸等,培养学生良好的社会责任感。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.氮的结构及存在
(1)氮原子的最外电子层有 个电子,很难得失电子,一般通过 .与其他原子结合构成物质,氮元素的非金属性比氧元素弱。
(2)氮元素在自然界中的存在
学习任务1 氮气
5
共用电子对
游离
化合
2.氮气的性质
相关反应的化学方程式:
① 。
② 。
③ 。
微点拨:无论氧气是否过量,氮气和氧气反应直接生成的是一氧化氮。
3.氮的固定
(1)概念:将大气中 的氮转化为 的过程。
游离态
氮的化合物
NO.2 互动探究·提升能力
如图为自然界中氮的循环。
探究 自然界中氮的转化
问题1:氮在自然界中主要存在形式有哪些 人体里的蛋白质中的氮元素是从哪儿来的
提示:大部分以氮气的形式存在,少部分以化合物的形式(如硝酸盐、铵盐、蛋白质等)存在;人体里的蛋白质中的氮元素是从外界摄入的,特别是肉类、蛋类等物质,若溯本求源,则来自大气中的N2。
问题2:固定氮的途径有哪些
提示:固定氮的途径有自然固氮和人工固氮,自然固氮有高能固氮(雷电作
用)、生物固氮(豆科植物)。
问题3:氮循环中含氮物质有多种形式的转化,有的对人类生产、生活有益,有的则产生负面作用,请举例说明。
提示:对人类有益的事例有人工固氮如合成氨,不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素,而且为其他化工产品的生产提供了重要的原料。对人类有害的事例有工业废气、汽车尾气中的氮氧化物会造成大气污染等;工厂废液、生活废水中的氮元素对水体造成污染。
归纳拓展
氮的性质及氮的固定的易错点
(1)N2的化学性质不活泼,但氮元素为活泼非金属元素。
(2)氮的固定是指氮元素的游离态变为化合态的过程,如NH3转化为NO就不是氮的固定。
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 氮气的性质
1.下列关于氮气的说法中,正确的是( )
A.通常情况下,氮气的性质比较稳定
B.可在氧气中燃烧,生成一氧化氮
C.1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
D.氮元素是活泼的非金属元素,氮气在化学反应中只作氧化剂
A
解析:N2不能在O2中燃烧,与O2在放电或高温时反应生成NO,B错误;N2与H2的反应是可逆反应,1 mol N2与3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,C错误;氮气中氮元素的化合价为零价,在化学反应中既可升高也可降低,既可作氧化剂也可作还原剂,D错误。
2.氮气是大气中含量最多的气体。下列有关氮气的说法正确的是( )
①氮元素的非金属性较强,所以氮气是一种活泼的非金属单质
②常温下,N2既能与O2反应又能与H2反应
③通过灼热的镁粉除去N2中的O2
④“雷雨发庄稼”是指雷雨时可增加土壤中氮肥的含量,此变化属于氮的
固定
⑤3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.②④⑤ D.④⑤
D
题点二 氮的固定及循环
3.下列叙述与氮的固定无关的是( )
A.工业上氮气与氢气化合成氨
B.工业上将氨转化为硝酸和其他含氮化合物
C.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为含氮化合物
D.电闪雷鸣的雨天,N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
B
解析:氮的固定是指把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。B选项中,NH3→HNO3属于含氮化合物之间的转化,不是N2的转化,所以不是氮的固定。
4.氮在自然界中的循环如图所示。
(1)过程①称为 ,写出合成氨反应的化学方程式: ,
该反应中氮气显 (填“氧化”或“还原”,下同)性。
4.氮在自然界中的循环如图所示。
(2)过程②中能通过 的作用将空气中的氮气固定下来,写出③中固氮反应的化学方程式: ,该反应中氮气显 性。
4.氮在自然界中的循环如图所示。
(3)过程④中的亚硝酸盐有毒,工业上若直接排放将对环境造成污染。已知NaNO2遇到具有还原性的N会被还原为N2。在废液中加入下列物质不能使NaNO2无害化排放的是 (填字母)。
a.H2O2 b.NH4Cl c.KNO3 d.NaOH
答案:(3)acd
题后悟道
氮的固定
1.氮的固定必须为将游离态的N2转化为含氮的化合物的过程,为氧化还原反应。
2.氮气性质的“一惰性、两反应”。氮气的化学性质很稳定,通常状况
下,很难与其他物质反应,但是在一定条件下,也能与氢气、氧气反应。
3.氮元素是多价态元素,氮气中氮元素呈0价,处于中间价态,故氮气既有氧化性(与H2反应),又有还原性(与O2反应)。
学习任务2 氮的氧化物——NO和NO2
NO.1 自主学习·夯实基础
1.NO与NO2性质的比较
无色
比较项目 NO NO2
物理
性质 的气体, 溶于水 色、有刺激性气味的气体,
,易液化
毒性 有毒(易结合血红蛋白使人中毒) 有毒(刺激、腐蚀呼吸道黏膜)
不
红棕
易溶于水
与水反应 不反应 .
(工业制硝酸的原理)
与氧气反应 . 不反应
收集方法 常用 法 常用 法
排水
向上排空气
2.一氧化氮、二氧化氮的性质探究及相互转化
实验
装置
实验
操作 在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器,观察现象。打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象
实验
现象 观察发现NO为无色气体;吸入5 mL水后注射器内无明显变化;快速吸入10 mL空气后注射器内气体变为红棕色;振荡注射器后气体的红棕色消失
实验
结论 NO为无色气体、难溶于水;NO易与氧气反应;生成的产物容易与水发生反应。在一定条件下,NO和NO2可以相互转化,反应方程式为2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO
微点拨:(1)NO和O2反应,不能用排空气法收集,可用排水法收集;NO2和水反应,不能用排水法收集,可用向上排空气法收集。
(2)NO不能和碱反应,NO2可以和碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水,但NO2不是酸性氧化物。
(3)NO2可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和溴蒸气。
NO.2 互动探究·提升能力
在元旦联欢会上,小明同学给同学们表演了一段魔术:首先收集一集气瓶红棕色的气体,用玻璃片盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,然后轻轻移动玻璃片使少量空气进入集气瓶,气体又变为红棕色,振荡,又变为
无色……
探究 NO和NO2的转化
问题1:集气瓶中气体颜色变化的原因是什么
提示:NO2与H2O反应生成无色气体NO,NO遇到空气中的O2反应又生成红棕色的NO2。
问题2:若要将NO2充分转化为硝酸,可以采取什么措施 对工业上生产硝酸有什么启示
提示:可通入适量的氧气;在用水吸收NO2制取硝酸的过程中,要不断地补充一些空气,使NO2尽可能多地转化为硝酸。
问题3:若把NO2与O2的混合气体同时通入水中时反应原理是什么 剩余气体的情况如何
氮的氧化物与氧气混合溶于水的反应规律
归纳拓展
1.反应原理
2.计算类型
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 NO、NO2的性质
1.下列对NO、NO2的描述,不正确的是( )
A.NO2是红棕色气体,易溶于水,不是酸性氧化物
B.NO可以用排水法收集,但不能由N2和O2直接化合而得到
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且两者都是引起光化学烟雾的大气污染物
D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一
B
2.NO中有少量的NO2,除去方法为( )
A.通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
B.通过盛有无水CaCl2的干燥管
C.先通过盛有浓H2SO4的洗气瓶,然后再通过盛有水的洗气瓶
D.先通过盛有水的洗气瓶,然后再通过盛有浓H2SO4的洗气瓶
D
题点二 NO、NO2、O2的混合气体溶于水的反应规律及计算
3.在一定条件下,将6体积的NO2(不考虑N2O4)和一定体积的NO置于试管中,并将试管倒置于水中,当通入4.5体积的O2充分反应后,剩余1.5体积的气体,则原NO的体积可能为( )
①3体积 ②4体积 ③5体积 ④5.5体积 ⑤2体积
A.③ B.①或⑤
C.④或⑤ D.②或⑤
C
解析:本题的关键在于理解剩余的1.5体积气体,可能是一氧化氮,也有可能是氧气。若剩余的为一氧化氮,则氧气全部反应,二氧化氮完全反应用掉了1.5体积的氧气,剩余的3体积应该被一氧化氮消耗,所以一氧化氮的体积为4体积+1.5体积=5.5体积;若剩余的为氧气,则这过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积,所以一氧化氮的体积是2体积。
4.在一定条件下,将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中,充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下),则原混合气体中氧气的体积为( )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
D
氮氧化物溶于水的计算原理
题后悟道
课堂小结提升
自主构建
易错提醒
1.误认为N2与O2反应,O2不足生成NO,O2过量生成NO2。其实不然,因为两者反应只能生成NO。
2.误认为氮气与氧气点燃就可以反应。其实不然,因为两者反应的条件是高温或放电。
3.误认为氮原子最外层五个电子且半径小,所以氮气易得电子,很活泼。其实不然,因为氮气中氮原子与氮原子形成稳定的三键,导致氮气很稳定。
4.误认为NO2为酸性氧化物。其实不然,因为与碱反应时发生氧化还原反应,所以其属于特殊氧化物。
5.误认为NO2氧化性不强。其实不然,因为遇到水会生成氧化性很强的硝酸。
学科素养测评
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
(1)NO来源于 (填字母,下同)。
A.汽车、飞机尾气 B.工业制硝酸尾气 C.电闪雷鸣
解析:(1)现代城市空气污染物之一NO主要来源于汽车、飞机尾气,A正确;工业制硝酸,尾气中含有NO,B正确;电闪雷鸣的条件下,氮气会和氧气化合为NO,C正确。
答案:(1)ABC
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
A.1 mol O2和4 mol NO2 B.1 mol NO和4 mol NO2
C.1 mol O2和7 mol NO D.4 mol NO和4 mol NO2
答案:(2)C
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
(3)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
采样步骤:
a.检验系统气密性;
b.加热器将烟道气加热至140 ℃;
c.打开抽气泵置换系统内空气;
d.采集无尘、干燥的气样;
e.关闭系统,停止采样。
①A中装有无碱玻璃棉,其作用是 。
解析:(3)①A的过程叫“过滤”,所以其中玻璃棉的作用是除去烟道气中的粉尘。
答案:(3)①除尘
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
(3)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
采样步骤:
a.检验系统气密性;
b.加热器将烟道气加热至140 ℃;
c.打开抽气泵置换系统内空气;
d.采集无尘、干燥的气样;
e.关闭系统,停止采样。
②C中填充的干燥剂是 (填字母)。
A.碱石灰 B.无水CuSO4 C.P2O5
解析:②碱石灰是碱性干燥剂,可能与NOx反应,所以不能使用。无水硫酸铜的吸水能力太差,一般不用作干燥剂,所以不能使用。五氧化二磷是酸性干燥剂,与NOx不反应,故选C。
答案:②C
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
(3)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
采样步骤:
a.检验系统气密性;
b.加热器将烟道气加热至140 ℃;
c.打开抽气泵置换系统内空气;
d.采集无尘、干燥的气样;
e.关闭系统,停止采样。
③用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该
装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
解析:③实验室通常用洗气瓶来吸收气体,与D的作用相同,应该在洗气瓶中加入强碱(氢氧化钠)溶液,所以装置示意图为 。
答案:③
NO分子因会污染空气而引起人们的注意。近年来的研究发现,少量NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、增强免疫及记忆的功能,因而成为生命科学的研究热点,NO亦被称为“明星分子”。
(3)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
采样步骤:
a.检验系统气密性;
b.加热器将烟道气加热至140 ℃;
c.打开抽气泵置换系统内空气;
d.采集无尘、干燥的气样;
e.关闭系统,停止采样。
④采样步骤b加热烟道气的目的是 。
解析:④加热烟道气的目的是避免水蒸气冷凝后,NOx溶于水中。
答案:④防止NOx溶于冷凝水
命题解密与解题指导
情境解读:本题以NO为背景,通过NO不同的来源和用途认识NO的性质。
素养立意:能依据实际条件并运用所学化学知识和方法解决生产、生活中的简单问题,在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境的观念,培养学生科学态度与社会责任素养的水平。
思路点拨:(1)NO是大气污染物。
(2)NO为不成盐氧化物,但NOx能与碱反应。(共64张PPT)
第二课时 硫酸和硫酸根离子的检验 不同价态含硫物质的转化
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.了解硫酸的主要性质。
2.掌握硫酸根离子的检验方法,了解除去粗盐中可溶性杂质的原理。
3.认识常见的硫酸盐,学会通过设计实验实现含硫化合物的转化。 1.宏观辨识与微观探析:能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫酸的性质。
2.科学探究与创新意识:通过实验探究浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性,学会硫酸根离子的检验方法。
3.证据推理与模型认知:了解含硫物质在自然界中的存在与转化,熟悉自然界中常见的含硫物质的类别及硫元素的化合价。根据硫元素的化合价会分析含硫物质的性质,并能设计实验实现不同价态硫元素的相互转化。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.硫酸的工业制法
(1)三种原料:硫黄或 、 、98.3%的浓硫酸(代替水)。
学习任务1 辨析硫酸的性质
黄铁矿(FeS2)
(2)三个阶段
①SO2的制取和净化(造气阶段)。
②SO2氧化成SO3(接触氧化阶段)。
③SO3的吸收和硫酸的生成(生成阶段)。
空气
注意:工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3,原因是SO3与水的反应为放热反应,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
2.硫酸的物理性质及酸的通性
(1)物理性质
纯净的硫酸是无色油状液体,密度比水大,能与水以任意比互溶,沸点高,难挥发。
(2)酸的通性
硫酸在水里很容易电离出 ,具有 ,能使紫色石蕊试液显 ,以下为相关反应的离子方程式:
氢离子
酸性
红色
3.浓硫酸的特性
浓硫酸有三大特性: 、 和 。
(1)吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作干燥剂。
(2)脱水性
浓硫酸能把有机物中的氢和氧按 脱去。如向蔗糖中加入浓硫酸,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成黑色固体,并放出有刺激性气味的气体。
吸水性
脱水性
强氧化性
水的组成比
(3)强氧化性
实验
操作
实验
现象 a试管中铜丝表面 ,有 生成;
b试管中的品红溶液逐渐变为 ;
c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为 ;
将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈 .
实验
结论 Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为 .
变黑
气泡
无色
红色
蓝色
强氧化性的表现:
钝化
致密
氧化膜
HBr、HI、H2S
微点拨:浓硫酸的吸水性和脱水性的根本区别在于物质本身是否存在水分
子,“有水吸水,无水脱水”。
NO.2 互动探究·提升能力
皮蛋,又称松花蛋,因其独特的口味,是不少市民心爱的食物。传统皮蛋主要原料有生石灰、纯碱、食盐、红茶、植物灰等。某频道曝光了某皮蛋生产企业使用工业硫酸铜“炮制”皮蛋,工业硫酸铜中含有大量重金属。
探究 硫酸的性质
问题1:工业上是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液的。铜屑在此状态下发生了一系列什么反应 写出反应的化学方程式。
问题2:利用铜和浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液,在该反应中硫酸表现什么性质 写出反应的化学方程式。
问题3:以上两种方法哪种好 说明原因。
提示:第一种方法好。第一种方法消耗的硫酸少,节约能源;第二种方法生成SO2,会造成大气污染。
归纳拓展
浓、稀硫酸氧化性的差异及与金属反应的规律
(1)两者氧化性的差异
①稀硫酸表现出的氧化性是由于活泼金属单质与稀硫酸电离出来的氢离子反应所致,是一般酸共有的性质。
②浓硫酸的强氧化性是由+6价的硫所引起,在一定条件下,浓硫酸能跟大多数金属或非金属反应,还原产物为二氧化硫,无氢气产生。
(2)两者与金属反应的规律
①与活泼金属反应:硫酸表现氧化性和酸性,硫酸浓度较高时产生SO2,随着反应进行,硫酸浓度降低,产生H2。
②与不活泼金属反应:硫酸表现氧化性和酸性,硫酸浓度较高时产生SO2,随着反应进行,硫酸浓度降低,反应停止。
③与Fe、Al反应:常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,产生的致密的氧化物薄膜会阻止反应进一步进行;在加热条件下,反应正常进行;浓硫酸将Fe氧化为Fe3+。
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 浓硫酸的性质
1.下列用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作错误的是( )
A.分别取10 mL溶液,质量大的是浓硫酸,质量小的是稀硫酸
B.观察液体流动性,流动性好的是稀硫酸,油状黏稠的是浓硫酸
C.把胆矾投入溶液中,晶体逐渐变为白色粉末的是浓硫酸,晶体溶解的是稀硫酸
D.将铝片分别投入两溶液中,快速放出气体的是浓硫酸,放出气体慢的是稀硫酸
D
解析:硫酸浓度越大溶液密度越大,故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比,浓硫酸的质量大于稀硫酸,A正确。浓硫酸是黏稠的液体,流动性不如稀硫酸,B正确。浓硫酸有吸水性,能吸收结晶水合物中的结晶水,故胆矾投入浓硫酸中会变为白色粉末,投入稀硫酸中会溶解,C正确。常温下浓硫酸使铝片钝化,无气体放出,铝片投入稀硫酸中有气体(氢气)放出,D错误。
2.在实验探究课上,同学们积极思考,共设计出如图所示四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性,其中在理论上可行的是( )
A.①②③④ B.仅①②③
C.仅①③④ D.仅②③④
A
解析:图①梨失水变干表现出浓硫酸的吸水性;图②可通过胆矾晶体变白说明浓硫酸具有吸水性;图③通过KNO3晶体析出说明浓硫酸具有吸水性;图④浓硫酸的液面上升,水的液面下降,说明浓硫酸具有吸水性。
3.(人教P10,T3改编)将浓硫酸表现的性质对应字母填入空格。
A.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)浓硫酸不能干燥NH3、H2S、HI等气体: 。
(4)浓硫酸能吸收H2或SO2中的水分: 。
(5)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑: 。
解析: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,不能用浓硫酸干燥,H2S、HI为还原性气体,浓硫酸能氧化这两种气体;浓硫酸可用来干燥气体,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
题点二 浓硫酸与金属的反应规律
4.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列说法不合理的是( )
A.上下移动①中铜丝可控制SO2的量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
D
解析:当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当往上抽动铜丝时,铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故可通过上下移动①中铜丝控制产生SO2的量,A合
理;SO2具有漂白性,可用品红溶液验证SO2的生成,B合理;SO2为酸性气体,具有污染性,能与碱发生反应,故可用NaOH溶液吸收多余的SO2,C合理;浓硫酸过量,试管中有剩余的浓硫酸,应将反应后的混合液慢慢加入水中,否则易出现溶液暴沸喷出试管而发生危险,D不合理。
5.将过量的金属锌投入热浓硫酸中,下列判断正确的是( )
A.金属锌表面因生成致密氧化膜而不反应
B.会立即生成H2
C.会立即生成SO2,且只生成SO2
D.除了SO2外,还会有H2产生
D
6.向5 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。下列说法正确的是( )
A.有0.09 mol的硫酸被还原
B.有0.045 mol的硫酸被还原
C.充分反应后体系无硫酸剩余
D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g
解析:浓硫酸与铜可发生氧化还原反应,而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时,随着反应的进行,硫酸逐渐被消耗,其浓度也逐渐下降,当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此,参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题意可知,
n(H2SO4)=0.005 L×18 mol·L-1=0.09 mol,参加反应的n(H2SO4)<0.09 mol,被还原的n(H2SO4)<0.045 mol,参加反应的铜的质量小于2.88 g。
D
题后悟道
1.浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
2.注意“量变”引起“质变”,浓硫酸参加的反应,随着反应的进行,硫酸浓度减小而引起“质变”。如浓硫酸与Zn反应先生成SO2,随着反应的进
行,浓硫酸变稀,稀硫酸与Zn反应生成H2,而与不活泼金属(如铜)反应时,随着反应的进行,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
学习任务2 探究硫酸根离子的检验
NO.1 自主学习·夯实基础
1.硫酸根离子检验的实验探究
生成白色沉淀
实验操作
实验现象 ,加入稀盐酸后 . ,加入稀盐酸后
. ,加入稀盐酸后 ,
.
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀溶解
有气泡产生
白色BaSO4沉淀
白色
(2)理论解释
①先加稀盐酸的目的是排除 、 、 等的干扰。
Ag+
3.硫酸根离子检验的应用——粗盐除杂
(1)除去粗盐中的杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2),选用的试剂及反应的离子方程式如下表:
氯化钡溶液
碳酸钠溶液
烧碱溶液
(2)试剂加入的顺序
为使杂质离子完全除去,通常加入试剂及顺序有如下三种:
① →NaOH溶液→ →稀盐酸。
②NaOH溶液→ → →稀盐酸。
③ → → →稀盐酸。
总结:为保障杂质离子完全除去,只要 在 之后加入即可。
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
NaOH溶液
碳酸钠溶液
氯化钡溶液
NO.2 互动探究·提升能力
依据粗盐提纯的原理,除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质,可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂,按如图步骤操作:
问题1:B、C的化学式分别是什么
提示:K2CO3、HCl。
问题2:加入过量A的目的是什么
提示:除尽镁离子和硫酸根离子。
问题3:加入过量B的目的是什么
提示:除尽过量的钡离子。
问题4:加热煮沸的目的是什么
提示:使氯化氢挥发逸出。
物质的除杂和分离
归纳拓展
(1)物质除杂和分离的基本原则
①不增:不引入新的杂质。
②不减:不减少被提纯的物质。
③易分离:被提纯的物质与杂质易分离。
④易复原:被提纯的物质易复原。
(2)物质除杂和分离的注意事项
①除杂试剂要过量。
②后续试剂应能除去过量的前一试剂。
③尽可能将杂质转化为所需物质。
④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
NO.3 应用体验·形成素养
D
A.取少量试样溶液,加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成
B.取少量试样溶液,先加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加稀HNO3,沉淀不溶解
C.取少量试样溶液,加入Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成
D.取少量试样溶液,先加入足量稀盐酸无沉淀,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成
D
①过滤 ②加过量NaOH溶液 ③加适量稀盐酸 ④加过量Na2CO3溶液
⑤加过量BaCl2溶液
正确的操作顺序是( )
A.①④②⑤③ B.④①②⑤③
C.②④⑤①③ D.⑤②④①③
3.为确定某溶液的离子组成,进行如下实验:
①取少量溶液滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀;
②然后继续加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无刺激性气味且能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,白色沉淀部分溶解;
③取上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀。
根据上述实验,以下推测不正确的是( )
D
学习任务3 探究不同价态含硫物质的转化
NO.1 自主学习·夯实基础
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫存在于 附近或 中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中:
火山口
地壳的岩层
动植物
体内 岩层深处和海底的无氧环境中 地表附近 大气中
.
等 金属硫化物,如黄铁矿
( )、黄铜矿(CuFeS2)等 硫酸盐,如石膏
( )、芒硝( )等 少量的H2S、
、
SO3等
FeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
SO2
含硫蛋白质
FeS2
2.自然界中不同价态含硫物质的转化
CaSO4·2H2O
Na2SO4·l0H2O
3.实验室里研究不同价态硫元素之间的转化
(1)实验原理
硫元素常见的化合价有-2、0、+4和+6价,其中 价为硫元素的最低化合价, 价为硫元素的最高化合价。根据氧化还原反应的规律,低价态的硫向高价态转化时需加入 剂,高价态的硫向低价态转化时需加入 剂。
(2)实验探究
-2
+6
氧化
还原
淡黄
实验操作和现象 将H2S和SO2通入水
中,生成 色沉淀(或溶液变浑浊) 将SO2通入新制氯水
中,溶液 褪去,再向溶液中滴入氯化钡溶液,产生
. 加热铜片和浓硫酸的混合物,有
气味的气体生成
实验结论 SO2与H2S反应生成 . SO2在水中能被强氧化剂氧化为 . H2SO4被金属铜还原为 .
浅黄绿色
白色沉淀
刺激性
单质硫
SO2
NO.2 互动探究·提升能力
探究 不同价态含硫物质的转化
问题1:据自然界中硫的转化图分析,硫元素的常见化合价有哪些 各价态分别对应哪些常见物质
提示:常见的化合价有-2、0、+4、+6价;-2价有H2S、金属硫化物;0价有S;
+4价有SO2、H2SO3等;+6价有SO3、H2SO4、Na2SO4等。
问题2:不同价态的含硫物质是怎样实现转化的 相同价态的含硫物质之
间呢
提示:不同价态的含硫物质间通过氧化还原反应规律来实现转化;相同价态的含硫物质间通过非氧化还原反应规律来实现转化。
问题3:在H2S和S、S和SO2、SO2和浓H2SO4中,前者具有还原性,后者具有氧化性,它们能否发生氧化还原反应
提示:不能。含相邻价态硫元素的微粒之间不发生氧化还原反应。
含硫化合物之间的转化规律
归纳拓展
1.相同价态的不同含硫化合物间的转化一般是通过与酸、碱等反应实
现的。
2.不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。
(1)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态。即台阶式升降,可用图表示:
(2)相邻价态的粒子之间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
NO.3 应用体验·形成素养
题点一 自然界中硫的存在及转化
1.下列说法不正确的是( )
A.硫的非金属性较强,但可以以游离态的形式存在于火山口附近或地壳的岩层里
B.硫元素常存在于火山喷出的气体中和地下水里,一些动植物体内也含有硫元素
C.在反应3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O中,S既是氧化剂又是还原剂
D.火山口附近的硫单质可以直接被大气中的氧气氧化成三氧化硫
D
解析:硫被O2氧化只能生成SO2,SO2进一步氧化才能到SO3。
C
2.下列有关硫及其化合物的说法正确的是( )
A.SO2、H2SO3均具有还原性,故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
解析:A项,SO2、H2SO3虽然有还原性,但与浓H2SO4之间不能发生氧化还原反应,因为+4价硫与+6价硫之间无中间价;B项,氧化产物可能是S或SO2;D项,S与O2的燃烧反应只生成SO2,不能生成SO3。
题点二 实验室中含硫化合物之间的相互转化
3.下列转化不能一步实现的是( )
A.S→H2S B.S→SO3
C.H2SO4→SO2 D.Na2SO3→SO2
B
解析:S与H2反应生成H2S,A不符合题意;S与O2反应只能生成SO2,SO2再与O2反应才能生成SO3,B符合题意;浓H2SO4与Cu、C等反应生成SO2,C不符合题意;Na2SO3与H2SO4等强酸反应生成SO2,D不符合题意。
4.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为价类二维图。如图是硫元素的价类二维图。
(1)X是 (填化学式)。
解析:(1)X中硫元素化合价处于最低价,从二维图可知,X为H2S。
答案:(1)H2S
4.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为价类二维图。如图是硫元素的价类二维图。
(2)可选取Y的浓溶液和Cu反应来制备SO2,该反应原理是 (填化学方程式);将SO2排入大气中会引起 。
4.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为价类二维图。如图是硫元素的价类二维图。
4.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为价类二维图。如图是硫元素的价类二维图。
解析:(4)①由方程式可知,该反应中铁元素的化合价由+3价降到+2价,故氧化剂是Fe2(SO4)3。
答案:(4)①Fe2(SO4)3
4.化合价和物质类别是梳理元素及其化合物知识的两个线索,可表示为价类二维图。如图是硫元素的价类二维图。
题后悟道
课堂小结提升
自主构建
一、硫酸
二、不同价态含硫物质的转化
易错提醒
1.误认为浓硫酸稀释直接加水就行。其实不然,因为浓硫酸稀释会放出大量热,易溅出导致危险,所以一定要注酸入水。
2.误认为常温下将铜片放入浓硫酸中无明显变化,说明铜在浓硫酸中发生“钝化”。其实不然,因为铜表面不能生成致密氧化膜,不钝化,反应加热即可进行。
3.误认为在常温下,浓硫酸与Fe或Al发生“钝化”,说明常温下浓H2SO4与Fe或Al不反应。其实不然,因为它们是先反应生成致密氧化膜后停止反应。
5.误认为浓硫酸可以干燥酸性气体H2S。其实不然,因为H2S易被浓硫酸氧化。
6.误认为H2S和SO2反应生成硫,则Na2S和Na2SO3溶液混合也会生成硫。其实不然,因为其反应需要酸性环境才能发生。
7.误认为浓硫酸不可以干燥还原性气体SO2。其实不然,因为两物质中S的价态相邻,不发生氧化还原反应。
8.误认为SO2和氯水都有漂白性,两者混合后漂白性更强。其实不然,因为两者混合会反应生成不具有漂白性的硫酸和盐酸。
学科素养测评
在化学课上,围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究:将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀,然后加入适量浓硫酸,迅速搅拌,放出大量的热,同时观察到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,并放出有刺激性气味的气体。
请回答下列问题:
(1)生成的黑色(单质)物质是 (填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种刺激性气味的气体成分是 (填名称),实验室经常用 溶液进行吸收,这两个反应的化学方程式分别为 、 。
(3)根据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象,说明浓硫酸具有 (填字母)。
A.酸性 B.吸水性 C.脱水性 D.强氧化性
(4)将实验(2)产生的刺激性气味气体通入品红溶液,可以看到品红溶液
,加热后 。
(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体 (填“能”或“不能”),若不能,填写两种能鉴别的试剂: 。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以浓硫酸为背景,通过浓硫酸和蔗糖的反应认识浓硫酸的特性。
素养立意:基于硫酸的性质提出探究的问题,从问题出发确定探究目的,设计方案,进行实验探究,培养学生科学探究与创新意识素养。
思路点拨:(1)浓硫酸和碳水化合物反应,先脱水后发生氧化还原反应。
(2)二氧化硫和二氧化碳同为酸性氧化物。(共31张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第一课时 硫和二氧化硫
学习目标导航
课程目标展示 素养目标达成
1.认识硫的物理性质、化学性质及用途。
2.掌握二氧化硫的性质及用途。
3.掌握SO2的检验方法,学会设计实验验证SO2的漂白性和还原性。
4.了解可逆反应的概念及表示方法。 1.证据推理与模型认知:能从物质类别和硫元素化合价的角度,认识硫和二氧化硫的性质,强化学生证据推理与模型认知素养。
2.变化观念与平衡思想:了解二氧化硫与水反应的可逆性、二氧化硫的漂白性及其与氯气漂白原理的不同,培养学生变化观念与平衡思想素养。
任务分项突破
学科素养测评
课堂小结提升
任务分项突破
NO.1 自主学习·夯实基础
1.硫——重要的非金属元素
学习任务1 硫
三
硫元素的位置 原子结构示意图 非金属性 主要
化合价
第 周期、第 族 比氧 . .
ⅥA
-2、0、+4、+6
弱
2.硫的性质
(1)物理性质
硫(俗称 )是一种 晶体,质脆,易研成粉末。硫 溶于水, 于酒精, 溶于 。
(2)化学性质
硫黄
黄色
难
微溶
易
二硫化碳
NO.2 互动探究·提升能力
观察下列几种物质,回答下列问题。
①CuS ②FeS ③H2S ④SO2 ⑤SO3 ⑥FeCl2 ⑦CuCl2 ⑧Cu2S ⑨HgS ⑩Ag2S
问题1:上述物质中,能用相应的单质直接化合制得的是哪些
提示:②③④⑦⑧⑨⑩。
问题2:上述物质中,硫元素的化合价分别是多少
提示:①②③⑧⑨⑩是-2价,④是+4价,⑤是+6价。
问题3:问题2涉及的物质中,从反应角度来看,哪些体现了硫单质的氧化性 哪些体现了还原性
提示:①②③⑧⑨⑩体现氧化性;④⑤体现还原性。
归纳拓展
硫的性质
(1)从物质类别和元素化合价角度理解硫的化学性质。
(2)硫在一定条件下与大多数金属反应生成相应的金属硫化物,与变价金属反应生成其低价金属硫化物。
(3)硫与氧气反应,不论氧气是否足量、浓度如何,其一步反应都只能生成SO2,不能生成SO3。
NO.3 应用体验·形成素养
1.洗涤附着在试管壁上的硫黄,可选用的方法是( )
A.用CS2洗涤 B.用稀硫酸洗涤
C.用饱和食盐水洗涤 D.用水洗涤
A
解析:根据硫的溶解性可知,硫不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2,因此可选用CS2洗涤。
2.硫的熔点是112.8 ℃,沸点是444.6 ℃。下列描述错误的是( )
A.硫蒸气能跟氢气直接化合
B.硫蒸气能跟铜直接化合生成黑色的Cu2S
C.常温下,硫粉与汞能反应生成黑色的Hg2S
D.铁粉和硫粉混合加热开始反应后撤掉热源,反应还能继续进行
C
解析:硫蒸气能跟氢气直接化合生成硫化氢,A正确;硫具有弱氧化性,氧化变价金属为低价化合物,硫蒸气能跟铜直接化合生成黑色的Cu2S,B正确;常温下,硫粉和汞能发生反应生成黑色的HgS,C错误;铁粉和硫粉混合加热发生反应后,反应放热,移去热源后反应还能继续进行,D正确。
3.东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞有如下描述:“得火则飞,不见埃尘,鬼隐龙匿,莫知所存。将欲制之,黄芽为根。”这里的“黄芽”是指( )
A.硫 B.铜 C.铁 D.金
A
解析:液态的金属汞受热易变成汞蒸气,在常温下,汞能与硫反应生成硫化汞(HgS)从而防止其变成汞蒸气,“黄芽”指呈黄色的硫黄,故选A。
学习任务2 二氧化硫的性质及用途
NO.1 自主学习·夯实基础
1.二氧化硫的物理性质
二氧化硫是一种 色、有 气味的有 气体,密度比空气的 ,
溶于水。在通常情况下,1体积的水可以溶解约 体积的二氧化硫。
SO2的水溶性实验:
现象:试管内液面迅速 ,pH试纸变 。
结论:SO2 溶于水,水溶液呈 性。
无
刺激性
毒
大
易
40
上升
红
易
酸
2.可逆反应
同一
正反应
同时
逆反应
(2)从元素化合价变化角度分析SO2的性质
H2SO4+2HCl
2SO3
3S+2H2O
(3)SO2的特性——漂白性
①现象:振荡后溶液红色 ,再加热溶液 。
②结论:SO2具有 作用,它能与某些有色物质生成 的无色物质,这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色,因此,SO2的漂白作用具有可逆性。
微点拨:二氧化硫的漂白性具有选择性和可逆性,与过氧化氢、次氯酸、过氧化钠等漂白剂不同。
4.二氧化硫的用途
二氧化硫常用作漂白剂、杀菌消毒剂、食品添加剂。
褪去
恢复红色
漂白
不稳定
NO.2 互动探究·提升能力
将SO2分别通入下列五种溶液中:
问题1:试管①中的实验现象是什么 证明SO2具有什么性质。
提示:酸性KMnO4溶液褪色;还原性。
问题2:试管②中的实验现象是什么 证明SO2具有什么性质。
提示:品红溶液褪色;漂白性。
问题3:试管③中的实验现象是什么 发生的反应是什么
问题4:试管④中能产生什么颜色的沉淀 该沉淀是什么
提示:白色沉淀;BaSO3。
问题5:试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是什么
提示:BaSO4。
二氧化硫性质的总结
归纳拓展
1.SO2的漂白作用是指与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质的过
程,这些无色物质见光或受热易恢复原来的颜色。另外,并不是所有与SO2有关的褪色现象都是由于SO2的漂白性。
2.SO2的还原性很强,能与许多氧化剂反应,如SO2能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色就是因为SO2的还原性。
3.SO2是酸性氧化物,能与碱发生反应,如SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色就是因为SO2与NaOH发生反应。
4.SO2溶于水生成弱酸,与氯化钡、氯化钙溶液均不反应。
NO.3 应用体验·形成素养
1.下列变化可以说明SO2具有漂白性的是( )
A.SO2通入溴水中,溴水褪色
B.SO2通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液的紫红色褪去
C.SO2通入品红溶液中,溶液的红色褪去
D.SO2通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,溶液的红色褪去
C
C
解析:A项中,元素化合价没有改变,为非氧化还原反应;B和D项中,SO2中S的化合价升高,SO2为还原剂,体现还原性;C项中,SO2中S的化合价降低,
SO2为氧化剂,体现氧化性,故选C。
3.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放亚硫酸钠(Na2SO3)的仪器名称是 ,若将亚硫酸钠改为铜片,与浓硫酸反应制取SO2,还缺少的仪器有 ,写出用铜片制取SO2的化学方程式: 。
3.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(2)实验过程中,装置B中紫红色溶液变为无色,说明SO2具有 (填“氧化性”或“还原性”,下同),C中无色溶液中出现黄色浑浊,说明SO2具有 。
答案:(2)还原性 氧化性
3.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(3)装置D的目的是探究SO2与品红溶液作用的可逆性,请写出实验操作及现象:
。
解析:(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,加热,褪色后的溶液又可恢复红色,则操作为待品红溶液完全褪色后关闭分液漏斗活塞,点燃酒精灯加热,观察到的现象为溶液恢复红色。
答案:(3)待品红溶液完全褪色后关闭分液漏斗活塞,点燃酒精灯加热,溶液恢复红色
课堂小结提升
自主构建
易错提醒
1.误认为硫与金属的反应与氯气的相同。其实不然,硫与变价金属反应生成的一般为低价硫化物。
2.误认为二氧化硫使溶液褪色均为漂白作用。其实不然,如SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色是因为SO2与NaOH发生反应;SO2能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2的还原性。
3.误认为二氧化硫和氯气的漂白原理相同。其实不然,氯气使品红溶液褪色是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性,可以将有色物质氧化成无色物质,此过程是不可逆的,而二氧化硫使品红溶液褪色是可逆的。
学科素养测评
用如图所示装置可检验混合气体中同时含有SO2和CO2。
(1)能够证明混合气体中含有SO2的实验现象是 。
解析:(1)二氧化硫能使品红溶液褪色,故实验现象是A中品红溶液褪色。
答案:(1)A中品红溶液褪色
用如图所示装置可检验混合气体中同时含有SO2和CO2。
(2)设计B、C的实验目的是 。
解析:(2)因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,故应先除去SO2并检验SO2是否除尽,排除SO2对CO2检验的干扰。
答案:(2)除去SO2并检验SO2是否除尽,排除SO2对CO2检验的干扰
用如图所示装置可检验混合气体中同时含有SO2和CO2。
(3)写出B中发生反应的离子方程式: 。
用如图所示装置可检验混合气体中同时含有SO2和CO2。
(4)能够证明混合气体中含有CO2的实验现象是 。
解析:(4)二氧化硫完全除去后才能根据澄清石灰水的现象分析,故能够证明混合气体中含有CO2的实验现象是C中品红溶液不褪色,D中澄清石灰水变浑浊。
答案:(4)C中品红溶液不褪色,D中澄清石灰水变浑浊
命题解密与解题指导
情境解读:本题以实验为背景,通过不同反应来区分SO2和CO2的性质的差别。
素养立意:基于SO2的化学性质提出可能的假设,通过实验加以证实或证
伪,运用模型解释化学现象,培养学生证据推理与模型认知素养的水平。
思路点拨:(1)SO2和CO2均是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。
(2)SO2除了具有酸性氧化物的性质外还具有强还原性。
