课件75张PPT。第3章 自然界中的元素
第1节 碳的多样性
第1课时 多种多样的碳单质 广泛存在的含碳化合物1.了解同素异形体的概念。
2.了解碳元素的多种存在形态及碳的多种同素异形体。
3.掌握碳酸钠与碳酸氢钠的主要性质以及二者的相互转化、区别与鉴定。一、多种多样的碳单质
1.同素异形体——“三条件”2.碳的同素异形体
(1)碳元素常见的同素异形体主要有_______、_____和___。
(2)它们的性质不同的原因是各自的_________________不同即结构不同。单质金刚石石墨C60碳原子的排列方式二、广泛存在的含碳化合物
1.种类繁多的含碳化合物
(1)有机物:如_______、_____、_____等。
(2)无机物:
①氧化物:如___、___等。
②碳酸盐:
正盐①:如方解石_____,白云石__________,菱镁矿_____,菱铁矿_____等。
酸式盐②:碳酸氢钠、碳酸氢钾等。蛋白质淀粉甲烷COCO2CaCO3CaMg(CO3)2MgCO3FeCO32.Na2CO3和NaHCO3Na2CO3NaHCO3苏打/纯碱小苏打小2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑Na2CO3+2HCl==== 2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl==== NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+NaOH==== Na2CO3+H2O【思考辨析】
1.判断正误
(1)仅由同一种元素组成的物质一定是纯净物。( )
分析:由同一种元素组成的物质,由于同素异形体的存在,不一
定为纯净物。
(2)CO与CO2互为同素异形体。( )
分析:互为同素异形体的物质一定是单质且是由同一种元素组
成的。××(3)等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应,生
成二氧化碳一样多。( )
分析:每1 mol碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应都能生
成1 mol二氧化碳。
(4)可用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠与碳酸氢钠。( )
分析:碳酸钠与碳酸氢钠都能与氢氧化钙溶液反应生成沉淀,故
不能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠与碳酸氢钠。×√2.问题思考
(1)碳酸钠俗称纯碱,它属于碱类物质吗?
分析:碱是指电离出的阴离子全部是OH-的化合物,碳酸钠虽然俗称纯碱,但其属于盐类。
(2)碳酸钠固体中混有碳酸氢钠杂质,如何除去?
分析:可用加热的方法。碳酸氢钠受热不稳定可分解生成碳酸钠、水和二氧化碳。【知识链接】
①正盐
既不含能电离的氢离子,又不含氢氧根离子的盐。
②酸式盐
电离时生成的阳离子(易失电子)除金属离子或 (有金属离
子性质)外还有氢离子,阴离子(易得电子)为酸根离子的盐。一、同素异形体
1.概念理解
(1)构成同素异形体的三个要素:
①必须由同一种元素组成。
②必须是单质。
③必须具有不同的结构。
(2)构成同素异形体的两种形式:
①单质中原子的排列方式不同,如金刚石和石墨。
②单质中原子的数目不同,如O2和O3。2.碳的同素异形体3.常见的同素异形体
(1)碳元素的同素异形体有:金刚石、石墨、C60。
(2)氧元素的同素异形体有:氧气(O2)、臭氧(O3)。
(3)磷元素的同素异形体有:白磷、红磷。【学而后思】
(1)金刚石、石墨和C60均是由碳元素构成的单质,为什么物理性质不同?
提示:由于碳原子间的排列方式不同,结构不同,所以物理性质不同。
(2)组成元素相同的物质一定是同素异形体吗?
提示:只有组成元素相同的不同单质才是同素异形体。二、碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别及相互转化
1.鉴别方法【知识备选】鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的其他方法
(1)研磨后观察状态:碳酸钠固体为白色粉末,而碳酸氢钠固体为细小白色的晶体。
(2)根据溶解度的差别:碳酸钠固体的溶解度比碳酸氢钠大。
①向饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体,会有晶体析出。
②加入适量水,碳酸钠固体可全部溶解,而碳酸氢钠不能全部溶解。
(3)加热:质量减少的是碳酸氢钠。2.相互转化
Na2CO3 NaHCO3
(1)Na2CO3→NaHCO3:
①向碳酸钠溶液中通入足量的二氧化碳,可使碳酸钠转化为碳酸氢钠,反应方程式为
Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3。
②向碳酸钠溶液中逐滴加入适量盐酸可使碳酸钠转化为碳酸氢钠,反应方程式为
Na2CO3+HCl====NaHCO3+NaCl(2)NaHCO3→Na2CO3:
①固体:碳酸氢钠固体受热可完全分解为碳酸钠、水和二氧化
碳,反应方程式为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。
②溶液:向碳酸钠溶液中加入适量氢氧化钠可使碳酸氢钠转化
为碳酸钠,反应方程式为
NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O。【学而后思】
(1)能否用Ba(OH)2［或Ca(OH)2］溶液来鉴别Na2CO3与NaHCO3?
提示：不能，因为碳酸钠和碳酸氢钠溶液均能与它们反应产生白色沉淀。(2)NaHCO3溶液中混有少量的Na2CO3，能否向溶液中滴加盐酸而除去？最好的方法是什么？
提示：不能用滴加盐酸的方法，因为碳酸氢钠与碳酸钠都能与盐酸反应，可向溶液中通入足量二氧化碳气体除去碳酸钠。类型一 同素异形体
【典例】(双选)(2013·榆林高一检测)下列各项是某科学工作者列举的说明金刚石和石墨两种单质是碳的同素异形体的依据。你认为依据充分的是( )
A.高温、高压条件下,石墨能转化成金刚石,且它们之间的转化是化学变化
B.金刚石和石墨的化学性质差别很大
C.在一定温度下,金刚石和石墨在纯净的足量的氧气中燃烧都只产生二氧化碳
D.金刚石和石墨的物理性质差别较大【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)只要有新物质生成的变化都是化学变化;
(2)同素异形体的组成元素相同。
【解析】选A、C。由A项可知石墨与金刚石是两种不同的物质,
由C项知金刚石和石墨均是由碳元素组成的。结合此两项即可
说明金刚石和石墨是由同一元素(碳元素)组成的结构、性质不
同的单质。B、D两项只能说明金刚石和石墨是两种不同的物质。【误区警示】同素异形体的常见判断误区
(1)同素异形体的判断一定注意不要忽略同素异形体的范畴一定是单质。
(2)同素异形体的物理性质不同,但化学性质相似,同素异形体间的转化是化学变化。【变式训练】美国和墨西哥的研究人员将普通纳米银微粒分散到纳米泡沫碳(碳的第五种单质形态)中,得到不同形状的纳米银微粒,该纳米银微粒能有效杀死艾滋病病毒(HIV-1),下列说法正确的是( )
A.纳米泡沫碳与金刚石是同素异形体
B.纳米泡沫碳的性质与石墨的性质完全相同
C.纳米泡沫碳是碳元素的一种新型化合物
D.纳米泡沫碳不能在氧气中燃烧
【解析】选A。纳米泡沫碳与金刚石都是碳的单质形态,同种元素形成的不同单质互称为同素异形体。纳米泡沫碳的化学性质与石墨相似,可在氧气中燃烧,但物理性质不同。类型二 碳酸氢钠的热稳定性
【典例】已知碳酸钠稳定而碳酸氢钠不稳定,受热易分解。现取碳酸氢钠和碳酸钠的混合物10 g,加热到质量不再改变为止,剩余固体质量为6.9 g。下列说法正确的是( )
A.反应后生成CO2的质量为3.1 g
B.原混合物中NaHCO3的质量为1.6 g
C.反应后生成CO2和H2O的质量比为11∶9
D.原混合物中Na2CO3的质量分数为16%【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)利用差量法计算求得碳酸氢钠的质量。
(2)碳酸氢钠受热分解后生成CO2和H2O的物质的量相等。
【解析】选D。加热时只有碳酸氢钠会分解,碳酸钠不会分解,当混合物质量不再改变时,说明碳酸氢钠已完全分解,其减少的质量就是分解后逸出的二氧化碳和水蒸气的质量,而剩余固体的质量等于原混合物质量减去碳酸氢钠的质量再加上生成的碳酸钠的质量。根据质量守恒定律可知,反应后生成的CO2和H2O质量之和为3.1 g,A项错误;B项,设原混合物中NaHCO3的质量为x,2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ Δm
168 62
x (10-6.9) g
解得：x=8.4 g；
原混合物中Na2CO3的质量分数= ，D项正
确；CO2和H2O的质量比为22∶9，C项错误。【名师点评】讲解本题时应注意以下2点:
(1)强化碳酸氢钠受热分解时减少的质量是生成的二氧化碳和水蒸气的质量之和;
(2)差量法的应用中理论差量和实际差量的对应关系学生较难掌握,应着重讲解。【方法规律】差量法在复杂计算问题中的应用
(1)内涵实质:差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。
(2)适用范围:
①反应前后固体或液体的质量发生变化时;
②反应前后气体的物质的量、体积、压强、密度等发生变化时。
(3)解题关键:抓住造成差量的实质,正确找出理论差量,将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量(实际差量)与化学方程式中的理论差量列成比例,其他解题步骤与化学方程式列比例式解题步骤完全一致。例:2NaHCO3 Na2CO3 + H2O+ CO2↑ Δm
168 g 106 g 18 g 44 g 62 g
Δm可由两种方法得出:Δm=168 g-106 g=62 g
Δm=18 g+44 g=62 g
此外,在解答有关碳酸钠与碳酸氢钠的计算题时除了常用差量法外,还可运用守恒法和极值法。【变式训练】为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是( )
A. B.
C. D. 【解析】选A。因碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水、二氧化
碳，导致固体质量减少，可用差量法进行计算：
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
2×84 106 62
x (w1-w2)
解得 ，
将其代入下式可得：
w(Na2CO3)=(w1-x)/w1= ，A项正确。【变式备选】将一定量的Na2CO3和NaHCO3混合物加热到不再放
出气体为止,收集到0.25 mol CO2,冷却后,向残余物中加入足
量盐酸又收集到0.5 mol CO2。则原混合物中Na2CO3和NaHCO3的
物质的量之比为( )
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.3∶2
【解析】选C。由2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O知:若NaHCO3
受热产生0.25 mol CO2时则知n(NaHCO3)=0.5 mol、生成的
n(Na2CO3)=0.25 mol,残余物中加入足量盐酸又收集到0.5 mol
CO2说明残余物中含0.5 mol Na2CO3,故原混合物中Na2CO3的物
质的量是0.25 mol,Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶2。类型三 Na2CO3和NaHCO3的鉴别
【典例】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,用不同的方法做了以下实验,如图所示。(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是(填装置序号)________。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为____________。
与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是(填选项序号)______。
A.Ⅳ比Ⅲ复杂
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而Ⅲ不行
(3)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)________。【解题指南】解答本题需注意以下2点:
(1)物质鉴别的关键是找出性质尤其是化学性质的不同点。
(2)实验题应结合实验目的进行解答。
【解析】(1)Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应生成使澄清石灰水
变浑浊的CO2,但等质量NaHCO3比Na2CO3反应快,且产生CO2量多,
因此装置Ⅱ能鉴别Na2CO3和NaHCO3。
(2)NaHCO3受热发生分解反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,
但Na2CO3受热不易分解。
(3)酒精灯火焰直接加热试管A,然后预热试管B,因此试管B中盛
放NaHCO3,更能说明稳定性Na2CO3>NaHCO3。答案:(1)Ⅱ
(2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ D
(3)NaHCO3【方法规律】物质的检验方法——互滴法
互滴法是指当两种物质发生反应时有两个不同的反应过程,且这两个过程的现象各不相同时,则可以通过滴加顺序不同,产生现象不同进行鉴别。
例:利用互滴法鉴别碳酸钠溶液与盐酸的过程分析
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。【变式训练】纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品,它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法正确的是( )
A.分别用炒锅加热两种样品,全部分解挥发,没有残留物的是小苏打
B.能溶于水的白色固体为小苏打
C.等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应,前者产生二氧化碳少
D.先将两样品配成溶液,再分别加入石灰水,无白色沉淀产生的是小苏打【解析】选C。NaHCO3分解后生成Na2CO3,有残留物,A错;Na2CO3和NaHCO3均能溶于水,B错;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠前者物质的量小,分别与足量的盐酸反应,前者产生二氧化碳少,C正确;二者均能与Ca(OH)2反应生成沉淀,D错。【变式备选】(双选)下列各组物质的溶液,不另加任何试剂就能将它们区别开来的是( )
A.Na2CO3、Na2SO4、HNO3、BaCl2
B.KCl、AgNO3、HCl、HNO3
C.Fe(NO3)3、NaOH、H2SO4、KCl
D.HNO3、NaOH、Na2CO3、HCl【解析】选A、C。A项,四组中的现象都不相同,可以鉴别,故A正确;B项,有两组现象完全相同,不能鉴别,故B错误;C项,依据铁离子显黄色,首先鉴别出硝酸铁,然后将硝酸铁滴入剩余的三种溶液中,生成红褐色沉淀的是氢氧化钠,再将无现象的两种液体,滴入沉淀中,沉淀溶解的是硫酸,无现象的是氯化钾,可以鉴别,故C正确;D项,可利用互滴法鉴别出Na2CO3,但不能鉴别其他物质,故D错误。类型四 Na2CO3与盐酸反应的计算
【典例】有15 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶液与15 mL 3 mol·L-1
的Na2CO3溶液,欲使其反应生成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【解题指南】解答本题需注意以下2点:
(1)把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中,开始时H2SO4过量,而把
H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中,开始时H2SO4不足。
(2)H2SO4不足时Na2CO3与H+的反应分步进行。
【解析】选D。把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中,先生成NaHCO3,
然后才生成CO2,把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中,直接生成CO2,
所以当H+的物质的量小于 的物质的量的二倍的时候,把
碳酸盐溶液滴加到酸中生成CO2的量最多。【互动探究】(1)把Na2CO3溶液滴加到H2SO4溶液中产生的CO2在
标准状况下的体积是多少？
提示： +2H+====CO2↑+H2O
2 1
0.06 mol n(CO2)
解得：n(CO2)=0.03 mol
V(CO2)=0.03 mol×22.4 L·mol-1=0.672 L(2)把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液过程中产生的CO2在标准状况
下的体积是多少？
提示：分步反应：
+ H+ ====
1 1 1
0.045 mol 0.045 mol 0.045 mol
H+剩余0.06 mol-0.045 mol=0.015 molH++ ====CO2↑+H2O
1 1
0.015 mol n (CO2)
解得：n(CO2)=0.015 mol
V(CO2)=0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L【变式备选】将106 g的Na2CO3和84 g NaHCO3都经充分加热,再分别跟足量的盐酸反应。下列说法正确的是( )
A.消耗盐酸一样多
B.整个过程中放出CO2的总量后者是前者的一半
C.生成的NaCl一样多
D.后者消耗盐酸是前者的一半
【解析】选D。Na2CO3和NaHCO3均为1 mol,加热时Na2CO3不反应,NaHCO3分解生成Na2CO3,放出CO2,然后与盐酸反应时,前者消耗的盐酸是后者的二倍,生成的NaCl也是后者的二倍。整个过程中两者放出的CO2都是1 mol。1.(2013·济南高一检测)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性质
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】选B。由碳元素组成的单质有金刚石、石墨、C60等,为不同物质,由其组成的物质为混合物,A项错误;物质的化学性质根本取决于原子的最外层电子数、同种原子,原子完全相同,化学性质也应相同,B正确;金刚石与石墨为不同的物质之间的转化为化学变化,C错误;C60是由碳元素构成的单质,D项错误。2.将固体X放在如图所示装置的试管中加热片刻,澄清石灰水变浑浊,X可能是( )A.NaCl B.CaCl2 C.Na2CO3 D.NaHCO3
【解析】选D。NaHCO3受热分解产生CO2,导致澄清石灰水变浑浊。3.某学生对小苏打样品的质量进行检验,其中能够说明小苏打样品中可能含有杂质纯碱的事实的是( )
①样品溶于水,并加入足量的澄清石灰水,变浑浊
②样品溶于水,并加入足量的BaCl2溶液,变浑浊
③样品在硬质试管中加强热,排出的气体通入澄清石灰水,变浑浊
④向样品中滴加稀盐酸,排出的气体通入澄清石灰水,变浑浊
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.只有②
【解析】选D。NaHCO3不能与BaCl2溶液反应,而Na2CO3能与BaCl2溶液反应生成白色沉淀。4.有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( )
A.相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,产生的气体质量相同
B.Na2CO3比NaHCO3热稳定性强
C.Na2CO3不能与澄清石灰水反应
D.Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应【解析】选B。Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O,NaHCO3+
HCl====NaCl+CO2↑+H2O,相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时,产生的气体质量不同;NaHCO3在80℃左右即分解,而Na2CO3的热稳定性很好;Na2CO3能与澄清石灰水反应,不能与氢氧化钠反应;NaHCO3既能与澄清石灰水反应,又能与氢氧化钠反应。5.(双选)(2013·榆林高一检测)除去下列各组物质中的杂质,所用试剂和方法均正确的是( )【解析】选A、C。除去氢气中的氯化氢气体,先通过氢氧化钠溶液,除掉氯化氢,再通过浓硫酸干燥,除去水分,A可行;加入过量的碳酸钠会带入新的碳酸钠杂质,B不可行;二氧化碳中混有少量一氧化碳,可通过灼热的氧化铜,一氧化碳还原氧化铜生成二氧化碳,C可行;氧化钙和碳酸钙都能和盐酸反应,达不到除杂目的,D不可行。6.可以说明溶液中大量存在 的是( )
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溶液时有白色沉淀产生,再加稀盐酸沉淀全部溶解,
且产生可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】选C。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。7.自然界中存在形形色色的含碳物质,包括价值不菲的金刚石、建筑用的价格低廉的石头、食品加工用的发酵粉以及用作燃料的煤、石油、液化气、天然气等。
(1)1797年,英国化学家钱南为了测出金刚石的成分,做了一个非常著名的实验。他将金刚石放在密闭的、充满氧气的纯金做的箱子里让其燃烧,实验结果令人非常意外——箱子里的气体成分竟然变成了二氧化碳,这一实验说明了______________;
金刚石与石墨的关系是___________。
(2)工业上常用煅烧石灰石的方法制取生石灰,写出相关的化学方程式_____________。(3)家庭用的主要成分为碳酸氢钠的发酵粉中还含有某些酸性物质,写出蒸馒头时发生反应的离子方程式____________。
(4)液化气的主要成分在空气中充分燃烧的化学方程式为X+5O2====3CO2+4H2O,下列对X的判断正确的是______。
A.X是一种有机化合物
B.X一定含碳、氢、氧三种元素
C.X是一种重要的燃料
D.X的化学式是C3H8【解析】(1)金刚石燃烧生成二氧化碳说明金刚石中含碳元素,金刚石与石墨互为同素异形体。
(2)石灰石的主要成分为CaCO3。
(3)蒸馒头时碳酸氢钠在酸性条件下生成气体二氧化碳从而使馒头松软。
(4)由反应前后原子守恒知液化气的主要成分的化学式为C3H8,是一种有机物。答案:(1)金刚石中含碳元素 同素异形体
(2)CaCO3 CaO+CO2↑
(3)H++ ====H2O+CO2↑
(4)A、C、D8.已知NaHCO3的溶解度很小。在饱和的NH3和NaCl混合溶液中通入CO2,可析出NaHCO3(固体):NaCl+NH3+CO2+H2O====
NaHCO3↓+NH4Cl。据此,我国杰出的化学家侯德榜博士设计出了生产纯碱的方法:
这被称为侯氏制碱法,打破了帝国主义对我国经济的一种封锁,大长了中国人的民族志气。试回答下列问题:
(1)写出由NaHCO3制取Na2CO3的化学方程式:
____________________________。
(2)如果Na2CO3(固体)中混有NaHCO3(固体),应如何除去?
________(写出方法);如果NaHCO3(溶液)中混有Na2CO3(溶液),应如何除去?____________________________(写出化学方程式)。
(3)某课外活动小组,接受实验室的任务,用Na2CO3制取NaOH固体,提供的原料只有纯碱和石灰石。请将你的实验方案用流程图表示出来:________。【解析】除去Na2CO3中的NaHCO3,可用加热的方法使NaHCO3分解为Na2CO3;除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,可通入CO2将Na2CO3转化为NaHCO3——转化法是化学上常用的一种除杂方法。实验室制取NaOH,可用Na2CO3溶液和Ca(OH)2溶液反应:Na2CO3+Ca(OH)2
====CaCO3↓+2NaOH,过滤可得NaOH溶液,蒸发可得NaOH固体。答案:(1)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)加热 Na2CO3+H2O+CO2====2NaHCO3
(3) 探究Na2CO3和NaHCO3与酸反应的区别如图,有A、B两个完全相同的装置,某学生分别在它们的侧管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3,A、B中分别有10 mL相同浓度的盐酸,将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中。
(1)哪个装置的气球膨胀速率大?
提示:装有碳酸氢钠的B装置气球膨胀速率大,因为碳酸氢钠与酸反应比碳酸钠剧烈,产生气体的速率快。(2)若盐酸的浓度等于1 mol·L-1,最终两气球体积相比大小如何?
提示:若盐酸的浓度等于1 mol·L-1,Na2CO3剩余,NaHCO3恰好反应,气球体积B比A大。
(3)若盐酸的浓度大于或等于2 mol·L-1,最终两气球体积相比大小如何?
提示:若盐酸的浓度大于或等于2 mol·L-1,Na2CO3与NaHCO3都完全反应,两气球体积相同。(4)最终两试管中Na+的物质的量浓度大小有何关系?Cl-的物质的量浓度呢?(假设反应前后溶液体积不变)
提示:溶液中Na+全部来源于Na2CO3和NaHCO3,由1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3根据原子守恒可知,试管中Na+的物质的量浓度A装置是B装置的两倍,Cl-的物质的量浓度两装置相同。
(5)若将盐酸溶液逐滴滴入相同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中,现象相同吗?
提示:现象不同。向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸时,开始不产生气体,过一会儿产生气体;向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸时,立即产生气体且反应剧烈。课件53张PPT。第2节 氮的循环
第1课时 自然界中氮的循环 氮气
一氧化氮和二氧化氮1.通过自然界中的氮循环,了解氮循环的基本过程,认识氮循环中的重要物质。
2.了解氮气的性质,了解氮的固定的相关知识。
3.了解氮的氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的物理性质和化学性质,了解自然界中形成硝酸的过程。一、氮在自然界中的循环
1.自然循环2.人类活动对氮循环的影响
(1)氮气 ___→氮肥、硝酸等含氮化合物。
(2)燃烧反应产生的___________参与氮的循环。硝酸盐 氮的氧化物 氨氮的氧化物二、氮气
1.氮气的性质工业上常用氮气和氢气反应合成氨,此反应是可逆反应。无 无 难 相近 78% N2+O2 2NO 2.氮的固定
(1)概念:使空气中_______的氮转化为___________的过程。
(2)主要分类:
①自然固氮:如高能固氮、生物固氮等;
②人工固氮:如_______、仿生固氮②等。游离态含氮化合物合成氨三、一氧化氮和二氧化氮
1.氮的主要氧化物NONO22.一氧化氮和二氧化氮的比较NONO2+2+4无色红棕色无味刺激性气味3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2【思考辨析】
1.判断正误
(1)氮在自然界中的循环主要生成硝酸盐,无其他类别物质生成。
( )
分析:氮在自然界中的转化过程除了生成硝酸盐之外,还有铵盐、
氨气生成。
(2)一氧化氮与氧气的反应属于氮的固定。( )
分析:氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程,一氧化氮
不是氮的游离态。××(3)氮气既有氧化性又有还原性。( )
分析:氮气中氮元素的化合价处于中间价态,既能被氧化又能被
还原。
(4)氮气与足量氧气在一定条件下反应可直接生成二氧化氮。
( )
分析:氮气与氧气在放电条件下反应只能直接生成一氧化氮。
(5)不需要利用化学反应就可以鉴别二氧化氮和一氧化氮。
( )
分析:二氧化氮是红棕色气体,一氧化氮是无色气体,可以从外
观上鉴别。√×√2.问题思考
(1)试根据氮及其化合物间的相互转化分析俗语“雷雨发庄稼”
的化学原理是什么?
分析:会发生如下反应:N2+O2 2NO,2NO+O2====2NO2,3NO2+
H2O====2HNO3+NO,生成的硝酸随雨水降到地表,与地面的矿物
质发生反应,形成被植物吸收的硝酸盐,促进植物的生长。
(2)一定条件下将1 mol氮气与3 mol氢气通入密闭容器使之完
全反应,能生成2 mol氨气吗?
分析:不能。氮气与氢气反应是可逆反应,可逆反应的反应物不
可能完全转化为生成物。【知识链接】
①密度
密度是单位体积的某种物质的质量。一般认为空气的平均相对分子质量为29,相对分子质量小于29的气体的密度比空气小,如氢气、氨气等;相对分子质量大于29的气体的密度比空气大,如二氧化氮、二氧化碳等。
②仿生固氮
模仿生物将大气中的氮固定的功能,使氮气转化成氨,再进一步转化为硝酸盐等化合物。一、氮氧化物的转化及有关计算1.NO→NO2
NO具有还原性,能与氧气反应生成二氧化氮,反应方程式为2NO+O2====2NO2,将盛有一氧化氮气体的试剂瓶的瓶塞打开,会发现瓶口变红棕色。2.NO2→NO
二氧化氮易溶于水且能与水反应生成一氧化氮。
(1)反应的化学方程式为3NO2+H2O====2HNO3+NO
(2)反应现象:反应后气体体积减少为原来的三分之一,气体颜色由红棕色变为无色。
(3)反应特点:反应中二氧化氮既是氧化剂又是还原剂,每3 mol二氧化氮参加反应转移2 mol电子。二氧化氮不是酸性氧化物。(4)有关计算:NO2(NO2与N2的混合气体)溶于水时,可根据反应3NO2+H2O====2HNO3+NO,利用气体体积的变化差值进行计算。
例:氮气和二氧化氮混合气体20 mL通入水中,气体的体积缩小为16 mL,则原混合气体中二氧化氮的体积V可通过以下关系求得:
3NO2+H2O====2HNO3+NO ΔV
3 mL 2 mL
V 4 mL
V=6 mL【知识备选】二氧化氮做喷泉实验后的浓度
二氧化氮气体在水中的溶解度较大,可做喷泉实验。标准状况下盛满二氧化氮气体的烧瓶中所得硝酸溶液的物质的量浓度为1/22.4 mol·L-1,与盛满氯化氢的烧瓶中所得的盐酸溶液的物质的量浓度相等。【学而后思】
(1)实验室制取一氧化氮能用排空气法收集吗?
提示:不能。一氧化氮能与空气中的氧气反应生成二氧化氮,应用排水法收集一氧化氮。
(2)如何除去一氧化氮气体中的二氧化氮杂质?
提示:将混合气体通入盛水的集气瓶洗气。二、氮的氧化物与氧气的混合气体溶于水的计算
氮的氧化物与氧气的混合气体溶于水时,发生反应的最终结果可用化学方程式表示为
4NO+3O2+2H2O====4HNO3
4NO2+O2+2H2O====4HNO3
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时,
可根据反应:3NO2+H2O====2HNO3+NO,利用气体体积的变化差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水时,
此时的反应可表示为:4NO2+O2+2H2O====4HNO3。(3)NO和O2同时通入水中时,
此时的反应可表示为:4NO+3O2+2H2O====4HNO3。【知识备选】氮氧化物与氧气的混合气体溶于水后产物的判断
利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水的反应方程式:4NO2+O2+2H2O====4HNO3和4NO+3O2+2H2O====4HNO3中的“4NO2+O2”和“4NO+3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成,也就是N、O的原子个数比符合2:5时,氮的氧化物和氧气均无剩余,这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分析:【学而后思】
(1)标准状况下，现将盛有NO2和O2体积比为4∶1的混合气体的
烧瓶倒扣于水槽中充分反应后，烧瓶内无气体剩余，所得溶液
中溶质的物质的量浓度是多少？
提示：假设NO2的物质的量为4 mol，由原子守恒n(HNO3)=
4 mol， c(HNO3)= =0.036 mol·L-1。(2)一支充满NO2和O2混合气体的试管倒立于水槽中，试管内剩
余1/8体积的气体，求NO2与O2的体积比是多少？
提示：此题分两种情况：
①若O2过量，则反应的NO2和O2为7/8体积，设反应的氧气体积
为x，则4x+x=7/8，x=7/40，即NO2占7/10体积，O2占3/10体
积，NO2与O2的体积比为7∶3。
②若NO2过量，因二氧化氮与水反应实际剩余一氧化氮，则剩
余1/8体积的气体为NO，过量的NO2为 体积，反应的NO2和
O2为5/8体积，设反应的氧气体积为x，则4x+x=5/8，即O2占1/8，NO2占7/8，NO2与O2的体积比为7∶1。类型一 氮的氧化物
【典例】将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是( )
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.3∶1【解题指南】解答本题时应注意以下2点:
(1)氮气不溶于水;
(2)二氧化氮溶于水,气体体积减少,可用差量法解题。
【解析】选C。设原混合气体体积为V,NO2的体积为x。根据反应:
3NO2+H2O====2HNO3+NO ΔV
3 L 2 L
x V/2
x =3V/4
N2体积为V/4,氮气与二氧化氮的体积比是1∶3。【误区警示】本题易错误认为混合气体缩小的体积即二氧化氮的体积,而忽略了二氧化氮与水反应后剩余气体体积为原二氧化氮体积的三分之一。【名师点评】讲解本题时应注意以下2点:
(1)本题重在考查学生对二氧化氮与水反应的前后变化的分析。
(2)解答本题时可设混合气体的总体积为V,用差量法进行列式计算。【变式训练】下列关于氮的氧化物的叙述正确的是( )
A.一氧化氮无毒
B.二氧化氮溶于水可制得一氧化氮
C.NO、NO2互为同素异形体,且NO是汽车尾气的有害成分之一
D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集
【解析】选B。一氧化氮是难溶于水、有毒的气体,可用排水法收集,A、D项错误;二氧化氮与水反应可制得一氧化氮和硝酸,B项正确;NO与NO2都不是单质,故不可能是同素异形体,C项错误。【变式备选】发射“天宫”一号的运载火箭,其推进剂引燃后发生剧烈反应,产生大量高温无色气体(CO2、H2O、N2、NO),从火箭尾部喷出。但在发射现场看到火箭尾部喷出大量红棕色的气体,产生红棕色气体的原因是( )
A.NO遇空气生成NO2
B.高温下N2遇空气生成NO2
C.CO2与N2反应生成CO和NO2
D.NO和H2O反应生成H2和NO2
【解析】选A。从产生的气体中可以看出能产生红棕色的情况就是NO遇空气生成NO2。类型二 氮的氧化物与氧气的混合气体溶于水
【典例】(2013·榆林高一检测)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共12 mL O2,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【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)剩余气体只可能是NO或O2不可能是NO2;
(2)具体计算时可利用总反应式4NO+3O2+2H2O====4HNO3计算。
【解析】选D。向NO中间歇通入O2发生的反应为2NO+O2====
2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO,合并两个反应得:4NO+3O2+2H2O
====4HNO3,等体积的NO和O2反应最后剩余O2。【名师点评】讲解本题时应注意以下3点:
(1)强调有关NO、NO2、O2混合气体与H2O反应后剩余气体问题,因NO2与H2O反应,NO与O2反应,所以剩余的气体只可能为NO或O2中的一种,绝对不会剩余NO2。
(2)强调NO、O2、H2O三者的反应,是反应2NO+O2====2NO2和反应3NO2+H2O====2HNO3+NO的循环过程,最终的计算可直接根据总反应方程式4NO+3O2+2H2O====4HNO3进行计算。
(3)强调解答氮氧化物与O2溶于水的计算题,注意氮氧化物与O2的量的关系。【互动探究】
(1)若将通入O2的体积改为6 mL,剩余气体是什么?体积是多少?
提示:根据4NO+3O2+2H2O====4HNO3知6 mL O2可消耗8 mL NO,剩余气体是NO,体积是4 mL。
(2)若将题中的12 mL NO换作54 mL NO2,剩余气体是什么?体积是多少?
提示:根据总反应式4NO2+ O2+ 2H2O====4HNO3可知12 mL O2可消耗48 mL NO2,NO2过量6 mL,根据3NO2+H2O====2HNO3+NO剩余气体为2 mL NO。【变式训练】同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( )
A.V1>V2>V3
B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1
D.V3>V1>V2【解析】选B。①NO不与水反应,设原有NO、NO2各3体积则由反应3NO2+H2O====2HNO3+NO知3体积的NO2与H2O反应后,变为1体积NO,此时剩余NO的总体积与原来气体的体积比为4∶6;②由反应4NO2+O2+2H2O====4HNO3可知等体积的NO2和O2混合溶于水时,O2过量,若二者皆为4体积则剩余3体积O2,与原来总体积的比为3∶8;③N2不与水反应,NH3与H2O完全反应,气体剩余体积为原来一半。显然有V1>V3>V2。【变式备选】某活动小组利用如图装置验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理(装置气密性已检查完毕)。(1)从导管a通入一定量的NO V L(V<0.05，气体体积已换算为标准状况)。
停止通入NO后关闭K1、K3，打开K2，从导管b缓缓通入O2，可观察到的现象是______________，写出对应现象的化学反应方程式____________、_____________；
当通入氧气的体积为 V L时，则广口瓶①中剩余的气体体积为____________；
(2)继续通入O2，并打开K3，当广口瓶①中刚好充满液体时，所得溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。【解析】NO遇到O2，生成红棕色的NO2，NO2遇水又生成无色的
NO；化学方程式相加可得
4NO+3O2+2H2O====4HNO3
剩余气体体积为V/3 L
生成n(HNO3)=n(NO)= V÷22.4 L·mol-1=
c(HNO3)= =V/11.2 mol·L-1答案：(1)气体先变为红棕色，然后逐渐变淡
2NO+O2====2NO2 3NO2+H2O====2HNO3+NO
V/3 L (2)V/11.21.下列关于N2性质的叙述中,错误的是( )
A.任何物质在N2中均不能燃烧
B.氮气既具有氧化性又具有还原性
C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定
D.氮是活泼的非金属元素,但是氮气的化学性质很不活泼【解析】选A。Mg可以在氮气中燃烧,A不正确;氮气中氮元素的化合价位于中间价态,所以既具有氧化性又具有还原性,B正确;氮气转变成含氮化合物的过程是将游离态转化成化合态的过程,属于氮的固定,C正确;因氮气是双原子分子,且两个氮原子是以三个共用电子对结合在一起的,所以氮气的化学性质不活泼,D正确。2.(双选)下列有关氮的氧化物的说法正确的是( )
A.氮的氧化物都有毒
B.实验室制取二氧化氮能用排空气法收集,也能用排水法收集
C.一氧化氮有还原性
D.二氧化氮能与水反应生成硝酸,二氧化氮是酸性氧化物
【解析】选A、C。二氧化氮密度比空气大,能用排空气法收集,二氧化氮与水反应,不能用排水法收集;二氧化氮不是酸性氧化物。3.(2013·周口高一检测)NO2与水的反应可表示为:3NO2+H2O
====2HNO3+NO,关于此反应的下列说法中正确的是( )
A.氮元素的化合价没有发生变化
B.NO2只是氧化剂
C.NO2只是还原剂
D.NO2既是氧化剂,又是还原剂
【解析】选D。由于在3NO2+H2O====2HNO3+NO的反应中,NO2中N元素的化合价有一部分从+4价升至+5价,而有一部分从+4价降到+2价,故NO2既是氧化剂又是还原剂。4.起氮的固定作用的化学反应是( )
A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3
B.NO遇O2转化为NO2
C.NO2与水反应生成HNO3
D.NH3溶于水形成NH3·H2O
【解析】选A。氮的固定指游离态氮转化为化合态氮的过程。5.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)氮气主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸药等,写出工业合成氨反应的化学方程式:_________。
(2)下列有关氮元素的说法正确的是________。
A.氮气因为其化学性质不活泼,可以用作保护气,比如充填食品包装,充电灯泡,保存贵重书画等
B.医学上常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术,是利用氮气化学性质的不活泼性
C.氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素
D.工业上用NO2与水反应制取硝酸时,水作还原剂(3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是____________。
(4)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式:
_______________。【解析】(1)工业合成氨即工业固氮,其化学方程式为N2+3H2
2NH3。
(2)选A、C。B项,液氮汽化时需要吸收大量的能量,使周围环境
温度降低,与其化学性质不活泼无关;D项,NO2与水反应时,水既
不是氧化剂又不是还原剂。
(3)豆科植物根瘤上的一些细菌能够在常温常压的低能量条件
下,把空气中氮气转化为含氮化合物,作为肥料供作物生长使用。
(4)根据质量守恒定律结合题目信息可知,氨气和二氧化氮反应
后生成的无污染的物质为氮气和水。答案:(1)N2+3H2 2NH3
(2)A、C
(3)豆科植物根瘤菌能够把空气中氮气转化为含氮化合物,作为肥料供生长使用
(4)8NH3+6NO2====7N2+12H2O实验室制备较为纯净N2的方法探究
【实验方案】N2的制法有下列三种方案:
方案1:加热条件下,以NH3还原CuO可制得N2,同时获得活性铜粉。
方案2:加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。
方案3:将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。【实验准备】以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)(1)请思考:若按方案1制得干燥、纯净的N2,且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料制得(反应不需加热),整套制气装置按气流从左到右的顺序连接的是什么?
提示:需要先制取干燥、纯净的NH3,然后在加热条件下,以NH3还原CuO可制得N2,整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是E→D→B→C。
(2)请思考:若以排水法收集N2,其中会混入水蒸气,能用排空气法收集N2吗?
提示:N2的相对分子质量为28,与空气的平均相对分子质量相近,所以不宜使用排空气法收集N2。(3)请思考:若以方案2制得N2,应选择的发生装置有哪些?
提示:方案2是在加热条件下加热溶液制得N2,应该使用发生装置A。
(4)反思与讨论:上述三个方案中,制得的N2纯度最差的是哪个?在N2纯度要求不甚严格的情况下,有人建议将方案1和方案3结合使用,你认为其优点有哪些?
提示:空气缓缓通过灼热的铜粉时,空气中的氧气不能除净,所以方案3制得的N2纯度最差。将方案1和方案3结合使用的优点是CuO和Cu可循环反复利用,节省药品。课件73张PPT。第2课时 氨与铵态氮肥1.认识氨气的溶解性。
2.掌握氨气的物理性质和化学性质。
3.掌握铵盐的物理性质和化学性质。
4.掌握氨气的实验室制法。一、氨
1.物理性质无色无味气态极易小高2.化学性质
(1)与水反应——喷泉实验:①现象:烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈_____。
②原理:
a.形成喷泉
化学方程式:_______________________
b.颜色变化
离子方程式: ________________________红色NH3+H2O NH3·H2O(2)与酸反应:
①与盐酸反应:
化学方程式:____________________
现象:蘸浓盐酸的玻璃棒与蘸浓氨水的玻璃棒靠近有_____产生。
②与硫酸反应:
化学方程式:_________________________
(3)与氧气反应:
化学方程式:__________________________
氨气表现性质:_______。NH3+HCl====NH4Cl白烟2NH3+H2SO4====(NH4)2SO44NH3+5O2 4NO+6H2O还原性3.用途
(1)工业上:用于氮肥工业和硝酸工业。
(2)日常生活中:易液化,常用作制冷剂②。二、铵盐
1.物理性质白色晶体2.铵盐的化学性质
(1)受热分解:
写出化学方程式
①NH4Cl: _____________________________。
②NH4HCO3: ______________________________。
(2)与碱反应:
①铵盐溶液与碱溶液共热,反应的离子方程式为
____________________________。NH4Cl NH3↑+HCl↑NH4HCO3 NH3↑+CO2↑+H2O +OH- NH3↑+H2O ②实验室制取氨气原理：_____________________
____________________
收集：_____________
验满：_______________________2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O向下排空气法湿润的红色石蕊试纸变蓝3.氮肥【思考辨析】
1.判断正误
(1)氨气可做喷泉实验是因为氨气的密度比空气小。( )
分析:氨气可做喷泉实验是因为氨气极易溶于水。
(2)蘸浓硝酸的玻璃棒与蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生白烟。
( )
分析:浓硝酸与浓氨水都有挥发性,氨气可与硝酸反应生成硝酸
铵,产生白烟。×√(3)可用湿润的蓝色石蕊试纸检验氨气。( )
分析:氨气溶于水显碱性,可使石蕊变蓝,应用湿润的红色石蕊
试纸检验氨气。
(4)碳酸铵与碳酸氢铵受热分解所得产物种类相同。( )
分析:碳酸铵与碳酸氢铵受热分解都得到氨气、水和二氧化碳。
(5)铵盐溶液与碱溶液共热的反应的离子方程式都可以表示为
+OH- NH3↑+H2O。( )
分析:不一定。如硫酸铵与氢氧化钡溶液共热的反应就不可以
用 +OH- NH3↑ +H2O表示。×√×2.问题思考
(1)氨气的喷泉实验中,若把指示剂酚酞换做石蕊,现象会有何不同?
分析:喷入烧瓶中的液体不是红色的,是蓝色的。
(2)在检验氨气时可以用干燥的红色石蕊试纸吗?
分析:不可以。因为只有在湿润的情况下,氨气才与水反应生成一水合氨显碱性使石蕊变色。【知识链接】
①液化
物质由气态转变为液态的过程称为液化;沸点越高的气体越易液化。
②制冷剂
制冷剂又称制冷工质,俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的物质。
③尿素
尿素的分子式为CO(NH2)2,含氮(N)46.7%,是固体氮肥中含氮量最高的;尿素是第一种以人工合成无机物质而得到的有机化合物。一、喷泉实验
1.实验原理
气体在液体中的溶解度大,两者接触时,短时间内产生足够大的压强差,烧杯内的液体在大气压的作用下压入烧瓶,形成喷泉。
2.实验装置3.实验成功的关键——“三要”
(1)装置气密性——要好。
(2)烧瓶和气体——要干。
(3)烧瓶内的氨气——要满。
4.能形成喷泉的两类情况
(1)极易溶于水或易溶于水的气体与水可形成喷泉,此类气体有NH3、HCl、NO2、SO2等。
(2)气体与能与之反应的液体形成喷泉,如酸性气体(Cl2、CO2、HCl、NO2、SO2)与氢氧化钠溶液等。【知识备选】各种颜色的喷泉【学而后思】
(1)实验室中若用如图装置做喷泉实验,如何引发喷泉?提示:打开夹子,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的气体,氨气与水接触,即产生喷泉。(2)标准状况下,盛满氨气的烧瓶形成喷泉后的溶液中溶质的物质的量浓度是多少?
提示:设烧瓶的体积为VL,则充满NH3后气体的物质的量为V/22.4 mol,反应后生成NH3·H2O的物质的量为V/22.4 mol,因此烧瓶内溶液的物质的量浓度为1/22.4 mol·L-1。二、氨气的实验室制法
——“一种常规制法,两种快速制法”
1.“一种常规制法”——用铵盐制取2.两种快速制取氨气的方法
(1)加热浓氨水法:在试管中加入2 mL～4 mL的浓氨水,加热即可产生氨气。如图所示:(2)浓氨水与强碱固体或生石灰混合制取氨气:【知识备选】实验室制备气体需注意的几个问题
(1)原理选择:选取反应速率适中、来源广泛,经济易得,对环境没有影响的反应原理。
(2)发生装置选择:根据反应物的状态(固体、液体还是气体)和反应条件(是否需要加热)选取。
(3)收集装置选择:根据气体的性质(密度与空气的比较、溶解性)来选取。
(4)干燥剂选择:一般酸性气体用浓硫酸,碱性气体用氧化钙、碱石灰等。
(5)尾气吸收:一般酸性气体选择用氢氧化钠溶液吸收尾气。对极易溶于水的气体的尾气吸收还要考虑防倒吸。【学而后思】
(1)实验室能否用加热氯化铵的方法制取氨气?
提示:不能。氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢遇冷会重新结合成氯化铵。
(2)实验室制取氨气时常在收集氨气的试管口塞一团疏松的棉花团,这么做的目的是什么?
提示:防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。类型一 喷泉实验
【典例】(2013·日照高一检测)喷泉实验是中学化学的一个重要性质实验，也是一种自然现象。其产生的原因是存在压强差。试根据附图,回答下列问题:
(1)在图A的烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是________。
A.HCl和H2O B.NH3和H2O
C.NH3和苯 D.CO2和烧碱溶液
(2)在图B的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后能产生喷泉现象的是________。
A.Cu与稀盐酸 B.NaHCO3与NaOH溶液
C.大理石与稀硫酸 D.碳铵与稀硝酸(3)若图B的锥形瓶内是无水酒精,水槽内是冷水,则向水槽中加入足量的下列哪些物质也会产生喷泉现象?________。
A.浓硫酸
B.生石灰
C.氢氧化钡晶体与NH4Cl固体
D.氢氧化钠固体
(4)城市中常见的人造喷泉及火山喷发的原理与上述______装置的原理相似。【解题指南】解答本题时应注意以下2点:
(1)形成喷泉的关键是产生足够大的压强差;
(2)酒精易挥发,受热可产生大量气体,可使锥形瓶内压强增大。
【解析】(1)形成喷泉的条件是烧瓶中的气体极易溶于烧杯中的
液体,或者是烧瓶中的气体能与烧杯中的液体发生反应,HCl、
NH3均极易溶于水,而CO2可与烧碱溶液反应,所以答案选C。
(2)若想使B装置产生喷泉则应该在锥形瓶中产生大量气体,使烧
瓶和锥形瓶中形成压强差,Cu与稀盐酸不反应,NaHCO3与NaOH反
应无气体产生,大理石与稀硫酸反应产生气体量极少,碳铵与稀
硝酸反应可产生大量的CO2,只有D能产生大量气体。(3)物质加入水槽中应该是能够放出大量热,使酒精大量挥发、上下产生压强差,综合分析答案选A、B、D。
(4)人造喷泉和火山喷发均是底部产生压力,所以和B相似。
答案:(1)C (2)D (3)A、B、D (4)B【名师点评】讲解本题时应注意以下3点:
(1)本题的重点是对喷泉形成的原理及应用的考查。
(2)本题的难点是如何理解和应用喷泉原理去回答一些问题,及如何根据原理去设计一个简易的喷泉装置。
(3)喷泉原理形成压强差可有两种途径:
①减小上部容器的压强。
②增大下部容器的压强。【误区警示】有关喷泉实验的认识误区
(1)喷泉的引发不一定是因为烧瓶内气体的量急剧减小而造成的。
(2)能形成喷泉的气体不一定是极易溶于水的气体。
(3)喷泉引发的关键一定是因为短时间内形成了较大的压强差。【变式训练】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,然后将收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)检验气体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:____
______________________________________;
(5)写出工业上生产B的化学方程式_______________。
【解析】A受热产生的两种气体B、C,可与石蕊试液产生蓝色、红色喷泉,知B、C均易溶于水,其水溶液分别为碱性和酸性,B为NH3,C为HCl,A为NH4Cl。答案：(1)NH4Cl
(2)使湿润的红色石蕊试纸变蓝或与蘸有浓盐酸的玻璃棒接触
时产生白烟
(3)产生大量白烟
(4) +OH- NH3↑+H2O
(5)【变式备选】利用如图所示的装置,可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。(已知HCl极易溶于水且能快速溶解)(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象,烧瓶Ⅰ中不产生“喷
泉”现象,其操作方法是___________。
(2)若先打开a、c活塞,再挤压胶头滴管,在烧瓶Ⅱ中可观察到
的现象是_______________。
(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关,在烧瓶Ⅰ中产生“喷
泉”现象,烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象,其操作方法是____
__________________________________________________。【解析】(1)若在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象,应该关闭c,打开a和b,挤压装有水的胶头滴管即可。
(2)若先打开a、c活塞,再挤压胶头滴管,则氯化氢气体会和氨气混合发生反应,产生白烟。
(3)可在(2)基础上,关闭a,打开b即可。
答案:(1)挤压装有水的胶头滴管,打开a、b活塞
(2)产生白烟
(3)挤压装有水的胶头滴管后,打开a、c活塞,然后再关闭a,打开b类型二 实验室制取氨气
【典例】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)请在下面的方框中画出实验室制氨气装置简图。(3)下列气体能用排水法收集的是________(填选项编号;下同),能用排空气法收集的是________。
a.NH3 b.NO c.NO2
(4)写出检验氨气已收集满试管的操作方法_________。
(5)已知NH3极易溶于水,而难溶于有机溶剂CCl4。下列装置中不适宜做NH3尾气吸收装置的是________。【解题指南】解答本题注意以下2点:
(1)实验室制备氨气时试管口略向下斜;
(2)氨气的尾气吸收应注意防倒吸。
【解析】(1)是复分解反应:相互交换成分,然后NH3·H2O受热分解。注意加热符号(△)。
(2)制取O2是加热固体,制取NH3也是加热固体,故可采用制O2装置制取NH3。但收集方法不同,NH3易溶于水,只能用向下排空气法收集。由于NH3有毒,故还要采取尾气处理装置——用湿棉团或蘸有稀硫酸的棉团即可。(3)NO与空气中的O2反应,不能用排空气法收集;NH3和NO2易溶于水且与水反应,不能用排水法收集。
(4)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。
(5)选C。A、D装置中倒置的漏斗和干燥管均有较大的体积,可防止倒吸;B中NH3不溶于CCl4,也可防止倒吸;C中NH3直接通入水中,由于NH3极易溶于水,所以易引起倒吸。答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)如图
(3)b a、c
(4)用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口
(5)C【方法规律】常见气体防倒吸的装置
实验室中气体通入液体中时应注意防倒吸,防倒吸的原理基本是一致的,就是依靠重力的作用,使上升的液体因自重而回落到容器中,常见的装置如图:【名师点评】解答本题要注意以下2点:
(1)强调实验室制备气体发生装置、收集装置、尾气吸收装置选择时应注意的问题;
(2)讲清楚倒吸的原理并列举常见的防止倒吸的装置。 【变式训练】某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是______。
A.将氯化铵固体加热分解
B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C.将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是________。(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据,下列性质与收集方法无关的是________。
①密度 ②颜色 ③溶解性
④热稳定性 ⑤与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是
____________,集气的原理是________。【解析】本题主要考查氨气的实验室制法。
(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;如果将氢氧化钠加入到浓氨水中来制得大量氨气,所需氢氧化钠的量较多,并且浓氨水中所含水较多,若反过来,即将浓氨水滴入氢氧化钠固体中就很容易制得NH3;氨气极易溶于水,若用稀溶液制取,产量较少。
(2)根据所给试剂看,不需要加热。
(3)收集气体可采用排空气法(密度相差较大、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。
(4)氨气极易溶于水,采用向下排空气法收集。答案:(1)B (2)C (3)②④
(4)d 利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集到氨气【变式备选】实验室制取干燥的氨气,下列方法中适合的是
( )
A.加热NH4Cl,气体用P2O5干燥
B.N2+3H2 2NH3,气体用烧碱干燥
C.加热浓氨水,气体用碱石灰干燥
D.NH4Cl和消石灰混合加热,生成的气体用无水氯化钙干燥
【解析】选C。A项生成氨气和杂质氯化氢;B项反应条件是高温、
高压、催化剂,实验室不方便制取,且反应为可逆反应,产物不
纯。D项,无水氯化钙不能干燥氨气。类型三 铵盐的检验
【典例】(2013·渭南高一检测)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【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)该氮肥受热易分解;
(2)能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。
【解析】选A。因产生的两种气体一种为NH3,一种为CO2,故A、C符合,而加入BaCl2溶液后,无明显变化,C选项与BaCl2反应会产生白色沉淀,所以氮肥的主要成分为NH4HCO3。【方法规律】物质检验的方法
(1)一看:看物质的颜色、状态等。
如区分CuSO4溶液和Na2SO4溶液可根据其颜色;区分Na2CO3和CaCO3可根据其溶解性。
(2)二嗅:闻物质的气味。
如区分无色气体O2和NH3时,可以用闻气味的方法,O2是没有气味的气体,而NH3是有刺激性气味的气体。(3)三实验:利用化学方法检验物质的存在。
如区别盐酸、NaOH溶液和NaCl溶液,可用紫色石蕊试液。
根据离子表现的特征及与其他物质反应现象的不同,检验离子
的方法主要归纳为三类:
①使溶液呈现特殊颜色:如Fe3+、Cu2+等;
②生成气体:如 、 等;
③生成沉淀:如Cl-、 等。【变式训练】一种盐X与氢氧化钠共热,可放出无色气体Y,Y经一系列氧化后再溶于水可得Z溶液,Y和Z溶液反应又生成X,则X可能是下列中的( )
A.(NH4)2SO4 B.NH4NO3
C.NH4Cl D.NH4HCO3
【解析】选B。选项中都为铵盐,与氢氧化钠共热,都可放出无色气体NH3,NH3经一系列氧化后再溶于水可得HNO3溶液,NH3和HNO3溶液反应生成NH4NO3。【变式备选】某溶液中可能含有 、Ba2+、Fe3+、Ag+、
OH-、 、 中的某几种(H2O电离产生的H+、OH-不予考
虑)。现用该溶液做以下实验：
①取此溶液少许，加入足量盐酸，无明显现象；
②另取溶液少许，加入足量浓NaOH溶液，有红褐色沉淀生成；
③将②中沉淀过滤，取滤液微热，有无色、有刺激性气味气体
放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
由此推断，该溶液中肯定有_____离子，肯定无______离子。【解析】溶液中加入足量盐酸，无明显现象说明无Ag+和
，加入足量浓NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，说明含
Fe3+，滤液微热有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体氨气产
生说明含 ， 与OH-不共存，说明无OH-，溶液呈电中
性，则一定含 ，Ba2+不能与 共存，一定没有。
答案： 、 、Fe3+
Ba2+、Ag+、OH-、 1.(双选)有关氨气的性质的叙述正确的是 ( )
A.氨气不能在空气中燃烧
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+==== 中氨失去电子被氧化
【解析】选A、B。氨气不能燃烧;氨气只有遇到挥发性的酸才
能产生白烟;反应NH3+H+==== 不是氧化还原反应。2.(2013·南阳高一检测)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.该实验说明氨气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气溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
D.用氯气代替氨气,利用此装置也可进行喷泉实验
【解析】选D。A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验;B项,氨水呈碱性,能使酚酞试液变红色;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,烧杯中的水沿导管迅速向上流动,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。3.只能用排空气法收集的气体是( )
A.NO B.NH3 C.H2 D.O2
【解析】选B。由于NH3极易溶于水,所以NH3只能用排空气法收集,NO只能用排水法收集;H2和O2既可用排水法收集,也可用排空气法收集。4.下面关于铵盐的叙述中不正确的是( )
A.常温下,都是易溶于水的晶体
B.可用作氮肥
C.热稳定性差,加热分解时一定产生NH3和酸
D.跟强碱共热时,有氨气放出
【解析】选C。铵盐均易溶于水,均可作氮肥,均可与强碱反应产生氨气,均可受热分解,但是受热分解不一定会产生氨气。5.请回答下列有关氨气的问题:
(1)写出用固体Ca(OH)2和NH4Cl晶体反应制取氨气的化学方程式:_______________。
(2)实验室收集氨气应使用__________法,要得到干燥的氨气可选用_______________作干燥剂。检验氨气是否收集满的方法是___________。(3)下列有关氨水的说法正确的是________。
A.氨水是弱电解质
B.浓氨水敞口久置,浓度变小
C.分别蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近有白烟产生
D.浓氨水用磨口玻璃塞的细口瓶盛装
(4)通常用于证明氨气极易溶于水的实验是______________;
氨气溶于水显碱性,其原理是(用方程式表示)________。
(5)氨的催化氧化反应化学方程式是________。【解析】本题综合考查了NH3的制备、检验及性质。氨水是混
合物,既不是电解质又不是非电解质;浓氨水具有挥发性,敞口
放置,浓度变小;浓硫酸不具有挥发性,不能与蘸浓氨水的玻璃
棒产生白烟;氨水显碱性,应用橡胶塞的试剂瓶盛装。
答案:(1)2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)向下排空气 碱石灰 在试管口用湿润的红色石蕊试纸
检验,若试纸变蓝,证明氨气已集满
(3)B
(4)喷泉实验
(5) 4NH3+5O2========4NO+6H2O高温、高压
催化剂实验室制取氨气并验证氨气性质的实验探究
如图是实验室制取氨气示意图。某化学实验小组同学认为利用上述装置制取的氨气不够干燥,不利于进行后续的喷泉实验,于是进行了改进以制备干燥氨气,并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请完成以下探究问题:
(1)请思考①装置和常用装置的主要区别在哪里?有什么优点?
提示:主要区别是在收集氨气装置之前安装了一个干燥管。主要优点是可以制得干燥纯净的氨气,为下一步利用喷泉实验验证氨气极易溶于水打下基础。
(2)利用②收集氨气时,请你选择氨气的进气口。
提示:由于收集氨气应该用向下排空气法,所以应该从a口进气。
(3)该小组同学收集满氨气后利用②中的烧瓶进行喷泉实验,发现②中产生了红色喷泉,说明氨气具有的性质是什么?
提示:说明氨气极易溶于水,且与水反应生成的物质显碱性。(4)在常温下将氨气和氯气同时通入装置③混合即发生反应,生成某单质气体并产生白烟。试推断反应产物并写出反应的化学方程式。
提示:有白烟生成,说明产物中有NH4Cl,说明Cl2被还原,则NH3应该被氧化为N2,反应的化学方程式为8NH3+3Cl2====N2+6NH4Cl
(或2NH3+3Cl2====N2+6HCl,NH3+HCl====NH4Cl)。(5)若从装置③中间导管处逸出的尾气中含有少量Cl2,为防止污染环境应该如何操作?
提示:为防止氯气污染环境,可以将氯气通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶。课件48张PPT。第3课时 硝酸 人类活动对氮循环
和环境的影响1.掌握硝酸的物理性质和化学性质。
2.了解人类活动对氮循环的影响,知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题。
3.了解如何减少氮氧化物的排放,树立环境保护意识。一、硝酸
1.物理性质其中________的浓硝酸称为发烟硝酸①。无液刺激性易95%以上2.化学性质
(1)酸的电离方程式为：_____________________。
(2)不稳定性：
①不稳定性：浓硝酸受热或见光易分解，化学方程式为：
_____________________________________。
②保存方法：保存在_____试剂瓶里，放置在_______。4HNO3========4NO2↑+O2↑+2H2O受热或见光棕色阴凉处(3)强氧化性(用化学方程式表示):4HNO3(浓)+Cu====
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O8HNO3(稀)+3Cu====
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O4HNO3(浓)+C CO2↑+
4NO2↑+2H2O二、人类活动对氮循环和环境的影响
1.含氮物质的来源
(1)_________的燃烧。
(2)植物体的焚烧。
(3)土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
(4)工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。化石燃料2.危害
(1)氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生___________。
(2)与水反应生成硝酸和亚硝酸③,形成_____。
(3)工业废水和农业废水排放造成水体_________。
3.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
(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。
(3)保护森林,植树绿化,以促进全球氮的良性循环。光化学烟雾酸雨富营养化【思考辨析】
1.判断正误
(1)常温下,浓硝酸可以使铁和铝发生钝化而不反应。( )
分析:浓硝酸使铁和铝钝化的过程实际上就是浓硝酸的强氧化
性将铁和铝的表面氧化形成了一层致密而坚固的氧化膜的过程,
而此过程正是铁和铝与浓硝酸反应的过程。
(2)汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物是产生光化学烟雾的
元凶。( )
分析:汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物能发生反应生成光
化学烟雾。×√(3)氮氧化合物也可以形成酸雨。( )
分析:氮氧化合物也可与水反应产生硝酸或亚硝酸,从而形成酸
雨。
(4)实验室中可以用锌与稀硝酸反应制取氢气。( )
分析:硝酸具有强氧化性,与金属反应不产生氢气。×√2.问题思考
(1)用两根玻璃棒分别蘸取浓硝酸和浓氨水,相互靠近时,会有什么现象,原因是什么?
分析:会有白烟生成。因为浓硝酸和浓氨水均易挥发,当二者靠近时,挥发出的硝酸与氨化合生成NH4NO3固体。看到的现象就是有白烟生成。(2)纯净的浓硝酸应是无色的,而实验室中的浓硝酸却略带黄色,原因是什么?如何去除黄色呢?
分析:浓硝酸常显黄色是因为HNO3分解生成NO2溶于HNO3中。去掉黄色的方法是通入少量O2(空气),使其发生反应:4NO2+O2+
2H2O====4HNO3。【知识链接】
①发烟硝酸
95%以上的浓硝酸,由于强烈的挥发性,不断地有气体从溶液中向外逸出,就像有烟冒出一样,故称为发烟硝酸。
②钝化
钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态,而延缓金属的腐蚀速度的方法。即在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的氧化物薄膜。③亚硝酸及亚硝酸盐
亚硝酸(HNO2)是一种无机弱酸,不稳定易分解,既具有氧化性,又具有还原性。亚硝酸盐对人体健康的损害不亚于农药,易诱发糖尿病,对肾脏造成的损害也十分严重。亚硝酸盐进入人体内易与蛋白质类物质结合,生成致癌性极强的亚硝胺类物质。硝酸的强氧化性
硝酸无论浓稀均具有强氧化性,主要是由于硝酸中的+5价的氮元素具有很强的得电子能力。其主要表现为:能将大多数金属(除Au、Pt之外)溶解、能与很多非金属反应以及与某些还原性化合物发生反应。1.浓硝酸
(1)金属单质:浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NO2。
①与不活泼金属单质
2HNO3(浓)+Ag====AgNO3+NO2↑+H2O
4HNO3(浓)+Cu====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②铁和铝常温下遇浓硝酸钝化,钝化是化学变化。
(2)非金属单质:浓硝酸在加热情况下能与非金属单质反应,本
身被还原为NO2,非金属单质一般被氧化成氧化物或酸。
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O2.稀硝酸
稀硝酸常温下与绝大多数金属单质反应生成的气体主要是NO,但不产生氢气。
(1)稀硝酸与铜反应:
8HNO3(稀)+3Cu====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。(2)稀硝酸与铁反应:【知识备选】硝酸与某些还原性化合物的反应 【学而后思】
(1)硝酸与铜反应时,硝酸体现了哪些性质?
提示:硝酸体现了氧化性和酸性。硝酸被还原成氮的氧化物体现了氧化性,与金属结合成硝酸盐体现了硝酸的酸性。
(2)浓硝酸与稀硝酸哪个氧化性强?
提示:浓硝酸氧化性强。一种物质氧化性的强弱取决于其得电子能力的强弱,与同一种还原剂(如铜)反应时,浓硝酸反应更剧烈,更容易得电子,氧化性更强。类型一 硝酸性质
【典例】在浓硝酸中放入铜片:
(1)开始反应的化学方程式为________________________,
实验现象为:______________________________________。
(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的化学方程式为______
_________________________________________________。(3)某同学记录了有关硝酸的事实,这些事实分别表现了硝酸的哪些性质?请填在后面的括号中。
①久置的硝酸显黄色。( )
②铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸。( )
③铜片放入硝酸中,溶液变蓝,有气体产生。( )
④碳单质放入热的浓硝酸中产生大量的红棕色气体。( )
⑤浓硝酸敞口放置在空气中,质量会减少。( )
【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)硝酸浓度改变时,反应产物亦会改变。
(2)熟练掌握硝酸的性质即不稳定性、挥发性、强氧化性等。【解析】(1)在浓硝酸中放入铜片,开始时的反应为:
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
(2)铜跟浓硝酸反应时,硝酸浓度不断减小,故最后阶段发生的反应为3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
(3)①久置的硝酸显黄色表现了硝酸的不稳定性;
②铝制、铁制容器常温下盛放浓硝酸主要是由于硝酸具有强氧化性使铁、铝钝化,体现了硝酸的强氧化性;
③铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性和酸性;
④碳单质与硝酸的反应主要体现了硝酸的强氧化性;
⑤浓硝酸敞口放置质量减少主要体现了硝酸的易挥发性。答案:(1)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
铜片逐渐溶解,溶液逐渐变蓝色,有红棕色气体产生
(2)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)①不稳定性 ②强氧化性 ③酸性、强氧化性
④强氧化性 ⑤易挥发性【名师点评】讲解本题要注意以下3点:
(1)HNO3的强氧化性是教学的重点和难点。
(2)讲清如何正确把握题中的有效信息。
(3)巩固对硝酸化学性质的掌握,包括硝酸的不稳定性、强氧化性、酸性等,重点是硝酸的强氧化性。【互动探究】在上题第(2)问中,待反应停止后,再加入适量的
稀硫酸,又会观察到怎样的现象?为什么?
提示:铜又开始溶解,同时有气体产生。反应停止后,反应体系
中有Cu、Cu2+、 ,加入稀硫酸后,H2SO4电离出H+, 在
酸性条件下具有强氧化性,故铜又溶解,同时有气体产生。【变式备选】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。装置如图所示:(1)将A中分液漏斗的活塞打开。
(2)将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热。
(3)将F内的空气推入E中。
回答下列问题:
(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)之后,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】首先利用A装置中产生的CO2将整套装置中的空气赶出创造无氧环境,然后铜与稀硝酸反应产生NO,利用E、F装置进行探究,C装置作用在于验证装置中空气是否已排净,D装置进行尾气吸收,整套装置设计合理,验证效果好。答案:(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽,以排除对Cu
与稀硝酸反应生成的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为无色,溶液变为蓝
色
3Cu+8H++ ====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NO2等尾气,防止污染大气类型二 硝酸反应的有关计算
【典例】(2013·宁德高一检测)9.7 g Cu和Zn的合金与足量的
稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为
2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,此
时溶液中 的浓度为( )
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1【解题指南】解答本题应注意以下2点:
(1)弄清溶液中 的来源。
(2)可用守恒法解题。
【解析】选B。n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为
0.1 mol×3=0.3 mol,n(Cu+Zn)=0.3 mol÷2= 0.15 mol,
n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]= 0.15 mol,其中所含n( )=
0.3 mol,溶液的c(HNO3)=c(H+)=0.1 mol·L-1,其中含
n( )=0.1 mol,溶液中 的总浓度为0.4 mol·L-1。【名师点评】讲解本题要注意以下2点:
(1)硝酸与金属反应的有关计算比较典型,应在掌握硝酸性质的基础上让学生熟练掌握。
(2)守恒法在化学计算中的应用较难掌握,应详细讲解。【互动探究】(1)题中参加反应的HNO3的物质的量是多少?
提示:n(HNO3)还原=n(气体)= 0.1 mol,
n(HNO3)未还原=2{n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]}=0.3 mol,参加反应
的HNO3的物质的量为0.4 mol。
(2)若题干中,该合金与浓硝酸反应后,还原产物只有NO2,且在
标准状况下体积为2.24 L,此时c( )又为多少?
提示:若气体为NO2,则转移电子的物质的量为0.1 mol×1=
0.1 mol,n(Cu+Zn)=0.05 mol, 的总浓度为
(0.05×2+0.1)mol/1 L=0.2 mol·L-1。【变式训练】物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应,若硝酸
被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还
原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A. 1∶4 B.1∶5
C. 2∶3 D.2∶5
【解析】选A。设2 mol Zn参与反应,因Zn无剩余,则最终生成
了2 mol Zn(NO3)2,显然含有4 mol ,这部分是没有参与氧
化还原反应的HNO3,根据得失电子守恒有:2×n(Zn)=
n(HNO3)×4,则n(HNO3)=1 mol,即有1 mol HNO3被还原。【变式备选】1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中,Cu完全溶解,
生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下672 mL气体,将盛
有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的O2,
恰好使气体完全溶于水,则通入O2的体积为( )
A.504 mL B.336 mL
C.224 mL D.168 mL
【解析】选B。反应本质为Cu→Cu2+,NOx+O2+H2O HNO3
即Cu失电子数等于O2得电子数,则有:
V(O2)= 。1.实验室不需要用棕色试剂瓶保存的试剂是( )
A.浓硝酸 B.硝酸银
C.氯水 D.氨水
【解析】选D。由于浓硝酸、硝酸银、氯水见光均易分解,所以三者均须用棕色试剂瓶盛放,答案选D。2.下列对于硝酸的认识,正确的是( )
A.露置于空气中,溶液浓度会增大
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.硝酸可氧化Fe2+
D.铁或铝与浓硝酸不反应
【解析】选C。硝酸易挥发,露置于空气中,溶液浓度会减小;铜与硝酸的反应无单质生成,不属于置换反应;硝酸具有强氧化性可氧化Fe2+;铁或铝遇浓硝酸钝化,不是不反应。3.(2013·菏泽高一检测)一定量的Cu和1 mol·L－1的稀硝酸反
应，如果 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】选D。由Cu与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋
====3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，当 浓度下降
0.2 mol·L－1时，c(H＋)下降0.8 mol·L－1。4.若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量是( )
A. 0.4 mol B. 0.65 mol
C. 0.2 mol D. 0.25 mol
【解析】选B。n(HNO3)还原=n(气体)=5.6 L/22.4 L·mol-1
=0.25 mol,n(HNO3)未还原=2n[Cu(NO3)2]=2×
12.8 g/64 g·mol-1=0.4 mol,参加反应的HNO3的物质的量为0.65 mol。5.(2013·广州高一检测)将黑色固体单质甲加热至红热,投入到黄色的溶液乙中,剧烈反应产生混合气体A,A在常温下不与空气反应,根据下列变化填空:(1)甲是________,乙是________,丙是________。
(2)混合气体A的主要成分是_______________。
(3)丙与溶液C反应的化学方程式是__________。
(4)若将32.0 g丙跟一定量的C的浓溶液反应,丙消耗完时,共产生13.44 L(标准状况)气体。则所消耗C的物质的量为______。【解析】由反应③,可推测单质丙为单质铜,则溶液C为稀硝酸,
进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至红热,投入到
黄色的溶液乙中,剧烈反应产生混合气体A,得知A为CO2与NO2的
混合气体,B为NO,甲为C,乙为浓硝酸。
(4)n(Cu)= =0.5 mol,
n(气体)= =0.6 mol。
利用氮元素守恒,消耗硝酸的物质的量为:
n(HNO3)=2n(Cu)+n(气体)
=2×0.5 mol+0.6 mol=1.6 mol答案:(1)C 浓硝酸 Cu (2)CO2与NO2
(3)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(4)1.6 mol木炭与浓硝酸反应的实验探究
如图所示是进行木炭与浓硝酸反应,并检验生成的气体的实验装置,它具有无污染、现象明显的特点。(1)请思考:实验中具支试管A内有什么现象?写出有关反应的化
学方程式。
提示:木炭保持红热状态,试管内有红棕色气体生成。
C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O。
(2)请思考:试管B内的澄清石灰水会出现什么现象?水湿棉花处
发生什么反应?
提示:木炭与浓硝酸反应产生的CO2通入澄清石灰水中变浑浊,
水湿棉花处发生反应3NO2+H2O====NO+2HNO3。(3)反思与讨论:若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水,溶液能否变浑浊?
提示:木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2,NO2溶于水生成HNO3,HNO3为强酸,所以不会生成CaCO3。
(4)请讨论:某学生在实验临近结束时,发现滴管中的浓硝酸难以滴下,为什么?若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全,如何操作最简单?
提示:实验临近结束时,试管B中压强增大,使滴管中的浓硝酸难以滴下。可以摇动试管B,使上部的气体溶于澄清石灰水,使试管B中压强减小,滴管中的浓硝酸可以顺利滴下。课件34张PPT。第3节 硫的转化
第1课时 自然界中的硫1.了解硫元素在自然界中的转化、含硫元素的物质在自然界中的存在以及含硫物质的主要来源。
2.掌握硫单质的物理性质和化学性质。一、自然界中硫的转化
1.硫元素在自然界中的存在化合硫黄2.自然界中不同价态硫元素之间的转化H2SSO2SO3CaSO4·2H2ONa2SO4·10H2O二、认识硫单质
1.硫的同素异形体
硫单质俗称_____,同素异形体常见的有斜方硫、_______。
2.物理性质硫黄单斜硫不溶微溶易溶3.化学性质
硫单质的化合价是0价,处于中间价态,既可以被氧化又可以被还原。4.用途
主要用于制造硫酸、化肥、火柴、杀虫剂等,还用于制造火药、烟花爆竹等。Fe+S FeS S+O2 SO2 【思考辨析】
1.判断正误
(1)硫元素在自然界中只能以化合态存在。( )
分析:硫元素在自然界中既能以游离态存在,又能以化合态存在。
(2)硫单质与氢气反应时,硫单质体现了还原性。( )
分析:硫单质与氢气反应生成硫化氢,硫元素化合价降低,硫单
质体现了氧化性。××(3)硫单质与铁反应不能直接生成硫化铁。( )
分析:硫与铁反应只能生成硫化亚铁。
(4)若试管上沾有硫单质,可用水清洗干净。( )
分析:硫不溶于水,可用二硫化碳清洗。×√2.问题思考
(1)Cl2和S的氧化性谁的更强?
分析:2Fe+3Cl2 2FeCl3,Cu+Cl2 CuCl2,Fe+S
FeS,2Cu+S Cu2S,铁、铜为变价金属,当与Cl2反应时,均
显示较高价态;而与S反应时,均显示较低价态。所以可以得出
Cl2的氧化性比S的强。
(2)从化合价角度分析硫单质为什么既有氧化性又有还原性?
分析:硫单质中硫元素的化合价为0价,处于中间价态,既能被氧
化,又能被还原,因此硫单质既有氧化性又有还原性。【知识链接】
①硫酸钠
又名无水芒硝,白色、无臭、有苦味的结晶或粉末,有吸湿性。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂等。
②二硫化碳
无色或淡黄色透明液体,有刺激性气味,易挥发,不溶于水,溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。硫单质的氧化性和还原性
硫元素的常见化合价有-2、0、+2、+4、+6,硫单质中硫元素化
合价为0,在氧化还原反应中化合价既能升高又能降低,硫单质
既有氧化性又有还原性。
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+O2 SO2。2.表现氧化性
硫与还原性较强的物质反应时,得电子,化合价降低,被还原,表现氧化性。
(1)金属单质:S+Fe FeS
S+2Cu Cu2S
硫与变价金属反应时生成低价的金属硫化物。
(2)氢气:S+H2 H2S
(3)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+3C K2S+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+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O。【知识备选】铁与非金属单质反应的比较
(1)氯气:铁丝在氯气中燃烧生成红棕色的烟,反应方程式为
2Fe+3Cl2 2FeCl3
(2)氧气:铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色的四氧化三铁,
反应方程式为3Fe+2O2 Fe3O4(3)硫:铁与硫单质反应生成硫化亚铁反应方程式为
S+Fe FeS
结论:氧化性:Cl2>O2>S
氯气氧化性最强,与变价金属单质反应生成高价金属氯化物;而
硫氧化性最弱,与变价金属反应时生成低价的金属硫化物;氧气
的氧化性介于氯气与硫单质之间。【学而后思】
(1)铁与氯气反应时,若铁过量能生成氯化亚铁吗?
提示:不能。铁与氯气反应时,无论铁少量或过量,产物只有氯化铁。
(2)向硫与铁反应后的固体物质中滴加盐酸,会产生什么现象?
提示:硫与铁反应后的固体物质硫化亚铁与盐酸反应方程式为FeS+2HCl====FeCl2+H2S↑。反应现象为溶液变浅绿色,产生有臭鸡蛋气味的气体。类型 硫的性质
【典例】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
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【解题指南】解答本题注意以下2点:
(1)氧化剂和还原剂的判断应根据化合价的变化判断。
(2)质量守恒的适用条件。
【解析】选A。B项,铜与硫反应生成Cu2S;C项,硫与非金属H2反
应时作氧化剂,与非金属O2反应时作还原剂。D项,Fe与S反应时
Fe + S FeS
56 32 88
2.8 g 1.6 g 4.4 g
即5.6 g铁与1.6 g S反应时铁过量,反应后得到混合物。【互动探究】
(1)硫与金属反应时,硫一定作氧化剂吗?
提示:金属元素只有正价,没有负价,硫与金属反应时,金属一定被氧化,硫一定作氧化剂。
(2)上述D项反应中转移电子的物质的量是多少?
提示:1.6 g S完全反应,硫元素从0价降低到-2价,转移电子的物质的量为(1.6 g×2)/32 g·mol-1=0.1 mol。【名师点评】解答本题时注意以下2点:
(1)强调硫的氧化性较弱;
(2)讲清过量计算的有关计算步骤和注意问题。【变式训练】对于反应:3S+6KOH====2K2S+K2SO3+3H2O,下列说法中正确的是( )
A.硫是氧化剂,KOH是还原剂
B.反应中共转移8 mol电子
C.还原剂和氧化剂质量比是2∶1
D.氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶2【解析】选D。从化学方程式看,反应中只有硫元素的化合价变化,硫既是氧化剂又是还原剂;3 mol S中有2 mol化合价降低,
1 mol化合价升高,还原剂和氧化剂质量比是1∶2,氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶2;3 mol S反应时生成1 mol K2SO3,转移4 mol电子。1.(2013·龙岩高一检测)下列关于硫的叙述正确的是( )
A.硫的非金属性较强,所以只能以化合态存在于自然界中
B.硫单质有多种同素异形体,常见的有斜方硫和单斜硫
C.在标准状况下,1 mol硫单质的体积约为22.4 L
D.硫在空气中燃烧时,火焰呈明亮的蓝紫色
【解析】选B。硫在自然界中既有游离态又有化合态;在标准状况下,S为固体,不能用气体摩尔体积计算;S在空气中燃烧时,火焰呈微弱的淡蓝色,在氧气中燃烧时火焰呈明亮的蓝紫色。2.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】选A。硫与铁、氢气及铜反应时,硫都得到电子生成-2价的硫的化合物,表现氧化性,只有硫与氧气反应生成的SO2中硫显+4价,表现还原性,故正确答案为A。3.(双选)下列关于硫的叙述中,正确的是( )
A.硫在自然界中既有化合态又有游离态
B.硫是一种黄色、能溶于水的晶体
C.硫在空气中燃烧生成二氧化硫
D.硫在纯氧中燃烧生成三氧化硫
【解析】选A、C。硫在自然界中既有化合态,也有游离态,A项正确;硫不溶于水,B项错;硫在空气中或纯氧中燃烧只生成SO2,不生成SO3,C项正确,D项错误。4.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】选D。S与O2、Cu反应分别生成SO2和Cu2S,Fe与Cl2反应生成FeCl3,N2与O2反应生成NO。5.实验室用如图所示的装置验证硫与铜的反应。
(1)将硫粉加热至沸腾后,然后把
一束用砂纸擦亮的铜丝伸入硫蒸
气中,可以观察到的现象是_____,
反应的化学方程式为_______。(2)实验结束后,试管中附着的硫常用热的NaOH溶液洗去,其反
应方程式为6NaOH+3S 2Na2S+Na2SO3+3H2O,在此反应中硫表现的性质是________。
A.氧化性
B.还原性
C.既有氧化性又有还原性
D.既无氧化性又无还原性【解析】(1)铜与硫在加热时反应生成黑色的Cu2S,因此可以观
察到铜丝在硫蒸气中燃烧,生成黑色固体,反应的化学方程式为
2Cu+S Cu2S。
(2)从硫元素的化合价分析,硫元素的化合价既有降低也有升高,
因此硫在此反应中表现的既有氧化性又有还原性。
答案:(1)铜丝在硫蒸气中燃烧,生成黑色固体
2Cu+S Cu2S
(2)C探究铁与硫反应后铁元素的化合价
某同学为了证明铁和硫反应产物中铁的化合价,下面是该同学设计的实验过程的一部分:请回答以下问题:
(1)混合粉末A中要使硫粉过量,原因是什么?
提示:防止因铁粉过量而使滤渣C中含铁粉,与H2SO4反应生成
Fe2+干扰实验。
(2)请思考反应在“惰性气体环境中”进行的原因是什么?
提示:防止环境中的O2将S、Fe氧化。
(3)操作①是用灼热的玻璃棒点触混合粉末,反应即可持续进行,
说明什么问题?
提示:硫和铁粉反应是放热的,放出的热量足以维持反应的进行。(4)操作③稀硫酸煮沸的目的是什么?
提示:防止硫酸中溶解的氧气氧化Fe2+。
(5)为证明产物中铁的价态,对D溶液应做怎样的操作?
提示:向D溶液中加入煮沸的KSCN溶液,看是否变为红色。课件78张PPT。第2课时 实验室里研究不同价态硫元素间的转化 酸雨及其防治1.掌握二氧化硫的性质。
2.掌握浓硫酸的性质,特别是其强氧化性。
3.了解硫及其化合物在生产生活中的应用,体会应用过程中的环境问题。
4.了解酸雨的危害,能够提出减少向大气中排放二氧化硫的措施。一、实验室不同价态的硫之间的相互转化
1.硫元素不同化合价之间的相互转化氧化 还原 2.硫转化过程中涉及的重要化合物
(1)二氧化硫:
①物理性质:大易②化学性质:③用途:制硫酸、漂白剂、消毒剂、防腐剂。SO2+2H2S====3S↓+2H2O2SO2+O2 2SO3SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl褪色恢复红色不稳定的无色物质(2)硫酸的化学性质:
①强氧化性:
a.钝化:常温下,浓硫酸能使铁、铝表面形成一层____________,
从而阻止浓硫酸与铁、铝继续反应。
b.与金属反应:
与铜反应的化学方程式:
____________________________________。
现象:____________________________________________。致密的氧化膜Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O产生有刺激性气味的无色气体,溶液稀释后呈蓝色c.与非金属反应:
与碳反应的化学方程式:
___________________________________。
现象:_________________。
②吸水性:浓硫酸能吸收物质中存在的水分,常用作干燥剂。
③脱水性:浓硫酸能将有机物中的氢、氧原子以2∶1的比例脱去形成H2O。C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O产生大量无色气体(3)应用——工业制备硫酸:
①硫黄燃烧生成SO2
S+O2 SO2
②SO2在V2O5作催化剂的条件下与O2发生反应:
2SO2+O2 2SO3。
③用浓硫酸吸收(浓硫酸里的水起作用):
SO3+H2O====H2SO4。二、酸雨及其防治
1.酸雨③的形成
形成酸雨的主要物质:___________和_________。
(1)空气中二氧化硫的主要来源:煤和石油等化石燃料的燃烧。
(2)二氧化硫形成酸雨的主要反应:
①_________________________;
②_____________________;
③_____________________;
④_____________________。氮的氧化物二氧化硫2SO2+O2 2SO3SO3+H2O====H2SO4SO2+H2O H2SO32H2SO3+O2====2H2SO42.酸雨的危害3.酸雨的防治
(1)从实际情况出发,控制酸性物质排放。
(2)从根本上解决问题,改变能源结构,开发利用氢能、风能、太阳能等清洁能源。【思考辨析】
1.判断正误
(1)硫化氢中硫元素化合价处于最低价态,所以硫化氢只具有还
原性。( )
分析:硫化氢中的H+具有氧化性,S2-具有还原性。
(2)二氧化硫有漂白性,可使石蕊溶液褪色。( )
分析:二氧化硫有漂白性,但不能使石蕊溶液褪色,二氧化硫溶
于水显酸性,使石蕊溶液显红色。××(3)常温下浓硫酸可与铜反应生成硫酸铜、二氧化硫和水。
( )
分析:常温下浓硫酸与铜不反应,只有在加热条件下才反应。
(4)二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色是因为其漂白性。( )
分析:二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色是因为其具有还原性。
(5)煤和石油的燃烧是形成酸雨的主要原因之一。( )
分析:煤和石油的燃烧可产生大量二氧化硫,形成酸雨。×√×2.问题思考
(1)氯气和二氧化硫都可使品红溶液褪色,原理相同吗?
分析:氯气使品红褪色是因为氯气溶于水生成的次氯酸具有强氧化性;而二氧化硫使品红褪色是因为二氧化硫和有色试剂结合成不稳定的无色物质。
(2)浓硫酸作为干燥剂不能干燥哪些气体?
分析:浓硫酸具有酸性,不能干燥碱性气体氨气;浓硫酸还具有强氧化性,不能干燥强还原性气体,如硫化氢等。【知识链接】
①二氧化硫的毒性
极少量时会使呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能受到抑制。少量时会引起咳嗽并刺激眼睛,大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。被吸收进入血液,对全身产生毒副作用,它能破坏酶的活力,从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢,对肝脏有一定的损害。②品红
棕红色晶体,微溶于水,水溶液呈红色,溶于乙醇和酸,可用于蚕丝、腈纶、羊毛等的染色。在高中化学实验中常利用品红的还原性和不稳定性来检验SO2的漂白性。品红还是一种常用的生物染色剂。
③酸雨
指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。又称为酸性沉降,分为“湿沉降”与“干沉降”,前者指所有气状污染物或粒状污染物,随着雨、雪、雾或雹等降水形态而落到地面上,后者指在不下雨的日子,从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。一、二氧化硫和二氧化碳性质的比较
1.物理性质2.化学性质【知识备选】六种区分二氧化硫和二氧化碳的方法
(1)闻气味,有刺激性气味的是二氧化硫,无气味的是二氧化碳。
(2)通入品红溶液,能使品红溶液褪色,且加热后又恢复红色的是二氧化硫,不褪色的是二氧化碳。
(3)通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色的是二氧化硫,无明显现象的是二氧化碳。
(4)分别通入硫化氢的饱和溶液,有淡黄色沉淀生成的是二氧化硫,无明显现象的是二氧化碳。(5)分别通入新制的氯水后,测量溶液的pH,pH较小的是二氧化硫。
(6)分别通入溴水,使溴水褪色的是二氧化硫,不褪色的是二氧化碳。【学而后思】
(1)如何除去二氧化碳中的二氧化硫气体?
提示:可将混合气体通过盛有饱和碳酸氢钠或酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶洗气。
(2)SO2与CO2分别通入CaCl2溶液中的现象有区别吗?通入Ba(NO3)2溶液中呢?
提示:通入CaCl2溶液中都无明显现象;通入Ba(NO3)2溶液中现象有区别,CO2通入Ba(NO3)2溶液中无明显现象,SO2通入Ba(NO3)2溶液中产生白色沉淀。二、浓硫酸的强氧化性和硫酸根离子的检验方法
1.浓硫酸的强氧化性
浓硫酸作氧化剂时,主要是+6价硫得电子而被还原为SO2。
(1)与金属反应:(2)与非金属反应:
例如:S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O
(3)浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律:
①反应要加热,否则不反应;
②还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态的氧化物或含氧酸;
③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;
④浓硫酸与不活泼金属反应时,随着反应的进行,硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止;
⑤H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被浓硫酸氧化。2. 的检验
(1)操作流程：(2)杂质离子的干扰：
①Ag+干扰：先加盐酸酸化能防止Ag+干扰，因为Ag++Cl- ====
AgCl↓。
② 、 、 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
时，必须用强酸酸化(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，一般用BaCl2
溶液，因为在酸性条件下， 、 、SO2等会被溶液中
的 氧化为 ，从而得出错误的结论。【学而后思】
(1)浓硫酸与足量铜在加热条件下反应时,被还原的硫酸与硫酸
的总物质的量有什么关系?
提示:浓硫酸与铜反应时,由方程式2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+
SO2↑+2H2O可得,被还原的硫酸占反应的硫酸的二分之一,但铜
足量时,随着反应的进行,硫酸浓度变小,稀硫酸不能再与铜反
应,所以,被还原的硫酸比硫酸的总物质的量的一半要少。(2)某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液，生成白色沉淀，溶
液中一定含 吗？
提示：不一定。 可被硝酸氧化成 ，溶液中还可能含
；氯化银也是不溶于硝酸的白色沉淀，还可能含Cl-。类型一 漂白剂的漂白原理
【典例】已知盐酸加到品红溶液中,能使品红溶液的红色加深。试推测:
(1)向品红溶液中通入过量SO2的过程中的现象为________;加热后的现象为______________________。
(2)向品红溶液中通入过量Cl2的过程中,观察到的现象为________________,加热后的现象为___________________。
(3)向品红溶液中通入物质的量比为1∶1且足量的SO2和Cl2后现象为________________________。【解题指南】解答本题时要注意以下2点:
(1)SO2的漂白性为加合型,加热后会恢复原色。
(2)Cl2的漂白性为氧化型,加热后不恢复原色。【解析】二氧化硫漂白原理在于能与有机色质结合成无色的不
稳定化合物,加热后,无色不稳定的化合物分解,又恢复原来的
颜色。当向品红溶液中通入过量的SO2,SO2与品红溶液结合成
不稳定的无色物质而褪色,加热无色物质分解又逐渐恢复到原
来的红色。当向品红溶液中通入Cl2,因Cl2+H2O HClO+HCl
生成了盐酸,品红溶液红色加深,因Cl2过量,Cl2与水反应产生
的HClO氧化有色物质而使其褪色,加热后不再恢复红色。当向
品红溶液中通入物质的量比为1∶1的SO2和Cl2时,两者发生以
下反应:Cl2+SO2+2H2O====2HCl+H2SO4,因生成了酸,使品红溶液
颜色加深。答案:(1)品红溶液褪色 品红溶液恢复红色
(2)品红溶液颜色先加深,后褪色 不能恢复成原来的颜色
(3)品红溶液颜色加深【名师点评】讲解本题时应注意以下3点:
1.干燥的氯气实际上不具有漂白性,是氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性;
2.二氧化硫的漂白性具有局限性,不能使酸碱指示剂的颜色褪去,二氧化硫只能使石蕊溶液变红,不能使其褪色。
3.二氧化硫的漂白不具有持久性,受热易恢复原来的颜色。【互动探究】(1)通过上题讨论:如何鉴别二氧化硫和氯气漂白过的品红溶液?
提示:分别加热两者漂白过的品红溶液,若加热后恢复原色,则漂白剂是二氧化硫;若加热后没有明显变化,则通入的是氯气。
(2)将二氧化硫和氯气分别通入到蓝色石蕊溶液中,两者的现象相同吗?
提示:不相同。二氧化硫不能漂白石蕊溶液只能使蓝色石蕊溶液变红;氯气通入蓝色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色。【变式备选】如图所示,在注射器中加入少量Na2SO3晶体,并吸入少量的浓硫酸(以不接触纸条为准)。则下列有关说法正确的是( )
A.蓝色石蕊试纸先变红后褪色
B.沾有KMnO4溶液的滤纸褪色,证明了SO2的漂白性
C.品红试纸褪色,证明了SO2的漂白性
D.沾有酚酞和NaOH溶液的滤纸褪色,证明了SO2的漂白性
【解析】选C。浓硫酸和亚硫酸钠晶体反应产生SO2,A项SO2不漂白石蕊,错误;SO2使KMnO4溶液、NaOH的酚酞溶液褪色,分别表现了SO2的还原性、酸性,所以B、D项错误。类型二 二氧化硫与二氧化碳
【典例】(1)浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是___________。(2)试用下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。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瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用____________________________,
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_______。【解题指南】解答本题要注意以下2点:
(1)二氧化硫的存在能干扰二氧化碳的验证;
(2)导气管管口在洗气瓶中的相对高低。
【解析】(1)浓硫酸有氧化性,加热时氧化性更强,木炭粉有还原性,两者相互反应,浓硫酸被还原成SO2,木炭粉则被氧化成CO2,反应得到的三种气态产物是SO2、CO2和H2O。(2)实验的目的是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是反应发生器;①中有品红溶液,可联想是用来验证SO2;装置③中装有某种水溶液,显然③可用来验证CO2;②是反应管,②可验证水蒸气。由于①、③中装的都是水溶液,气流经过后一定会带出水分,所以必须先用②验证产物中的水蒸气,然后再验证SO2和CO2,不然就不能确定水蒸气一定是反应产物;由于SO2和CO2都能与澄清石灰水反应,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SO2,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瓶中品红溶液褪色,可证明产物中有SO2,C瓶溶液不褪色说明进入C瓶的气体中已没有SO2,从而推断出B瓶的溶液作用是氧化吸收从A瓶出来气体中的全部SO2,因而C瓶溶液的作用是确认此时气流中SO2已被B瓶溶液全部吸收。
(4)因为②是验证水蒸气的,所以其中固体药品必是可与水结合,而且有可观察到明显现象变化的物质,中学生熟悉的是白色无水硫酸铜遇水变蓝,或变色硅胶遇水由蓝色变粉红色。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SO2,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。答案:(1)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)④ ② ① ③
(3)验证产物气流中有SO2 将产物气流中SO2全部氧化吸收 确认产物气流中SO2已被B瓶溶液全部吸收
(4)无水硫酸铜(或变色硅胶) 水蒸气 由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气,所以②必须在①、③之前
(5)澄清石灰水(或其他合理答案) CO2(二氧化碳)【方法规律】仪器的组装与加热顺序
(1)仪器的组装可按下列顺序连接:
气体发生装置→除杂装置→收集装置(或性质验证装置)→尾气
吸收装置。
(2)仪器组装先后顺序:从左至右,先下后上;拆分时顺序相反。
(3)仪器加热顺序:先气体发生装置,再气体反应装置;停止加热
时需撤出末端导管,先停止气体反应装置,再停止气体发生装置。【变式训练】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溶液中,有关实验现象为
________________。
若将SO2持续不断地通入Ba(OH)2溶液中,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,继续通入另一种气体,产生沉淀,则通入的气体可能是________。【解析】(1)SO2或CO2不足时,与Ba(OH)2反应产生沉淀,过量时,沉淀消失。
(2)CO2通入BaCl2溶液,因盐酸的酸性强于碳酸,所以不会产生沉淀,继续通入NH3会与生成的盐酸发生中和反应,会得到BaCO3沉淀。
SO2通入BaCl2溶液,盐酸的酸性强于亚硫酸,所以不会产生沉淀,若继续通入NH3会与生成的盐酸发生中和反应,会得到BaSO3沉淀;若继续通入NO2,NO2与水反应生成HNO3和NO,HNO3有氧化性,会将BaSO3氧化为BaSO4,因此会出现BaSO4沉淀;若继续通入Cl2,Cl2也是氧化剂,SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl,会得到BaSO4沉淀。答案:(1)先有白色沉淀生成,而后白色沉淀消失
SO2+Ba(OH)2====BaSO3↓+H2O
SO2+BaSO3+H2O====Ba(HSO3)2
(2)①B ②B、C、D【变式备选】除去SO2中的SO3并得到纯净的SO2,最好使混合气体通过( )
A.水 B.NaHSO3饱和溶液
C.NaHCO3饱和溶液 D.98.3%浓硫酸
【解析】选D。A、C项均能损失大量SO2;B项可以除去SO3同时SO2也不会大量溶解,但是SO2气体中会含有水蒸气;D项,可以有效地吸收SO3和水蒸气,从而得到纯净的SO2。类型三 硫酸性质
【典例】(2013·榆林高一检测)某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应,用如图所示装置进行有关实验。实验中甲同学将ag铜片和12 mL 18 mol·L-1的浓硫酸放入圆底烧瓶中加热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有一定量的H2SO4和Cu剩余。
请回答:
(1)请写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式:__________。(2)装置E中试管D内盛品红溶液,当C中气体收集满后,D中有可能观察到的现象是______。实验装置E中D有可能造成环境污染,试用最简单方法加以解决(实验用品自选)_______________。装置B的作用是储存多余的气体。当D处有明显现象后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是_____。B中应放置的液体是________(填字母)。
A.饱和Na2SO3溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.浓溴水 D.饱和NaHSO3溶液(3)问题讨论:为什么有一定量的余酸还未能使Cu完全溶解,你认为原因是__________。足量下列药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是________(填字母)。
A.Fe B.BaCl2溶液
C.Ag D.Na2CO3溶液
(4)实验中甲同学向A中反应后溶液中通入一种气体单质,使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液,请问该气体单质是______(填名称),反应的化学方程式是________。【解题指南】解答本题时应注意以下3点:
(1)浓硫酸在反应过程中变稀,不能再与铜反应;
(2)二氧化硫有毒,可用氢氧化钠溶液吸收尾气;
(3)装置B中的液体应不能和二氧化硫反应。
【解析】铜只能与浓硫酸反应,与稀硫酸不反应。二氧化硫可以使品红褪色,可以用氢氧化钠溶液吸收,为防止污染,在试管口用浸有氢氧化钠溶液的棉花团堵住。
B装置的作用是储气,所以应盛放饱和NaHSO3溶液,以降低SO2的溶解度。答案:(1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品红溶液褪色 用浸有氢氧化钠溶液的棉花团塞在试管口 试剂瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升 D
(3)随着硫酸的消耗,浓硫酸的浓度不断减小,稀硫酸与铜不反应 A、D
(4)氧气 2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O【名师点评】讲解本题时应注意以下2点:
1.K关闭后,装置B中的气体不断增多,压强变大,将B中液体压入
长颈漏斗,B中储存气体。使用B中储存的气体时打开K,长颈漏
斗的液体流下,即可将B中气体赶出。
2.证明反应结束后的烧瓶中的确有硫酸剩余时,不能检验其中
所含的 ,因为反应中产物硫酸铜也含有 ,应检验H+。【误区警示】浓硫酸的氧化性认识的三个误区
(1)浓硫酸常温下能使铁、铝钝化,但加热时能反应生成二氧化硫;
(2)钝化不是不反应,是浓硫酸氧化性的体现;
(3)浓硫酸与铜反应时即使铜过量,硫酸也不可能完全反应,因为随反应的进行,硫酸被消耗,且有水生成,硫酸浓度变稀,稀硫酸不能和铜反应。【变式训练】下列叙述或操作正确的是( )
A.浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸无氧化性
B.常温下,浓硫酸能与铝很快反应,放出气体
C.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯中,并不断搅拌
D.浓硫酸与铜的反应中,浓硫酸仅表现强氧化性
【解析】选C。A项,稀硫酸中的H+同样具有氧化性;B项,浓硫酸遇铝会发生钝化,无气体放出;D项,浓硫酸与金属反应时,表现了强氧化性和酸性。 【变式备选】(2013·蚌埠高一检测)下列关于浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
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】选D。浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖碳化,故A错误;浓硫酸在加热条件下可与铜片反应放出二氧化硫气体,故B错误;浓硫酸具有酸性,不能用来干燥碱性气体,具有强氧化性,不能用来干燥HI、HBr、H2S等还原性气体,故C错误;浓硫酸具有强氧化性,常温下能够使铁、铝等金属形成氧化膜而钝化,故D正确。1.(2013·天水高一检测)酸雨给人类带来了种种灾祸,严重破坏地球生命生存的生态环境,下列有关减少或者防止酸雨形成的措施中可行的是( )
①对燃煤进行脱硫;
②对含SO2、NO2等的工业废气进行无害处理后,再排放到大气中;
③人工收集雷电作用所产生的氮氧化物;
④飞机、汽车等交通工具采用清洁燃料,如天然气、甲醇等。
A.①②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④【解析】选C。对燃煤脱硫可减少SO2排放,①可行;对含SO2、NO2等的工业废气进行无害处理可减少酸雨,②可行;人工收集雷电产生的氮氧化物不可行;飞机、汽车等交通工具使用清洁燃料可有效防止氮氧化物排放,④可行。2.下列物质能使品红溶液褪色,且褪色原理基本相同的是( )
①活性炭 ②氯水
③二氧化硫 ④臭氧
⑤过氧化钠 ⑥双氧水
A.①②④⑥ B.①②③⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑤⑥
【解析】选C。物质的漂白性主要有三种原理:一是由于该物质具有强氧化性,如氯水、臭氧、过氧化钠、过氧化氢等;二是由于物质与有机色素结合成不稳定的无色化合物,如SO2;三是由于物质具有很大的比表面积,具有很强的吸附色素的能力,如活性炭。3.(双选)有关硫酸的下列化学反应中,表现硫酸氧化性的是
( )
A.浓硫酸可干燥二氧化硫气体
B.浓硫酸与木炭的反应
C.稀硫酸与锌的反应
D.稀硫酸与纯碱的反应
【解析】选B、C。A项表现了浓硫酸的吸水性;B项表现了浓硫酸的强氧化性;C项,H+得电子,化合价降低,表现氧化性;D项表现了硫酸的酸性。4.(2013·惠州高一检测)在检验 的过程中，下列操作中
正确的是( )
A.先加入稀硝酸，没有产生沉淀且没有气体产生，然后再加硝
酸钡，产生白色沉淀，证明有 存在
B.先加入硝酸钡，产生白色沉淀，然后再加稀硝酸，沉淀不溶
解，证明有 存在
C.先加入稀盐酸，没有产生沉淀且没有气体产生，然后再加氯
化钡，产生白色沉淀，证明有 存在
D.先加入氯化钡，产生白色沉淀，然后再加稀盐酸，沉淀不溶
解，证明有 存在【解析】选C。A项和B项都不能排除 干扰； C项，加入
稀盐酸，没有产生沉淀说明没有Ag+；没有气体产生说明没有
、 ；D项不能排除Ag+干扰。5.检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是( )
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水【解析】选D。解答本题首先要正确理解题意,本题检验的是是否有混在SO2气体中的CO2;其次要掌握SO2与CO2性质上的相似点与不同点;A选项检验的是SO2而不是CO2;B选项中不管是否混有CO2,均有白色浑浊产生而无法检验;C选项中不管是否混有CO2,均无白色浑浊产生;D选项可以检验:在通过酸性KMnO4溶液时SO2被吸收,再通过澄清石灰水,若有白色浑浊,说明混有CO2,若无白色浑浊,说明无CO2。6.形成酸雨的原理之一可简示如下:
含硫燃气 A B 硫酸
回答下列问题:
(1)A物质的化学式是______,B物质的化学式是______。
(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是________(填序号)。
(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的________(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减小污染的目的。(4)从环境保护的角度认为:雨水的pH<5.6时,就判断为酸雨,已知pH=-lgc(H+),经测定某次雨水中只含硫酸,且浓度为
5×10-5mol·L-1,这次降雨______(填“是”或“不是”)酸雨。
(5)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是______。
A.少用煤作燃料
B.把工厂烟囱造高
C.燃料脱硫
D.把工厂迁移到农村
E.开发新能源(6)为防治酸雨,降低煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。
请写出燃烧时,有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式:_________。【解析】(1)根据图示,逆推法可知B为SO3,A为SO2。
(2)三个反应中,只有反应③没有发生化合价的变化,不是氧化还原反应。
(3)因为需要使SO2中硫元素的化合价降低,即SO2作氧化剂,所以需要加入还原剂。
(4)据题意,pH=-lgc(H+)=-lg(5×10-5×2)=4<5.6,所以这次降雨是酸雨。
(5)要减少酸雨的产生,需要减少SO2的产生,可以从控制污染源和开发新能源入手,故应选择A、C、E。(6)此法利用了酸性氧化物和碱性氧化物能发生反应原理,减少了SO2的排放,具体反应为:CaO+SO2====CaSO3;2CaSO3+O2====2CaSO4。
答案:(1)SO2 SO3 (2)③ (3)还原剂
(4)是 (5)A、C、E
(6)CaO+SO2====CaSO3,2CaSO3+O2====2CaSO4铜与浓硫酸反应的实验探究
如下图所示是铜与浓硫酸反应的实验装置。请结合实验探究以下问题。
(1)请思考实验过程中品红溶液会有什么变化?
提示:由于生成的SO2具有漂白性,所以品红溶液会逐渐褪色。
(2)为什么要在最后连接一个盛有NaOH溶液的试管?
提示:SO2有毒,连接一个盛有NaOH溶液的试管可以吸收未反应的SO2,防止污染空气。(3)某同学认为上述装置操作不便,并进行了改进,装置如图所示。请思考并回答下列问题。
①将铜片改为可以抽动的铜丝,有什么好处?
提示:可以随时终止反应,防止产生过多的SO2。
②c试管会有什么现象发生?体现了SO2的什么性质?
提示:紫色石蕊溶液变红。SO2是酸性氧化物,能够与水反应生成亚硫酸。③反应后,若将a试管中的溶液慢慢倒入水中,会有什么现象发生?能否将水倒入试管中?为什么?
提示:将a试管中的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色。不能将水倒入试管中,因为试管中有剩余的浓硫酸,将水倒入试管中,由于浓硫酸稀释放出大量的热,会造成液体飞溅。课件66张PPT。第4节 海水中的元素1.了解海水中元素的存在形式和用途,认识海水综合开发利用的意义。
2.了解海水提镁的过程和原理,认识镁单质的性质。
3.了解溴、碘及其化合物的性质和主要用途。
4.以海水提溴为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。一、海水——元素宝库大于1 mg低于1 mg二、镁与海水提镁
1.海水提镁
(1)流程：浓缩的海水 __________
________ Mg。
(2)主要化学反应(写化学方程式或离子方程式):
①Mg(OH)2的生成:___________________________。
②MgCl2的生成:_____________________________。
③镁的制取:______________________________Mg(OH)2MgCl2Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OMgCl2(熔融) Mg+Cl2↑2.镁的性质
(1)物理性质:小低(2)化学性质:镁是较活泼的金属,具有金属的通性,且有较强的还原性。2Mg+O2 2MgO2Mg+CO2 2MgO+CMg+2H+====Mg2++H2↑三、溴与海水提溴
1.溴的存在
溴元素在海水中主要以___形式存在,99%的溴元素存在于海洋中,故溴被称为“_________”。Br-海洋元素2.氯、溴、碘单质性质比较
(1)物理性质:黄绿深红棕紫黑浅黄绿橙黄橙红褐升华蓝(2)Cl2、Br2、I2氧化性比较:橙红Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2橙黄分层紫红Cl2+2KI====2KCl+I2黄紫红Br2+2KI====2KBr+I2Cl2>Br2>I2Cl-(1)原料:_____和Cl2。
(2)原理:___________________。
(3)步骤和方法:海水→浓缩→_____→提取(鼓入热空气或水蒸气)。
4.溴及其化合物的主要应用
(1)在工业上,溴大量地用来制造燃料的抗爆剂,见光容易分解的溴化银常被用做感光材料。
(2)在农业生产中,常常使用含溴的杀虫剂。
(3)在医药方面,溴化钠和溴化钾常被用做镇静剂。苦卤2Br-+Cl2====Br2+2Cl-氧化【思考辨析】
1.判断正误
(1)镁在空气中燃烧只发生化合反应,只能生成白色固体氧化镁。
( )
分析:镁在空气中燃烧有镁和氧气的反应生成氧化镁,属于化合
反应,镁在空气中燃烧还可能与二氧化碳反应生成碳和氧化镁,
属于置换反应。
(2)溴和碘的单质均应低温密闭保存。( )
分析:溴单质易挥发,碘单质易升华,故均应低温密闭保存。×√(3)碘化钾溶液遇淀粉溶液能显蓝色。( )
分析:碘单质遇淀粉溶液能变蓝,而碘化钾遇淀粉溶液不变蓝。
(4)碘盐中加入的含碘物质是碘化钾。( )
分析:碘盐中加入的含碘物质是碘酸钾。××2.问题思考
(1)镁着火时能用泡沫灭火器灭火吗?
分析:不能。镁能与二氧化碳反应,着火时不能用泡沫灭火器灭火。
(2)将Cl2通入含KBr、KI的混合溶液中,Cl2先和哪种物质反应?
分析:氧化剂与两种还原剂反应时,先与还原性强的物质反应,I-还原性比Br-强,Cl2先与KI反应。【知识链接】
①强度
金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
②机械性能
金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为机械性能(或称为力学性能),是零件设计和选材时的主要依据。金属材料机械性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。③有机溶剂
一类由有机物为介质的溶剂,常温下呈液态。有机溶剂包括多类物质,如烃、醇、醛、酯、醚、酮等,多数对人体有一定毒性。中学化学常见的有机溶剂为酒精、四氯化碳等。一、海水提镁的流程和原理
1.主要原料
苦卤(晒盐后的母液)、贝壳、盐酸
2.生产流程3.反应原理
(1)制碱:CaCO3 CaO+CO2↑,
CaO+H2O====Ca(OH)2。
(2)沉淀:MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2。
(3)酸化:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。
(4)蒸发、结晶、脱水:
MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O。
(5)电解:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑。【学而后思】
(1)海水提镁过程中发生了哪些类型的反应?
提示:分解反应、化合反应、复分解反应。
(2)为什么把贝壳制成石灰乳而不是石灰水?
提示:石灰水浓度太小,不利于氯化镁转化成氢氧化镁。二、氯、溴、碘化学性质的比较
Cl2、Br2、I2都是强氧化剂,都能跟金属、非金属、水、强碱、盐、某些还原剂发生反应生成相应的卤化物,且依Cl2→Br2→I2的顺序,其氧化性逐渐减弱,按照Cl-→Br-→I-的顺序,其还原性逐渐增强。加热
或点燃 【学而后思】
(1)少量氯气通入FeBr2溶液中时,氯气先与Fe2+和Br-中的哪种离子先反应?
提示:Cl2、Br2、I2与Fe3+氧化性的比较:Cl2>Br2>Fe3+>I2,多种还原剂共存,与同一氧化剂反应时,还原性强的先反应,少量氯气通入FeBr2溶液中时,氯气先与Fe2+反应再与Br-反应。(2)向NaBr、NaI的混合溶液中通入足量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到的剩余固体物质是什么?
提示:通入足量氯气发生反应:Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2、Cl2+2NaI====2NaCl+I2,而生成的Br2易挥发,I2易升华,蒸干并充分灼烧,最后得到的剩余固体物质只有氯化钠。三、检验Cl-、Br-、I-的两种方法
1.沉淀检验法2.氧化检验法(主要针对Br-和I-的检验)【知识备选】离子检验中的明显外观现象
常见离子的检验一般是通过溶液中发生化学反应来实现。用来鉴定离子的化学反应不仅要迅速,灵敏度高,而且要有明显的外观特征,这些外观特征一般是:
(1)产生气体:根据反应中产生气体的颜色,气味或产生的气体跟一定试剂的反应可检验出某离子。例如,在含有碳酸根离子的试液中滴入稀酸,产生无色的能使澄清石灰水变浑浊的气体,可以检出碳酸根离子的存在。(2)沉淀的生成或溶解:根据对试液中加入一定的试剂,观察是否有沉淀产生,沉淀是什么颜色,该沉淀是否能溶解在酸或某种试剂中的现象,可检出某种离子的存在。例如,在含有Cl-的试液中,加入少量AgNO3溶液,产生白色沉淀,该沉淀放入稀硝酸溶液中,沉淀不溶解,可以检出Cl-的存在。
(3)颜色的变化:根据对试液中加入一定的试剂,观察溶液中颜色的变化,可对试液的性质作出判断。例如,在NaOH溶液中,滴入一滴酚酞试液显红色,说明溶液呈碱性。【学而后思】
(1)能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀的离子有哪些？
提示：有Cl-、 、 等。
(2)如何检验溶液中存在着Br-？
提示：方法一：加硝酸酸化的硝酸银溶液，现象：有淡黄色沉
淀产生；
方法二：先向溶液中通入足量氯气，再向溶液中滴加四氯化
碳，现象：下层溶液呈现橙红色。类型一 海水的综合利用
【典例】(2013·三明高一检测)从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水的几项综合利用的示意图。试回答下列问题:
(1)目前国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。
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
可判断蒸馏法是________________(填“物理变化”或“化学
变化”)。
(2)工业上用电解饱和食盐水的方法制取氢氧化钠、氯气和氢
气。但电解前要进行粗盐精制。为有效除去Ca2+、Mg2+、 ,
加入试剂的合理顺序为________(选填a,b,c)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3(3)写出下列化学方程式:
①用海滩上的贝壳制取Ca(OH)2:_________________。
②电解饱和氯化钠溶液:________________________,
③电解熔融氯化镁制取镁:______________________。
【解题指南】解答本题要注意以下3点:
(1)判断物理变化和化学变化的标准是看是否有新物质生成;
(2)除杂时要注意不要引入新的杂质;
(3)电解氯化钠溶液制氢氧化钠、氢气、氯气时的另一反应物是水。【解析】(1)蒸发、结晶、过滤属于物理变化;
(2)若先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂,则过量的Ba2+无法除
去;
(3)贝壳的主要成分是碳酸钙,煅烧碳酸钙可制得氧化钙,氧化
钙与水反应即可制得氢氧化钙;电解饱和氯化钠溶液的方程式
的书写可根据原子守恒配平。
答案:(1)物理变化 (2)b、c
(3)①CaCO3 CaO+CO2↑,H2O+CaO====Ca(OH)2
②2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
③MgCl2 Mg+Cl2↑【名师点评】讲解本题时应注意以下2点:
(1)讲解粗食盐水的精制时注意讲清前面所加试剂中的杂质离子必须要通过后续所加试剂除去,强调该题加试剂时关键是碳酸钠一定要加在钡试剂之后;
(2)加强学生对方程式书写的训练与指导。不熟悉的化学反应方程式的书写要根据题干信息弄清反应物和生成物,一定注意方程式的配平。【方法规律】解答除杂质一类问题的思路
(1)除杂的原则:不增,不减,易分。
①不增——在除掉杂质的同时,不得引入新杂质。
②不减——被提纯的物质不能减少或改变,所选用的试剂不能跟被提纯的物质发生反应。
③易分——操作简单易行,杂质容易被分离除去。
总之,“除杂”的方法常常是相互关联的,解答问题时要具体情况具体分析,灵活运用。
(2)三要领:①根据物理性质或化学性质的差异;②确定除杂质方法;③选择适宜试剂。(3)除杂质思路分析方法(化学方法):
①沉淀法:加入某种试剂,跟杂质反应形成沉淀,滤去沉淀,即可除掉杂质。
②化气法:加入某种试剂,跟杂质反应,化为气体逸出,即可除掉杂质。常见于杂质中含有能生成气体的离子或原子团(如 、 )。
③溶解法:将杂质用化学方法溶解而除去。
④置换法:用活泼金属置换盐中的不活泼金属元素,而达到除杂的目的。
⑤加热法:通过加热,使杂质分解,从而除掉杂质。
⑥吸收法:用某种物质做吸收剂,把杂质吸收。【变式训练】(双选)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
关于提取镁的下列说法正确的是( )
A.此法的优点之一是原料来源丰富
B.进行①②步骤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4种
D.第④步电解时会产生氯气【解析】选A、D。①②步骤的目的是为得到氢氧化镁;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,电解氯化镁是分解反应,共三种反应类型。【变式备选】目前,世界上生产的镁有60%来自海水。从海水中提取镁,最基本的方法就是往海水里加石灰乳使镁沉淀出来,然后经过一系列处理,最终得到单质镁。试判断:在海水提镁的过程中,不可能发生的反应是( )
A.2MgO 2Mg+O2↑
B.MgCl2 Mg+Cl2↑
C.Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O
D.Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓【解析】选A。海水中加入Ca(OH)2后,发生反应:
Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓;再加入盐酸溶解Mg(OH)2,发生反应:
Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O;得到无水MgCl2后,电解熔融
MgCl2,发生反应:MgCl2 Mg+Cl2↑。类型二 氯、溴、碘化学性质比较
【典例】溴的氧化性介于氯和碘之间。利用这一性质判断下列说法正确的是( )
A.Cl-、I-加入到含Br-的溶液中均可以将Br-氧化为Br2
B.把Cl2缓慢通入含有相同物质的量浓度的Br-、I-的混合溶液里,Br-先被氧化
C.湿润的淀粉碘化钾试纸遇到氯气会变成蓝色
D.KBr溶液中加入碘水发生如下反应:2Br-+I2====2I-+Br2【解题指南】讲解本题时应注意以下2点:
(1)Cl-、Br-、I-化合价处于最低价态,不具有氧化性,只具有还原性;
(2)淀粉遇碘单质能变蓝。
【解析】选C。A项,由于Cl-和I-均处于最低价态,只具有还原性不具有氧化性,所以不会将Br-氧化为Br2;B项,氧化还原反应中遵循强者优先的原则,由于I-的还原性强于Br-,所以先氧化
I-;C项,氯气可以将I-氧化成I2,所以会变蓝;D项,碘单质的氧化性小于溴单质,所以不会发生该反应。【名师点评】讲解本题时应注意以下2点:
(1)I-、Br-、Cl-的还原性强弱可依据Cl2、Br2、I2之间的置换反应方程式,借助氧化还原反应方程式中还原剂的还原性比还原产物的还原性强这一理论来讲解。
(2)讲清淀粉碘化钾试纸变蓝的原理,能使淀粉碘化钾试纸变蓝的物质不只有碘单质,还包括那些能将碘化钾氧化成碘单质的氧化性物质。【互动探究】(1)若把A选项改成“Cl-、I-加入到含Br2的溶液中”则会发生什么反应?
提示:由于溴的氧化性介于氯和碘之间,所以溴单质会将碘离子氧化成碘单质。
(2)若把上题中的C选项改成“湿润的淀粉碘化钾试纸遇到溴水会变成蓝色”是否正确?
提示:正确。原因是2I-+Br2====2Br-+I2,也会使淀粉变蓝。【误区警示】氯、溴、碘单质与阴离子性质的认识误区
(1)Cl2、Br2、I2单质都有颜色,在化学反应中一般体现氧化性,
是强氧化剂,都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,氧化性由强到
弱的顺序是Cl2、Br2、I2;
(2)Cl-、Br-、I-都没有颜色,在化学反应中一般体现还原性,
不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,还原性由强到弱的顺序是
I-、Br-、Cl-。【变式训练】淀粉碘化钾试纸是由滤纸浸入含有碘化钾的淀粉溶液中经晾干后而成的白色试纸,下列各组中的两种物质,能用淀粉碘化钾试纸鉴别的是( )
A.溴水和碘水 B.盐酸和稀硫酸
C.溴水和稀盐酸 D.浓硝酸和氯水
【解析】选C。溴水、氯水和浓硝酸都可与碘化钾反应生成碘单质使淀粉碘化钾试纸变蓝。盐酸和稀硫酸不能使淀粉碘化钾试纸变蓝。【变式备选】(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】Mg可以与溴水中Br2反应生成MgBr2,Br-无色,氯水中的Cl2可把Br-氧化为单质Br2,滤液中由于含有Br-加入AgNO3后会生成AgBr浅黄色沉淀。
答案:(1)无 Mg+Br2====MgBr2
(2)橙 Cl2+2Br-====2Cl-+Br2
(3)浅黄色沉淀 Ag++Br-====AgBr↓1.下列有“国防金属”美誉的是( )
A.铁 B.金 C.铝 D.镁
【解析】选D。镁的密度小、镁合金强度高、机械性能好,是制造汽车、飞机、火箭的重要材料,有“国防金属”的美誉。2.镁条在下列气体中能燃烧的是( )
①Cl2 ②O2 ③He ④CO2
A.①② B.②④ C.①②④ D.①③④
【解析】选C。Mg在点燃时与CO2、Cl2、O2都能反应。3.(2013·厦门高一检测)从海水中提取镁的工艺流程主体是
( )
A.海水 Mg(OH)2 Mg
B.海水 Mg(OH)2 MgCl2 Mg
C.海水 MgCl2 Mg
D.海水 MgCl2 Mg【解析】选B。海水蒸发得到多种盐的混合物，包括氯化钠、氯化钙、氯化镁等；海水中加入碱可生成氢氧化镁，熟石灰比氢氧化钠廉价得多，所以应选择熟石灰；电解氢氧化镁，需先加热，而氢氧化镁受热易分解，生成氧化镁，氧化镁熔点很高，很难熔融；氯化镁熔点较低，电解熔融氯化镁节约成本。4.(2013·龙岩高一检测)点燃的镁条在SO2中能够像在CO2中那样继续燃烧,但反应较镁和CO2剧烈。下列有关镁与SO2的反应说法正确的是( )
A.镁与SO2的反应不属于燃烧,因燃烧必须有O2参加
B.镁与SO2的反应产物只有MgO和S
C.镁与SO2的反应属于氧化还原反应且在该反应中SO2作氧化剂
D.在镁与SO2的反应中,镁只作氧化剂【解析】选C。只要是剧烈发光发热的氧化还原反应均是燃烧,燃烧不一定有O2参加,A不正确;镁与SO2反应的产物中有MgO和S,另外Mg还可与S反应生成MgS,B不正确;镁与SO2反应属于氧化还原反应,在此反应中Mg化合价升高,失电子,作还原剂,SO2中硫元素化合价降低,SO2是氧化剂,故C正确,D不正确。5.下列试剂中能鉴别Cl-、Br-、I-的是( )
A.碘水、淀粉溶液 B.硝酸银溶液、稀硝酸
C.溴水、汽油 D.汽油
【解析】选B。Cl-、Br-、I-都与Ag+生成沉淀且不溶于稀硝酸,沉淀颜色不同,可以以此鉴别。6.海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化与化工生产结合起来,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)提纯粗盐后的母液进行一系列的加工可制得金属镁。在母液中加入石灰乳所起的作用是_____________________;石灰乳是生石灰与水作用形成的化合物,从充分利用当地海洋化学资源,提高生产与经济效益的角度考虑,生产生石灰的主要原料是________________________。
(2)电解氯化镁制镁的化学方程式是____________。
(3)将电解生成的氯气通入氢氧化钠溶液中可得到一种消毒液,写出反应的化学方程式:_________。(4)在海水中溴以溴化镁和溴化钠形式存在。经过晒盐后的卤水中,通过氯气和水蒸气蒸馏,就可以把溴“蒸”出来。
卤水中通入Cl2时发生反应的离子方程式为_______;通过水蒸气就可把溴蒸出来的原因是__________。
【解析】Mg2+与石灰乳提供的OH-反应生成Mg(OH)2沉淀;“充分利用当地海洋化学资源”,它暗示的是利用贝壳中的CaCO3生产生石灰;Cl2与NaOH反应可制得具有漂白作用的NaClO;卤水中通入Cl2时将Br-氧化成Br2,由于Br2易挥发所以可利用通入水蒸气的方法将溴提取出来。答案:(1)使镁离子沉淀 贝壳
(2)MgCl2 Mg+Cl2↑
(3)2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO +H2O
(4)2Br-+Cl2====Br2+2Cl- Br2易挥发氯、溴、碘单质氧化性强弱比较的实验改进探究
已知实验室中可用浓盐酸与高锰酸钾在常温下反应快速制得氯气,反应的化学方程式为16HCl+2KMnO4====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。某化学兴趣小组的同学对氯、溴、碘单质的氧化性强弱的比较实验进行了改进,设计了如图所示的一个微型实验装置图。(1)将浓盐酸滴入时,主反应器中会发生什么现象?
提示:有黄绿色气体产生。
(2)实验过程中,湿润的红纸条处会发生什么现象?若红纸条是干燥的呢?
提示:湿润的红纸条褪色,干燥的红纸条不会褪色。
(3)c处的湿KI棉团有何现象?主要发生了什么反应?说明了什么问题?
提示:c处湿KI棉团变棕褐色,发生的反应是:Cl2+ 2KI====
2KCl + I2,说明了氯气的氧化性大于碘单质。(4)b处的浸有溴化钠的棉团有何现象?反应的化学方程式是什么?说明了什么问题?
提示:b处浸有溴化钠的棉团变黄色,反应的化学方程式为:Cl2+ 2NaBr====2NaCl + Br2,说明了氯气的氧化性大于溴单质。
(5)e处湿润的淀粉碘化钾试纸处有什么现象?
提示:湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(6)湿氢氧化钠棉团的作用是什么?有何现象?反应的化学方程式是什么?
提示:湿的氢氧化钠棉团可防止氯气进入大气中污染环境,现象是先变淡黄绿色后又褪色,反应的化学方程式为:Cl2+2NaOH
====NaCl +NaClO+H2O。
(7)通过上述实验现象及有关的反应的化学方程式可以得出氯、溴、碘单质的氧化性强弱的关系是什么?
提示:氯、溴、碘单质的氧化性强弱的关系是:Cl2> Br2> I2。课件34张PPT。第3章 阶段复习课一、碳及其重要化合物间的转化关系图中标号所代表反应的化学方程式或离子方程式为：
①化学方程式：2C+O2(少量) 2CO；
②化学方程式：2CO+O2 2CO2
或3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；
③离子方程式： ；
化学方程式：2CO2+2Na2O2====2Na2CO3+O2；
④化学方程式：Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3；
或Na2CO3+HCl====NaHCO3+NaCl；
⑤离子方程式： ；⑥化学方程式：2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O；
离子方程式： ；
⑦化学方程式：Na2CO3+2HCl====H2O+CO2↑+2NaCl；
⑧化学方程式：CO2+C 2CO；
⑨离子方程式： 。二、氮及其重要化合物间的转化关系图中标号所代表反应的化学方程式或离子方程式为:
①化学方程式:N2+O2 2NO;
②化学方程式:2NO+O2====2NO2;
③化学方程式:3NO2+H2O====2HNO3+NO;
④化学方程式:
4HNO3(浓)+C CO2↑+4NO2↑+2H2O;
⑤化学方程式:N2+3H2 2NH3;⑥化学方程式:
8HNO3(稀)+3Cu====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
⑦化学方程式:
4HNO3(浓)+Cu====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
⑧化学方程式:4NH3+5O2 4NO+6H2O;
⑨化学方程式:NH4Cl NH3↑+HCl↑;
离子方程式: +OH- NH3↑+H2O;⑩化学方程式:NH3+HCl====NH4Cl(白烟);
?化学方程式:NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑;
?化学方程式:NH3+H2O+CO2====NH4HCO3;
?化学方程式:NH3·H2O NH3↑+H2O;
?化学方程式:NH3+H2O NH3·H2O。三、硫及其重要化合物间的转化关系图中标号所代表反应的化学方程式或离子方程式为:
①离子方程式:SO2+2OH-==== +H2O;
②化学方程式:S+O2 SO2;
③化学方程式:2SO2+O2 2SO3;
④化学方程式:SO3+H2O====H2SO4
⑤化学方程式:
2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O或
2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O;⑥化学方程式:SO2+Cl2+2H2O====H2SO4+2HCl或
2SO2+O2+2H2O====2H2SO4;
⑦化学方程式:2H2SO3+O2====2H2SO4;
⑧化学方程式:H2SO3====H2O+SO2↑;
⑨化学方程式:SO2+H2O====H2SO3;
⑩化学方程式:SO2+2H2S====3S↓+2H2O;
?离子方程式: +2H+====SO2↑+H2O。四、海水中的元素图中标号所代表反应的化学方程式或离子方程式为:
①离子方程式:Cl2+2Br-====2Cl-+Br2;
②离子方程式:Cl2+2I-====2Cl-+I2;
③离子方程式:Br2+2I-====2Br-+I2;
④化学方程式:
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑;
⑤化学方程式:Mg+Cl2 MgCl2;
⑥化学方程式:
MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl;
⑦化学方程式:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑。考点一 物质之间转化的框图推断
【例1】(2013·深圳高一检测)如图各方框表示有关的一种反应物或生成物(某些生成物已经略去)，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)写出化学式:
X:__________________________________
F:__________________________________。
(2)写出下列变化的方程式:
A→D:__________________________________;
G→E:__________________________________。
(3)实验室里,常用加热________的混合物的方法制取气体C,常采用________法来收集气体C。【解析】C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C为NH3;D为A与Na2O2
反应产生的无色气体,应为O2,E为NO,D与E生成的F为NO2,X为可
加热分解的铵盐,A为CO2,B为H2O,X可能为(NH4)2CO3或NH4HCO3,G
为HNO3。
答案:(1)(NH4)2CO3(或NH4HCO3) NO2
(2)2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(或3Cu+8H++ ====3Cu2++2NO↑+4H2O)
(3)NH4Cl与Ca(OH)2 向下排空气【例2】下列关系图中,A是一种正盐,D的式量比C大16,E是酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系:当X是强酸时,A、B、C、D、E均含有同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含有另一种元素。
回答下列问题(用化学式填写):
(1)A是______,Y是______,Z是______。
(2)当X是强碱时,E是______。
(3)当X是强酸时,E是______。
(4)写出A与X反应的离子方程式________________________。【解析】D的式量比C大16，猜想Y是O2。B C D
的连锁反应中，中心元素的价态接连升高，且可能出现一种这
样的中心元素，猜想中心元素是硫或氮。
正盐A既能与强酸反应，又能跟强碱反应，且生成硫或氮的化
合物，说明A是弱酸的铵盐(NH4)2S。
答案：(1)(NH4)2S O2 H2O
(2)HNO3 (3)H2SO4
(4) +OH- NH3↑+H2O或S2-+2H+====H2S↑【知识扫描】解答框图推断题的常见突破口
1.物质的特征颜色
(1)常见火焰颜色:CO在空气中燃烧(蓝色);H2在空气中燃烧(淡
蓝色);H2在Cl2中燃烧(苍白色)。
(2)物质本身颜色:CuO、FeO、MnO2、活性炭、石墨、铁粉等
(黑色),块状铁、锌、铝、镁等(银白色)、铜(紫红色),硫磺
(浅黄色),NO2(红棕色),Cl2(黄绿色)。
(3)溶液颜色:Cu2+(蓝色),Fe2+(浅绿色),Fe3+(浅黄色)、
(紫红色)。
(4)沉淀颜色:Mg(OH)2、Al(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3、
AgCl(白色),Cu(OH)2(蓝色),Fe(OH)3(红褐色)2.特殊的三角转化关系
(1)碳三角:(2)钠三角:(3)氮三角:(4)硫三角:3.物质转化时的“两种氧化链形式”
A B C D(酸或碱)
(1)生成酸的形式：
①C CO CO2 H2CO3
②CH4 CO CO2 H2CO3
③N2 NO NO2 HNO3
④NH3 NO NO2 HNO3
⑤S SO2 SO3 H2SO4
⑥H2S SO2 SO3 H2SO4
(2)生成碱的形式：
Na Na2O Na2O2 NaOH【知识备选】连续转化的其他情况
两种反应物反应时，若某一反应物少量或过量时的产物不同，
则会出现连续转化的情况。与量有关的反应有：
(1)碱溶液与二氧化碳：二氧化碳少量时生成碳酸盐，二氧
化碳过量时生成酸式碳酸盐，如：
NaOH Na2CO3 NaHCO3
(2)碱溶液与二氧化硫的反应：二氧化硫少量时生成亚硫
酸盐，二氧化硫过量时生成酸式亚硫酸盐，如：
NaOH Na2SO3 NaHSO3(3)硝酸与铁反应：铁少量时生成硝酸铁，铁过量时生成硝
酸亚铁，如：
HNO3 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2
(4)碳酸钠与盐酸反应：碳酸钠中滴加少量盐酸生成碳酸
氢钠，滴加过量盐酸生成二氧化碳，如：
Na2CO3 NaHCO3 CO2考点二 离子检验
【例题】(2013·青岛高一检测)甲、乙、丙三位同学各设计
了一个实验，结果各自都认为自己的试样中含有 。(1)乙认为甲的实验不严谨，因为试样A中若含有_______(仅填一种离子)，也会有此现象。(2)丙认为乙的实验也不严谨，因为试样B中若含有_______(仅填一种离子)，也会有此现象。(3)其中试剂Ⅰ是___________，现象Ⅰ是__________；试剂Ⅱ是______，现象Ⅱ是_________。
(若你认为丙方案不合理，以上四空可以不填)【解析】若溶液中有Ag+，加入BaCl2溶液后会发生Ag++Cl-====
AgCl↓，而AgCl是一种不溶于稀盐酸的白色沉淀。若溶液中有
，加入Ba(NO3)2溶液后会发生反应Ba2++ ====
BaSO3↓(白色)，而加足量稀硝酸时，BaSO3会被氧化为白色的
BaSO4，沉淀仍不溶解。故检验 要排除诸多离子的干扰，
正确的操作为先向试样中加入足量稀盐酸，若无白色沉淀生
成，证明试样中无Ag+，再向试样中(若有沉淀则取清液)滴加
BaCl2溶液［不能用Ba(NO3)2溶液，因为若原试样中有 ，
加入足量盐酸后会生成SO2，而SO2在水中的溶解度较大，且在
酸性条件下，SO2会被 氧化为 ，又会与Ba2+结合生
成难溶于酸的BaSO4白色沉淀］。答案：(1)Ag+ (2)
(3)稀盐酸 无白色沉淀 BaCl2溶液
产生白色沉淀【知识扫描】常见离子的检验试剂与实验现象
