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第1课时 铁及其化合物的性质
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，掌握亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质和典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，培养实验探究与创新意识的核心素养。
2．能通过实验探究和交流研讨、掌握Fe、FeO、Fe2O3、Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质和典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，逐步提升科学探究和创新能力。
知识网络
学业基础
一、亚铁盐和铁盐
1．亚铁盐和铁盐的组成
亚铁盐 铁盐
组成 含有________的盐 含有________的盐
常见 物质 FeSO4·7H2O(绿色)、FeCl2等 FeCl3·6H2O(黄色)、Fe2(SO4)3(黄色)、Fe(NO3)3等
Fe2＋
Fe3＋
2.性质的预测与探究
(1)预测。
研究物质性质的两个基本角度
①从________预测Fe2＋和Fe3＋的性质
FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应分别生成________及________。
物质类别
Fe(OH)2
Fe(OH)3
②亚铁盐和铁盐性质的预测——化合价角度
＋2价
＋3
还原性
0
氧化性
＋3价
＋2
0
氧化性
(2)实验探究(以FeSO4、FeCl3为例)
①知识支持：Fe3＋和KSCN溶液反应，溶液________，离子方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
②可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1 mol·L－1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌片、铜片。
显红色
[实验1] 探究亚铁盐的性质
实验操作 实验现象 结论及有关离子方程式
加入KSCN溶液，溶液_______，滴加氯水后溶液呈_____色 Fe2＋具有________，离子方程式：________________________________
________________________________
溶液由_______色变为________色
无现象
红
还原性
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
紫红
黄
还原性
氧化
5Fe2＋＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
溶液由______色变为_____色 Fe2＋具有________，离子方程式：_____________________
慢慢挤入NaOH溶液，生成________沉淀 Fe2＋和碱反应生成________，离子方程式：______________________
浅绿
无
氧化性
Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋
白色
Fe(OH)2
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
[实验2] 探究铁盐的性质
实验操作 实验现象 结论及有关离子方程式
加入KSCN溶液，溶液变为______，再加入足量铁粉，振荡，溶液________ Fe3＋具有较强的________，
离子方程式：
________________
加入KSCN溶液，溶液变为_______，再加入足量铜片，振荡，溶液由_______变为_______ Fe3＋具有较强的________，
离子方程式：
______________________
红色
红色褪去
氧化性
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
红色
红色
蓝色
氧化性
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
加入KI溶液和淀粉溶液后，溶液变为______ Fe3＋具有较强的________，
离子方程式：
____________________
产生________沉淀 Fe3＋和碱反应生成________，
离子方程式：
______________________
蓝色
氧化性
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
红褐色
Fe(OH)3
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
③实验总结
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)Fe2＋的价态为中间价态，要证明其有氧化性应加入还原剂，如铜 ( )
(2)Fe3＋和KSCN溶液反应生成红色沉淀( )
(3)将SO2气体通入FeCl3溶液中，溶液颜色由黄色变为淡绿色，说明Fe3＋具有氧化性( )
(4)向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液显示红色，则溶液中一定含Fe3＋，一定无Fe2＋( )
(5)要除去FeCl3溶液中少量的FeCl2杂质，可向溶液通入适量氯气 ( )
×
×
√
×
√
2．《本草图经》在“绿矾”项载：“盖此矾色绿，味酸，烧之则赤……”下列关于“绿矾”的说法正确的是 ( )
A．绿矾的主要成分为Fe2(SO4)3·7H2O
B．绿矾的溶液中能电离出H＋，所以“味酸”
C．“烧之则赤”时，绿矾被氧化
D．可以用KSCN溶液检验绿矾是否已经全部变质
答案：C
3．证明某溶液中只含有Fe2＋不含有Fe3＋的实验方法是 ( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．只需滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色
答案：C
解析：原溶液中含有Fe3＋，滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液中是否含有Fe3＋，A错误；只滴加KSCN溶液，根据溶液是否显红色，能检验出溶液中是否含有Fe3＋，无法检验Fe2＋是否存在，B错误；先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液中不含有Fe3＋，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3＋，证明原溶液中含有Fe2＋，C正确；滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色，无法证明原溶液中是否含有Fe3＋，D错误。
4．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是( )
A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：
Fe3＋>Fe2＋
B．25 ℃，强酸性溶液中，Al3＋、、、Fe2＋可以大量共存
C．5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 mol
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O
答案：A
解析：氧化剂的氧化性强于氧化产物，A项正确；强酸性溶液有大量H＋，Fe2＋、、H＋不能大量共存，B项错误； 5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.3 mol，C项错误；D项电荷不守恒，错误。
5．交流思考
(1)实验室配制FeCl2溶液时，为什么要加入少量铁屑？
___________________________________________________________
(2)如何除去FeCl2溶液中混有的少量Cu2＋？
___________________________________________________________
(3)如何通过实验证明铁锈中含有Fe3＋？
___________________________________________________________
目的是防止Fe2＋被氧化成Fe3＋。加入的铁屑可将溶液中Fe3＋转化成Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
加入过量铁粉后过滤，除去剩余的Fe和生成的铜，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
向试管中加入少量铁锈，加入稀盐酸使其溶解，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变成红色，则说明铁锈中含有Fe3＋。
(4)向某溶液中滴加氯水后再滴入几滴KSCN溶液，溶液变成红色，能否说明溶液中含有Fe2＋？
___________________________________________________________
(5)用NaOH溶液能否检验某溶液中是否存在Fe3＋或Fe2＋？
___________________________________________________________
不能。若溶液中含有Fe3＋而不含Fe2＋，会发生相同的现象。
能。若溶液中含有Fe3＋，滴加NaOH溶液会生成红褐色沉淀；若溶液中含有Fe2＋，滴加NaOH溶液后先生成白色沉淀，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
归纳总结
(1)Fe3＋的检验方法
(2)Fe2＋的检验方法
(3)同时含有Fe2＋、Fe3＋的检验方法
二、铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
1．铁单质
(1)铁元素在自然界中的含量
铁元素在地壳中的含量处于第________位，仅次于________、________和________元素。
(2)铁元素的存在形态
①游离态：如陨铁。
②化合态
四
氧
硅
铝
Fe2O3
Fe3O4
亚铁盐
Fe2O3
Fe3O4
(3)铁的物理性质
色、态 密度 熔点 导热性、延展性 导电性 特性
______固体 7.86 g·cm－3 1 538 ℃ _______ 比铜、铝________ 能被______吸引
银白色
良好
差
磁铁
(4)铁的化学性质
①从铁单质类别的角度，铁具有金属的________。
写出有关反应的化学方程式：
通性
3Fe＋2O2Fe3O4
2Fe＋3Cl22FeCl3
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Fe＋2FeCl3===3FeCl2
②从铁单质化合价的角度，铁具有________。
a．铁和冷水或热水________。
b．铁和水蒸气的反应
说明 ①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；②肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用。
实验装置 实验现象 实验结论
肥皂液中有气泡产生，用火柴点燃气泡，___________ 铁和水蒸气反应生成H2，化学方程式：
__________________________
还原性
不反应
听到爆鸣声
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
2．铁的氧化物
(1)铁的氧化物的物理性质及用途
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式 ________ ________ ________
俗名 铁红 磁性氧化铁
铁元素的化合价 ________ ________ ________
颜色、状态 黑色粉末 ________色粉末 ________
色固体
溶解性 都不溶于水 用途 用作色素 用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 磁性材料
FeO
Fe2O3
Fe3O4
＋2
＋3
＋2、＋3
红棕
黑
(2)铁的氧化物的化学性质
①从物质类别的角度，铁的氧化物都能和酸反应生成相应的________，写出下列氧化物和稀盐酸反应的离子方程式：
a．FeO：_____________________。
b．Fe2O3：________________________。
c．Fe3O4：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。
②从化合价的角度，铁的氧化物都具有________，其中FeO中Fe元素价态为＋2价，化合价还可以升高，具有________。
a．FeO不稳定，在空气中受热被氧化生成_______，FeO在反应中表现________。
b．铁的氧化物与铝粉在高温下可发生反应，写出Fe2O3和Al发生反
应的化学方程式：______________________，反应放出______，常用于________、制备金属纳米复合材料等，Fe2O3在反应中表现_______。
盐和水
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
氧化性
还原性
Fe3O4
还原性
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
大量热
焊接钢轨
氧化性
3．铁的氢氧化物性质的比较
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态 ____色固体 ____色固体
溶解性 ____溶于水 ____溶于水
酸碱性 弱碱性 弱碱性
稳定性 在空气中易被氧化为_______
和非氧化性酸反应(离子方程式) _________________________ _________________________
制备 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 现象：白色沉淀迅速变为________最终变为________ 白
红褐
难
难
Fe(OH)3
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
灰绿色
红褐色
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铁元素在自然界中只有化合态，无游离态形式存在( )
(2)纯净的铁是一种银白色的固体，在潮湿空气中比生铁更易生锈( )
(3)1 mol铁与足量稀盐酸反应，转移电子数为3NA( )
(4)杜甫诗句中“朱门酒肉臭，路有冻死骨”这里的“朱门”是指涂有铁盐的门( )
(5)1 mol Fe与水蒸气在高温下反应转移 mol电子( )
(6)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种混合物( )
(7)可以利用FeCl3溶液和NaOH溶液通过复分解反应制Fe(OH)3胶体( )
×
×
×
×
√
×
×
(8)铝粉和三氧化二铁在高温下反应本质是铝失电子置换出了铁，并放出大量的热( )
(9)为防止Fe(OH)2被氧化，在制备时，常采用新制的FeSO4溶液和煮沸的NaOH溶液制备( )
(10)为检验含Fe3＋的溶液中含Fe2＋，可向溶液中加入NaOH溶液，如生成的沉淀由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，则存在Fe2＋( )
(11)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取( )
(12)赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红( )
(13)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3( )
√
√
×
√
×
×
2．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液置于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁
B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀硫酸酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质
D 向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋
答案：A
解析：氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，三价铁离子遇KSCN溶液会变红色，说明红砖中含有氧化铁，故A正确；CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的少量Fe3＋能与Fe发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，故B错误；和H＋共存时具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，二者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，故C错误；若原溶液中不存在Fe2＋而存在Fe3＋，先通入Cl2再加入KSCN后溶液也会变红色，故D错误。
3.下列关于铁与水蒸气反应的描述不正确的是( )
A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3
B．红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时能发出尖锐的爆鸣声
C．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应
D．常温下，生铁与H2O不反应，但在空气中的O2、CO2、H2O的共同作用下能发生反应
答案：A
4．有关铁的氧化物的说法不正确的是( )
A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料
B．Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价
C．FeO、Fe2O3都能和盐酸反应生成相应的盐
D．FeO是一种红色粉末，可以用作色素
答案：D
5．下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是( )
A.氢氧化亚铁易被空气氧化
B．氢氧化亚铁为灰绿色沉淀
C．可利用右图所示装置制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
答案：B
解析：氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故A项正确；氢氧化亚铁为白色沉淀，不是灰绿色，故B项错误；氢氧化亚铁的制备要隔绝空气，可将氢氧化钠溶液滴入硫酸亚铁溶液中，故C项正确；将氢氧化钠滴入硫酸亚铁溶液中可制取Fe(OH)2，氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净，故D项正确。
核心素养
一、Fe2＋、Fe3＋的性质与检验
[例1] 现有FeCl2和FeCl3的混合溶液，利用此溶液进行下面的实验。请回答下列问题：
(1)探究Fe3＋的氧化性：取适量溶液于试管中，滴加几滴淀粉－KI溶液，反应现象为____________，离子方程式为____________________。
(2)探究Fe2＋的还原性：取适量溶液于试管中，滴加几滴酸性KMnO4溶液，反应现象为_____________________，反应的离子方程式为____________________________________。
(3)制取FeCl3溶液：取适量溶液于试管中，向该溶液中加入试剂________(填名称)，离子方程式为______________________。
(4)制取FeCl2溶液：取适量溶液于试管中，向该溶液中加入试剂________(填名称)，离子方程式为_________________。
溶液变成蓝色
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
5Fe2＋＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
氯水
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
铁粉
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
解析：(1)溶液中所含的Fe3＋可以将I－氧化成I2，所以溶液变为蓝色，反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。(2)溶液中所含的Fe2＋与酸性高锰酸钾溶液反应生成Mn2＋、Fe3＋和H2O，酸性高锰酸钾溶液紫色褪去，反应的离子方程式为5Fe2＋＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(3)因为溶液中含FeCl2、FeCl3，向该溶液中加入足量氯水即可把FeCl2转化为FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(4)向溶液中加入足量铁粉可把Fe3＋完全转化为Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
状元随笔 (1)酸性KMnO4溶液既能氧化Fe2＋又能氧化Cl－，但是Fe2＋的还原性强于Cl－，因此滴加几滴酸性KMnO4溶液，只与Fe2＋反应。
(2)除去FeCl3溶液中混有的FeCl2，可向溶液中加入足量氯水，使FeCl2转化为FeCl3。
(3)除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，可向溶液中加入足量铁粉，使FeCl3转化为FeCl2。
[提升1] 证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A．先滴加氯水，再滴加硫氰酸钾溶液后显红色
B．先滴加硫氰酸钾溶液不显红色，再滴加氯水后显红色
C．先加入铁粉，再滴加硫氰酸钾溶液不显红色
D．只需要滴加硫氰酸钾溶液
答案：B
解析：先滴加氯水，再滴加硫氰酸钾溶液后显红色，可能是原溶液中的Fe2＋被氯水氧化为Fe3＋或原溶液中本来就含有Fe3＋，故A错误；先滴加硫氰酸钾溶液不显红色，说明原溶液中不含有Fe3＋，再滴加氯水后显红色，说明Fe2＋被氯水氧化为Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应使溶液显红色，原溶液中一定存在Fe2＋，故B正确；先加入铁粉，再滴加硫氰酸钾溶液不显红色，说明原溶液可能含有Fe2＋、Fe3＋，故C错误；只滴加硫氰酸钾溶液，若溶液不变色，说明原溶液中不含有Fe3＋，但无法确定是否含有Fe2＋，故D错误。
状元随笔 检验Fe2＋时的易错分析
(1)只含Fe2＋的溶液：注意检验Fe2＋时加入试剂的顺序
红色(含 Fe2＋、不含Fe3＋)
①加KSCN溶液前，要注意不要加入氧化性物质使Fe2＋被氧化，如H2O2、(H＋)等。
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对实验现象有干扰，且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，即使溶液含Fe3＋也不变红色，不能证明不含Fe3＋。
(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液：Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能通过先加入KSCN溶液再加氯水检验Fe2＋，通常向溶液中加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。
关键能力
1.铁盐、亚铁盐的性质
(1)Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe。
①当Fe2＋遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
②当Fe2＋遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，如Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe，FeO＋COFe＋CO2。
(2)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe。
①Fe3＋被C、CO、Al等还原为Fe，如Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
②Fe3＋被Fe、Cu等还原为Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．含铁物质的分离与提纯
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2＋ Fe3＋ 加过量铁粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加适量氯水或双氧水
Fe2＋ Cu2＋ 加过量铁粉后过滤
3.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
状元随笔 Fe2＋的检验：加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生带有特征蓝色的沉淀，说明有Fe2＋。
方法 Fe3＋ Fe2＋
溶液颜色 (棕)黄色 浅绿色
加碱溶液(如NaOH溶液) 现象 红褐色沉淀 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀
离子方程式 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 ＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
加KSCN溶液 现象 显红色(常用方法) 无明显现象，再加氯水显红色
离子方程式 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
酸性KMnO4溶液 无明显现象 紫红色褪去
二、Fe(OH)2的制备
[例2] 用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
Ⅰ.方法一：用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。
(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________________________。
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
解析：(1)常采用煮沸的方法除去蒸馏水中的O2。(2)因为Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2时，若向FeSO4溶液中直接滴加NaOH溶液，会带入空气使制取的Fe(OH)2被氧化；若将盛有NaOH溶液的长胶头滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，可以防止滴加NaOH溶液时带入空气，避免生成的Fe(OH)2接触O2。
Ⅱ.方法二：在如图所示装置中，用不含O2的NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4制备Fe(OH)2。
(1)在试管A中加入的试剂是_____________。
(2)在试管B中加入的试剂是________________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管A和B中加入试剂，
塞紧塞子，打开止水夹后的实验步骤是
___________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，
其理由是________________________________________________。
铁屑、稀H2SO4
不含O2的NaOH溶液
检验试管B出口处氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再关闭止水夹
两试管中充满H2，且外界空气不易进入，可防止Fe(OH)2被氧化
解析：制备Fe(OH)2时利用Fe与H2SO4反应产生的H2排尽装置中的空气，收集氢气验纯后，关闭止水夹，试管A中产生H2，压强增大，将A中溶液压入B中与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2，Fe(OH)2沉淀在H2的氛围中不易被氧化，能较长时间保持白色。
状元随笔
[提升2] 如图所示，此装置可用来制取Fe(OH)2并观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是____________________。
(2)实验开始时先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_______________________________。
(4)实验完毕，打开b处活塞，通入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_____________________________。
(5)下列各图示装置________(填序号)中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。
铁屑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
打开
关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
①②
解析：在加药品时应先加固体，故A中应预先加入铁屑，铁屑与硫酸反应产生H2，产生的H2可排尽装置中的空气。关闭活塞a后，A中产生的H2将FeSO4溶液压入B中，在B中发生反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，Fe(OH)2易被空气中的O2氧化，发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。若要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排尽装置中的O2或空气，并保证Fe(OH)2与O2或空气隔绝。
状元随笔 使Fe(OH)2能较长时间存在的关键在于反应物中基本不含氧气；反应体系能与空气隔离。
关键能力
Fe(OH)2的制备
1．制备原理
用亚铁盐溶液与强碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
2．注意事项
Fe(OH)2极易被空气氧化，制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气，制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。
3．操作要点
(1)两种溶液均要现配现用，且所用蒸馏水应先煮沸，以排出溶解在水中的氧气。
(2)利用油膜将水溶液与空气隔离开，或利用还原性气体将水溶液与空气隔开。
(3)利用长胶头滴管将碱溶液直接送入盐溶液中(不是从容器口上方滴下)。
4．两种经典的制备装置
(1)有机溶剂覆盖法：装置如图甲所示，实验中将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层密度小于水且不溶于水的液体如苯或煤油(不能用密度大于水的CCl4)，以防止空气中的氧气与Fe(OH)2接触发生反应。
(2)还原性气体保护法：装置如图乙所示，实验中先打开止水夹a，利用A中生成的H2将装置内的空气排尽，一段时间后，夹住a，利用生成的H2将A中的亚铁盐溶液压入到B中与NaOH溶液反应。
利用上述装置制备Fe(OH)2，可得到在较长时间内稳定存在的Fe(OH)2白色沉淀。
学考评价
1．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。
从分类角度分析，下列说法正确的是( )
A．实验①③反应制得的物质均为纯净物
B．实验②③均发生氧化还原反应
C．实验①中发生的反应是化合反应
D．实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质
答案：C
解析：实验③得到的是氢氧化铁胶体，是混合物，A项错误；实验②是FeCl3的溶解，是物理变化，实验③中的反应中无元素化合价变化，两实验均未发生氧化还原反应，B项错误；实验①中发生反应的化学方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3，是化合反应，C项正确；实验①中的铁和氯气是单质，二者既不是电解质也不是非电解质，D项错误。
2．为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案，其中符合实验要求且正确的是( )
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有氧化性
B 在氯化亚铁溶液中加入锌片 浅绿色溶液变成无色溶液 Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ Zn具有还原性
C 在氯化铁溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变成浅绿色溶液 Fe3＋＋Fe===2Fe2＋ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 棕黄色溶液变成蓝绿色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有还原性
答案：B
解析：Fe2＋具有还原性，在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，Fe2＋被氯水氧化生成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色，故A错误；Fe2＋具有氧化性，Zn具有还原性，在氯化亚铁溶液中加入锌片，锌片与Fe2＋发生置换反应生成Fe和无色的Zn2＋，溶液由浅绿色变成无色，故B正确；氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故C错误；氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应前氯化铁溶液为棕黄色，反应后氯化亚铁溶液为浅绿色，氯化铜溶液为淡蓝色，氯化亚铁和氯化铜的混合溶液为蓝绿色，说明Fe3＋具有氧化性，故D错误。
3.已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋。某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：
现对A、B、C、D作出的如下推断中，不正确的是( )
A．盐A一定是FeCl3 B．白色沉淀B是AgCl
C．滤液C中一定含Fe3＋ D．无法确定A中是否含有Fe2＋
答案：A
解析：生成白色沉淀证明A中含Cl－，B为AgCl，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D(红色溶液)，则C中一定含Fe3＋，A中也可能含Fe2＋。因为A中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于有硝酸存在，硝酸可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。
4．铁与水蒸气反应的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是 ( )
A．试管中发生置换反应
B．实验时，铁粉正下方的酒精灯加金属网的目的是提高加热温度
C．反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
D．加热时试管内生成红色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声
答案：D
解析：试管中Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，属于置换反应，A、C项均正确；实验时铁粉正下方的酒精灯加金属网可集中加热，提高加热温度，B项正确；反应生成的Fe3O4为黑色物质，D项错误。
5．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是( )
A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
答案：D
解析：加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则溶液中一定存在Fe2＋，一定不存在Fe3＋，由于Mg(OH)2也是白色沉淀，因此无法确定是否存在Mg2＋，所以D项正确。
6．如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①②③④ B．①②③
C．①②④ D．②③④
答案：C
解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。④中上面的苯阻止了空气进入。
7．某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：
下列说法正确的是 ( )
A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B．反应②的温度比反应③的温度高
C．FeO的稳定性强于Fe2O3
D．四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂，其组成可表示为FeO·Fe2O3
答案：D
解析：Fe2O3为红棕色固体，A项错误；根据信息可知Fe在500 ℃时与氧气反应生成Fe3O4，继续升高温度生成Fe2O3，而在1 400 ℃时Fe2O3转化为Fe3O4，则反应②的温度比反应③的温度低，B项错误；FeO不稳定，在空气里受热能迅速被氧化为Fe3O4，其稳定性弱于Fe2O3，C项错误；Fe3O4中Fe为＋2价和＋3价，化学式可写为FeO·Fe2O3，D项正确。
8．野外焊接铁轨常利用铝粉和氧化铁反应进行，该反应称为“铝热反应”。操作步骤为：①将铝粉和氧化铁充分混合；②撒上氯酸钾，插入镁条；③点燃镁条。现场与原理如图：
(1)氯酸钾和镁条分别起什么作用？
(2)将氧化铁换成氧化亚铁或四氧化三铁能否反应？若能，请写出和四氧化三铁反应的化学方程式，并标出电子转移。
(3)若将氧化铁换成氧化镁能否反应呢？若不能，说明原因。
答案：镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。
答案：能。反应的化学方程式及电子转移：
8Al＋3Fe3O44A失去8×3e－l2O3＋9F得到3×8e－e。
答案：否。因为金属的活泼性：Mg>Al，故Al不能和MgO发生铝热反应置换出金属Mg。(共41张PPT)
第2课时 铁及其化合物之间的转化关系
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应规律和氧化还原反应原理，预测含有铁元素的物质的性质及物质之间的转化，设计实验进行初步验证，并能分析解释有关实验现象，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
2．利用含有铁元素的物质的性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案；能从物质类别和元素价态变化的角度说明物质的转化路径，培养证据推理与模型认知的意识。
3．分别根据含有铁元素的物质性质，分析生产、生活中的实际问题，如补铁剂中铁元素价态的检验、线路板废液的回收利用等，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
知识网络
学业基础
一、铁及其化合物之间的转化
1．绘制铁及其化合物的“价—类”二维图，并表示各物质之间的转化关系，示例如下：
按要求书写下列反应的化学方程式或离子方程式。
(1)同价态含铁物质之间的转化
①FeO→Fe2＋：_____________________。
②Fe2＋ Fe(OH)2：
______________________、_________________________。
③Fe2O3→Fe3＋：________________________。
④Fe3＋ Fe(OH)3：
______________________、________________________。
⑤Fe(OH)3→Fe2O3：___________________。
以上反应①②③④一般是通过____________实现物质之间的转化。
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
复分解反应
(2)不同价态含铁物质之间的转化
①Fe→
②Fe2O3→Fe：________________________。
③
_______________________、_________________。
④Fe(OH)2→Fe(OH)3：___________________________。
以上反应一般都是通过________反应实现物质之间的转化。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋3Cl22FeCl3
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
氧化还原
2．应用
(1)铁及其化合物的制备，如工业炼铁、实验室制Fe(OH)2。
(2)亚铁盐溶液的保存，如为防止FeSO4被氧化，常向溶液中加入少量的________。
(3)物质的检验、除杂，如检验Fe2＋、Fe3＋。
铁粉
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)FeCl2不能通过化合反应制得( )
(2)同价态含铁物质间的转化一般可通过复分解反应实现( )
(3)Fe(OH)3只能由可溶性铁盐和碱通过复分解反应制得，不能通过化合反应制得( )
(4)向溶液中加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀，则溶液中一定含有Fe3＋，一定不存在Fe2＋和Mg2＋( )
(5)除去FeCl3溶液中少量的CuCl2杂质，可向溶液中加入过量铁粉，然后过滤( )
(6)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2( )
(7)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
(8)某含铁盐化学式为Na2FeO4，具有较强的杀菌消毒功能，其中铁元素的化合价是＋6价( )
×
√
×
×
×
√
×
√
2．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.a可与e反应生成b
B．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案：C
3．以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是( )
A．Fe→FeCl3 B．Fe→FeCl2
C．Fe2O3→Fe(OH)3 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3
答案：C
解析：铁和氯气反应生成氯化铁，故能一步化合实现，所以A项不符合题意；铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，故能一步化合实现，所以B项不符合题意；氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁，故不能一步化合得到，所以C项符合题意；氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，能通过化合反应一步实现，所以D项不符合题意。
4．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A.①中所加试剂可能是氯气
B．③中需要加具有氧化性的试剂
C．④中所加试剂可能是铜或锌等
D．元素M在②中发生的价态变化也能通
过加碘化钾溶液实现
答案：C
解析：根据转化关系及题意可确定A为变价金属Fe。反应①中加入氯气能实现，B为氯化铁，C为氯化亚铁，所以A正确；反应③中铁元素由＋2价变为＋3价，需要加具有氧化性的试剂，所以B正确；反应④是由Fe到Fe2＋，加Cu或Zn不能实现，所以C错误；Fe3＋可以与I－反应生成Fe2＋和I2，所以D正确。
5．下列物质溶于稀盐酸后，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加氯水呈红色的是( )
A．Fe3O4 B．Fe2O3
C．FeCl3 D．FeO
答案：D
解析：Fe3O4溶于稀盐酸，溶液中存在铁离子和亚铁离子，滴加硫氰酸钾溶液后即可变成红色，故A项错误；Fe2O3与盐酸反应生成了铁离子，滴加硫氰酸钾溶液后变成红色，故B项错误；FeCl3溶于稀盐酸，溶液中含有铁离子，滴加硫氰酸钾溶液后变成红色，故C项错误；FeO和稀盐酸反应生成氯化亚铁，溶液中没有铁离子，滴加硫氰酸钾溶液没有颜色变化；加入氯水后，氯水具有很强的氧化性，会把亚铁离子氧化成铁离子，溶液显示红色，故D项正确。
二、补铁剂中铁元素价态的检验
1．实验：补铁剂中铁元素价态的检验
(1)预测补铁剂中铁元素价态
补铁剂中铁元素价态有以下3种可能：
①可能为__________；
②可能为__________；
③可能既有＋2价，又有＋3价(Fe2＋和Fe3＋)。
(2)实验方案
＋2价(Fe2＋)
＋3价(Fe3＋)
(3)实验操作、现象及结论
方案一：
实验操作 实验现象 实验结论
加入硫氰酸钾溶液，溶液颜色无变化；加入氯水后，溶液变为________ 含有Fe2＋，不含________
红色
Fe3＋
方案二：
(4)实验结论分析
经过实验验证，补铁剂中铁元素价态为＋2价，请写出相关反应的离子方程式：______________________，______________________。
实验操作 实验现象 实验结论
溶液颜色无变化 ________
紫红色褪去 含Fe2＋
不含Fe3＋
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
2．铁元素与人体健康
铁元素的 生理功能 人体中含量________的生命必需的微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有________价铁离子，具有载氧功能
缺铁的危害 如果人体缺铁，就会出现________
科学合理食用富铁食品及补铁 人体中铁元素主要来源于食物，动物血、肝脏、骨髓以及菠菜、红枣等食物含铁丰富，可以多食用
维生素C具有________，可以将＋3价铁离子转化成人体可以吸收的＋2价铁离子，所以适量服用维生素C有利于铁元素的吸收
最高
＋2
贫血
还原性
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)血红蛋白分子中的铁元素价态为＋2价( )
(2)食用富含维生素C的食物利于人体对铁元素吸收，是利用维生素C的氧化性( )
(3)向补铁口服液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，则补血口服液中铁的价态只有＋3价( )
(4)可用NaOH溶液直接验证补铁口服液中铁元素的价态( )
(5)为防止补铁口服液中的Fe2＋被氧化为Fe3＋，在饮用前，可向口服液中加入铁粉( )
(6)探究维生素C的还原性，可向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化( )
√
×
×
×
×
√
2．现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是( )
A．苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋
B．苹果汁中含有Cu2＋
C．苹果汁含有OH－
D．苹果汁含有Fe3＋
答案：A
解析：苹果中含有Fe2＋，把苹果榨成苹果汁之后，果汁中的Fe2＋被空气中的氧气氧化成Fe3＋。
3．根据下列实验：
①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉，充分反应，有红色固体析出，过滤。
②取①中滤液，向其中滴加KSCN溶液，观察现象。
判断下列说法正确的是( )
A．氧化性Cu2＋>Fe3＋
B．①中所得固体只含铜
C．①中滤液含有Cu2＋和Fe2＋
D．②中不会观察到溶液变红
答案：D
解析：在反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋中，氧化剂为Fe3＋，氧化产物为Cu2＋，即可知氧化性Fe3＋>Cu2＋，故A项错误；①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜，故B项错误；由于加入的铁是过量的，则溶液中不可能含有Cu2＋，故C项错误；因在①的滤液中只有Fe2＋，没有Fe3＋，则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象，故D项正确。
4．为什么补铁剂与维生素C一起服用效果更好？
5．在验证补铁口服液中是否含有Fe2＋的实验中，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪色，则一定证明含有Fe2＋吗？
6．可否用NaOH溶液检验补铁剂中铁元素的价态？为什么？
答案：补铁剂中铁元素的化合价是＋2价，具有还原性，因维生素C的还原性比Fe2＋强，因此补铁剂与维生素C一起服用，可以防止补铁剂中的Fe2＋被氧化。
答案：不一定，因为补铁口服液中的抗氧化剂(维生素C)有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色。
答案：不能。若补铁剂中含有Fe3＋，加入NaOH溶液立即产生红褐色沉淀，则无法检验Fe2＋的存在。
特别提醒
(1)补铁剂的有效成分是亚铁盐(如FeSO4)，Fe2＋易被氧化为Fe3＋而失去补铁作用，因此需密封、隔绝O2存放。服用补铁剂时搭配维生素C可以增强补铁效果，这是因为维生素C可将Fe3＋还原为Fe2＋。
(2)服用补铁剂时不能和茶水同饮，因为茶水中含大量的鞣酸，鞣酸与Fe2＋反应生成鞣酸亚铁，它的性质不稳定，很快被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色。
核心素养
含铁元素物质之间的转化
[例] 已知A为常见的金属单质，根据如下所示的转化关系回答下列问题：
(1)写出下列各物质的化学式：
A为________，B为________，C为________，D为________，E为________，F为________。
(2)反应④的离子方程式为_____________________，反应⑤的离子方程式为________________，反应⑧的化学方程式为_________________________。
Fe
Fe3O4
FeCl2
FeCl3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：由转化关系图可知，红褐色固体F为Fe(OH)3，则E为Fe(OH)2，C为FeCl2，D为FeCl3，A为Fe，B为黑色固体，是Fe3O4，物质之间的转化如下所示。
状元随笔 解答无机框图题的关键是依据物质的特性或反应特征确定“突破口”，本题的突破口为：
(1)F是一种红褐色固体
(2)B与盐酸反应生成两种盐且能相互转化——含变价金属，B为Fe3O4
[提升] 某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。
下列分析不合理的是( )
A.解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
B．实验②与③可以调换顺序
C．溶液变红涉及反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
D.氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋
实验操作 对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉； ②滴加KSCN溶液； ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色；
ⅱ.溶液无明显变化；
ⅲ.溶液变红
答案：B
解析：向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由棕黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，Fe2＋被氧化为Fe3＋，再加KSCN溶液，溶液变红，无法检验Fe2＋，B错误；滴加氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应方程式可知，氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋，D正确。
关键能力
1.不同价态铁元素之间的转化关系
2．铁及其化合物间的转化
(1)铁及其化合物的制备。
①冶炼铁：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
②亚铁盐、铁盐的制备：
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
2Fe＋3Cl22FeCl3
(2)亚铁盐溶液的保存：加入少量铁粉防止亚铁盐被氧化。如2FeCl3＋Fe===3FeCl2
(3)亚铁盐、铁盐的检验。
①FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(生成红褐色沉淀)
②FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl(生成白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)
学考评价
1．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应不涉及铁元素价态变化的是 ( )
A．铁与稀硫酸反应
B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐
C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
答案：C
2．下列叙述不正确的是( )
选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法
A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2
B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤
C 银粉 铁粉 加入过量盐酸并过滤
D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧
答案：D
解析：A项发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正确；B项发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正确；C项银与盐酸不反应，而Fe与盐酸反应，正确；D项混合物在空气中灼烧时，Fe(OH)2最终转变为Fe2O3，错误。
3.下列说法正确的是( )
A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B．FeO溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色
C．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
D．Fe3＋具有氧化性，据此可用KSCN溶液鉴别Fe3＋
答案：C
解析：高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故A项错误；FeO溶于盐酸生成Fe2＋，Fe2＋与KSCN得不到红色溶液，故B项错误；一般炼铁的过程就是用CO还原Fe2O3生成Fe，故C项正确；用KSCN溶液鉴别Fe3＋主要是利用了Fe3＋与KSCN溶液反应显红色，而非Fe3＋的氧化性，故D项错误。
4．铁片投入下列溶液，溶液质量增加，但无气体产生的是( )
A．AgNO3溶液 B．CuSO4溶液
C．稀硫酸 D．FeCl3溶液
答案：D
解析：Fe与AgNO3溶液反应置换出Ag，溶液质量减小，故A错误；Fe与CuSO4溶液反应置换出Cu，溶液质量减小，故B错误；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，溶液质量增加，但生成气体，故C错误；Fe与FeCl3溶液反应生成氯化亚铁，无固体析出，溶液质量增加，且没有气体生成，故D正确。
5．向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应后，仍有红色粉末存在，则关于溶液中阳离子的判断正确的是( )
A．只有Fe2＋和Cu2＋
B．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋
C．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋
D．只有Fe2＋
答案：C
解析：混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后，仍有红色固体铜存在，说明溶液中一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋，可能有Cu2＋，故选C。
6．元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。
下列说法正确的是( )
A．在高温条件下，铁与水蒸气的反应可实现上述转化①
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末
C．由图可预测：高铁酸盐()具有强氧化性，可用于消毒，与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可做净水剂
D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③
答案：C
解析：在高温条件下，铁与水蒸气反应生成Fe3O4，不能实现转化①，故A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热部分被氧化，生成Fe3O4，故B错误；高铁酸盐具有强氧化性，可用于消毒，与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体有吸附性，可吸附悬浮杂质，因此高铁酸盐可以做净水剂，故C正确；Fe(OH)3受热分解生成氧化铁和水，能发生转化⑥，氢氧化铁不溶于水，加水不能实现转化③，故D错误。(共64张PPT)
第1课时 硫及其氧化物
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，能从宏观和微观相结合的视角认识硫及其重要化合物的主要性质。
2．能根据题给信息，明确探究实验的目的和原理，设计实验方案，进行实验探究，分析解决实验中出现的问题，得出正确的实验结论，逐步提升科学探究与创新意识。
3．应用氧化还原反应原理和实验，研究硫及其重要化合物间的转化关系，培养证据推理与模型认知的意识。
知识网络
学业基础
一、自然界中的硫
1．硫的存在
2．自然界中不同价态硫元素之间的转化
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
3．认识硫单质
(1)硫的同素异形体
硫单质俗称硫黄，常见的同素异形体有________和________。
(2)硫单质的物理性质
熔、沸点 色态 溶解性 硬度
较低 硫单质为黄色或淡黄色固体 ________于水、________于酒精、_________于CS2 很脆，易研成粉末
单斜硫
正交硫
不溶
微溶
易溶
(3)硫单质的化学性质
硫元素常见的价态有－2价、0价、＋4价、＋6价，硫单质由于处于中间价态而既有氧化性，又有还原性。
Fe＋SFeS
剧烈反应，产生黑色固体
②还原性：硫黄在空气中燃烧，现象：_____________；在氧气中燃烧，现象：______________，均产生有________气味的气体，化学方程式为_______________。
③自身氧化还原(歧化)反应，S可以和热碱反应：如6NaOH＋3S2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，该反应中硫体现________和________，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(4)硫单质的用途
硫单质可用于制硫酸、化肥、火柴、杀虫剂等。
产生淡蓝色火焰
产生蓝紫色火焰
刺激性
S＋O2SO2
氧化性
还原性
2∶1
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硫元素在自然界中只存在化合态，没有游离态( )
(2)由相同元素组成的结构不同的物质就是同素异形体( )
(3)要洗涤试管壁上附着的硫单质，不用水洗，要用酒精洗涤( )
(4)硫和铁、铜在加热条件下生成Fe2S3和CuS( )
(5)单质硫在纯氧中燃烧，其氧化产物为SO3( )
(6)硫是一种淡黄色的能溶于水的晶体( )
(7)硫的化合物常存在于火山喷发的气体中和矿泉水中( )
×
×
×
×
×
×
√
2．下列说法中，不正确的是( )
A．硫是一种黄色、质脆的晶体
B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C．硫易燃烧，其燃烧产物是大气污染物之一
D．硫与铁粉和铜粉分别反应，都可生成二价金属硫化物
答案：D
解析：铜和硫反应生成＋1价金属硫化物。
3．实验室洗涤试管壁上附着的硫单质，常用两种方法。
(1)物理方法：用CS2洗涤，利用单质硫的性质为________________。
(2)化学方法：用热的NaOH溶液洗涤，该反应原理为3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，向上述反应的溶液中再加入适量的稀H2SO4，会产生淡黄色沉淀，写出该反应的离子方程式：____________________________。
单质硫易溶于CS2
2S2－＋＋6H＋===3S↓＋3H2O
4．下列化合物能用相应的单质直接化合制得的是______________ (填序号)。
①CuS ②FeS ③HCl ④SO2 ⑤SO3
⑥FeCl2 ⑦CuCl2 ⑧Cu2S ⑨HgS ⑩Ag2S
②③④⑦⑧⑨⑩
二、实验室里研究不同价态硫元素之间的转化
实验探究：不同价态硫元素之间的转化
(1)实验原理
不同价态硫元素之间的转化，是通过氧化还原反应来实现的。
(2)实验用品
①药品：SO2水溶液、Na2SO3溶液、浓硫酸、Na2S溶液、稀硫酸、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液、铜片。
②仪器：酒精灯、玻璃管、橡胶塞、导气管、试管夹、试管、胶头滴管、铁架台等。
(3)实验方案及实施
预期转化 试剂及操作 实验现象 实验结论
生成______沉淀 SO2被Na2S________生成______
生成______沉淀 Na2SO3被Na2S还原生成______
淡黄色
还原
单质硫
淡黄色
单质硫
酸性KMnO4溶液__________ 酸性KMnO4溶液能_____SO2和Na2SO3
氯水____________ 氯水能________SO2和Na2SO3
紫红色褪去
氧化
淡黄绿色褪去
氧化
Cu片________产生____，品红溶液______ 浓硫酸能被铜______生成______
逐渐溶解
气体
褪色
还原
SO2
[即学即练]
1．根据上述实验结果，用图示的方法表示通过加入氧化剂或还原剂实现不同价态硫元素之间的相互转化关系。
2．谈谈你对硫元素不同价态物质之间的转化与相关物质氧化性、还原性的认识。
答案：(1)－2价硫处于最低价态，如H2S、Na2S等，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S；(2)0价、＋4价硫处于中间价态，如Na2SO3、SO2等，既有氧化性又有还原性；(3)＋6价硫处于最高价态，如浓H2SO4、SO3等，只有氧化性。
3．下图为火山喷发时硫元素的转化示意图，其中甲、乙在常温下均为气体，丙为液体，丁为固体。下列关于甲、乙、丙、丁的判断不正确的是( )
A．甲只具有还原性
B．乙、丙均为酸性氧化物
C．乙既有氧化性，又有还原性
D．丁为黄色或淡黄色固体
答案：A
解析：甲、乙、丙、丁分别为H2S、SO2、SO3、S。H2S中－2价的S只有还原性，但其中的H为＋1价，具有氧化性，如H2S与活泼金属反应可表现出氧化性，A项错误；SO2与SO3均能与碱和碱性氧化物反应生成盐，均为酸性氧化物，B项正确；SO2中的S为＋4价，处于S的中间价态，C项正确；单质S为黄色或淡黄色固体，D项正确。
归纳总结
硫单质及其化合物之间的转化规律
(1)邻位价态原则
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，如
(2)相邻价态的粒子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。
(3)归中规律
当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。
(4)含硫物质的连续氧化规律
①H2SSO2SO3H2SO4
②SSO2SO3H2SO4
三、二氧化硫的性质及用途
1．物理性质
二氧化硫是一种无色、有________气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。
刺激性
2．二氧化硫性质探究
实验 操作
实验 现象 溶液红色________，有_________生成 溶液________，再加热后溶液颜色________
实验 结论 SO2属于__________ SO2具有________，SO2能与品红生成无色化合物，但生成的化合物________
变浅
白色沉淀
褪色
恢复红色
酸性氧化物
漂白性
不稳定
3.SO2化学性质总结
SO2＋H2O H2SO3
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
SO2＋CaOCaSO3
SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
褪色
又恢复红色
特别提醒
(1)SO2的还原性很强，能被O2、酸性KMnO4溶液、氯水、溴水、碘水、Fe3＋、H2O2等氧化剂氧化，其产物一般为。
(2)SO2的氧化性较弱，只有存在较强还原剂(如H2S)的情况下，才会表现出氧化性。
(3)SO2虽具有漂白性，但不能漂白酸碱指示剂。如SO2可使紫色石蕊溶液变红，但不褪色。
4.用途
制硫酸、食品添加剂(漂白剂、防腐剂、抗氧化剂)。
5．可逆反应：在相同条件下能同时向______________进行的反应称为可逆反应。在可逆反应的化学方程式中用“________”代替“===”。
正、反两个方向
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)向H2S溶液中通入SO2气体，生成淡黄色沉淀，说明SO2有还原性( )
(2)SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性( )
(3)将SO2通入品红溶液中，溶液褪色，加热后无变化( )
(4)SO2和CO2性质相似，通入BaCl2溶液中，都会产生白色沉淀( )
(5)SO2通入紫色石蕊溶液中，溶液先变红后褪色( )
(6)二氧化硫具有较强的还原性，故不能用浓硫酸干燥( )
(7)潮湿的Cl2和SO2都具有漂白性，那么将二者混合时其漂白能力增强( )
×
√
×
×
×
×
×
2．区别SO2与CO2可用的方法是( )
A．品红溶液 B．澄清石灰水
C．紫色石蕊溶液 D．BaCl2溶液
答案：A
解析：SO2与CO2均属于酸性氧化物，可利用二氧化硫的漂白性、还原性来鉴别二者。二氧化硫使品红溶液褪色，而二氧化碳不能，故选项A正确；SO2和CO2均使石灰水变浑浊，不能区别，故选项B错误；SO2和CO2均使紫色石蕊溶液变红，不能区别，故选项C错误；SO2和CO2均不与氯化钡溶液反应，现象相同，不能区别，故选项D错误。
3．如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用60%的硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体，实验现象很明显，且不易污染空气。下列说法中错误的是( )
A．紫色石蕊溶液先变红后褪色
B．品红溶液褪色
C．溴水橙色褪去
D．含酚酞的NaOH溶液红色变浅
答案：A
解析：二氧化硫能与水反应生成亚硫酸，亚硫酸显酸性，紫色石蕊溶液变红色不褪色，选项A错误；因为二氧化硫有漂白性，所以品红溶液褪色，选项B正确；因二氧化硫具有还原性，能与溴水发生反应：Br2＋SO2 ＋2H2O===2HBr＋H2SO4，所以溴水褪色，故选项C正确；因二氧化硫能与NaOH反应生成亚硫酸钠和水，溶液碱性减弱，所以溶液红色变浅，故D正确。
4．绿矾在高温下易分解，用如图所示装置检验绿矾的分解产物(加热装置已略去)。绿矾分解反应的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。已知二氧化硫的沸点为－10 ℃，三氧化硫的沸点为44.8 ℃，b为干燥的试管。下列有关说法不正确的是( )
A．SO2是还原产物，Fe2O3是氧化产物
B．b中所得到的溶液中硫酸的质量分数理论上为29.5%
C．将反应后的气体通入氯化钡溶液中，产生的沉淀为BaSO3、BaSO4
D．将反应后的气体通入足量硝酸钡溶液中，产生的沉淀只有BaSO4
答案：C
解析：反应中铁元素化合价升高，硫元素化合价降低，则SO2是还原产物，Fe2O3是氧化产物，A正确；设反应中生成1 mol SO3、14 mol H2O，则发生反应SO3 ＋H2O===H2SO4后b试管中含有13 mol H2O、1 mol H2SO4，则H2SO4的质量分数为×100%≈29.5%，B正确；将反应后的气体通入氯化钡溶液中，产生的沉淀为BaSO4，SO2与氯化钡不反应，C错误；将反应后的气体通入足量硝酸钡溶液中，溶液显酸性，硝酸根离子将SO2氧化为，故产生的沉淀只有BaSO4，D正确。
核心素养
一、SO2和CO2性质的比较
[例1] 如图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图，按要求回答下列问题：
(1)装置B中加入的试剂是_________，作用是_________。
(2)装置C中加入的试剂是__________________，作用是_______________________。
(3)装置D中加入的试剂是___________，作用是__________。
(4)实验时，装置C中应观察到的现象是
__________________________________。
品红溶液
检验SO2
酸性KMnO4溶液
除去SO2并检验SO2是否除尽
澄清石灰水
检验CO2
酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色
解析：检验SO2用品红溶液，吸收SO2用酸性KMnO4溶液，检验CO2用澄清石灰水。在检验CO2之前，必须除尽SO2，因为SO2也能使澄清石灰水变浑浊。装置C的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽，所以酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不能褪成无色，若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。
状元随笔 (1)若仅是除去CO2中混有的SO2可用饱和NaHCO3溶液：SO2＋NaHCO3===NaHSO3＋CO2。
(2)CO2的存在不影响SO2的检验，但SO2的存在会影响CO2的检验(使澄清石灰水变浑浊)，须先除去(用溴水或酸性KMnO4溶液，品红溶液可用于检验SO2，但一般不用于除SO2)。
[提升1] 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。
气体含有CO2
气体含有SO2
气体含有CO2和SO2
【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_____________。
b
检验该气体中是否含有SO2
检验该气体中是否含有CO2
含有CO2和SO2
解析：首先根据题给信息，分析可能涉及的物质，进行假设，本题中猜想气体可能含有SO2或CO2或二者都有；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；最后根据题意对假设进行一一验证，最终得出正确结论。SO2和CO2在某些方面性质较相似，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，可利用性质差异检验CO2、SO2是否存在。
关键能力
二氧化硫与二氧化碳性质比较
1．SO2和CO2性质的比较
SO2 CO2
物理性质 颜色、气味 无色、有刺激性气味 无色、无味
密度 比空气的大 比空气的大
溶解性 常温下，1体积水约能溶解40体积SO2 常温下，1体积水约能溶解1体积CO2
化学性质 与水反应 SO2＋H2O H2SO3, CO2＋H2O H2CO3
与碱反应 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解：Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2O，CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2 通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
氧化性 SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
还原性 能被酸性KMnO4溶液、氧气、氯水、溴水、碘水等氧化 无
漂白性 能与某些有色物质反应生成不稳定的无色物质而使其褪色 无
对环境的影响 形成酸雨 引起温室效应
2.SO2和CO2分别与BaCl2(或CaCl2)溶液、Ba(NO3)2[或Ca(NO3)2]溶液反应的情况
SO2 CO2
BaCl2 (或CaCl2)溶液 均不发生反应 Ba(NO3)2[或Ca(NO3)2]溶液 不反应
3.SO2和CO2的鉴别与检验方法
(1)SO2和CO2的鉴别方法
①闻气味，前者有刺激性气味，后者无气味。
②将SO2、CO2分别通入品红溶液中，前者能使品红溶液褪色，后者无明显现象。
③将SO2、CO2分别通入少量酸性KMnO4溶液或少量新制氯水中，前者能使溶液颜色褪去，后者无明显现象(两种方法原理相同，均利用了SO2的还原性)。
④将SO2、CO2分别通入H2S溶液中，前者能使溶液中出现浑浊，后者无明显现象。
(2)SO2、CO2共存时二者的检验方法
因为CO2、SO2均可以与澄清石灰水反应生成白色沉淀，所以其混合气体采用下面方法检验：
混合气体→品红溶液(溶液红色褪去，检验SO2的存在)→足量酸性KMnO4溶液(除去SO2)→品红溶液(溶液不褪色，确认SO2已被除尽)→澄清石灰水(溶液变浑浊，检验CO2的存在)。
二、常见漂白性物质的漂白原理
[例2] 下列说法正确的是( )
A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、KMnO4(H＋)溶液、石蕊溶液褪色
B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，其原理相同
D．等物质的量的SO2和Cl2通入溶液中后仍具有漂白能力
状元随笔 常见漂白剂的漂白原理主要有三种：氧化型(利用物质的氧化性，发生化学变化)、化合型(与有色物质发生化合反应生成无色物质，发生化学变化)和吸附型(表面吸附，发生物理变化)。
答案：B
解析：SO2能使品红溶液褪色是因为SO2具有漂白性，使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，SO2不能使指示剂褪色，A错误；能使品红溶液褪色的物质很多，不仅仅是SO2，如一些强氧化性物质，B正确；这些漂白剂的漂白原理不都相同，SO2漂白属于化合型漂白，活性炭漂白属于吸附型漂白，漂白粉、Na2O2漂白属于氧化型漂白，C错误；等物质的量的SO2和Cl2在溶液中恰好反应生成H2SO4和HCl，失去漂白能力，D错误。
[提升2] 下列有色溶液褪色原理相同的是( )
①SO2使品红溶液褪色 ②Cl2使品红溶液褪色 ③将Na2O2加入含酚酞的水溶液中，溶液先变红后褪色 ④SO2使酸性KMnO4溶液褪色
A．①② B．②④
C．②③ D．①④
答案：C
解析：①SO2与品红反应生成无色物质，体现其漂白性；②氯气和水反应生成的HClO具有强氧化性，能使品红溶液褪色；③Na2O2和水反应生成的NaOH显碱性，故溶液先变红，Na2O2与水反应的过程中可生成H2O2，H2O2具有强氧化性从而使溶液褪色；④SO2使酸性KMnO4溶液褪色，是因为发生了氧化还原反应5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4，与SO2的还原性有关；所以有色溶液褪色原理相同的是②③。
关键能力
常见漂白性物质的比较
1．常见漂白性物质的漂白原理分析
物质 SO2 HClO、H2O2、Na2O2、O3 活性炭
漂白原理 与有色物质结合成无色物质 将有色物质氧化为无色物质 吸附有色物质
变化类型 化学变化 化学变化 物理变化
是否可逆 可逆，加热或久置后恢复原来颜色 不可逆，加热或久置后不恢复原来颜色 处理后可重复使用
2．SO2和氯水的漂白性比较
(1)原理比较
物质 SO2 氯水
漂白原理 SO2跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质 HClO具有强氧化性，将有色物质氧化成稳定的无色物质
反应类型 化合反应 氧化还原反应
特点 具有可逆性，久置能恢复原色 具有不可逆性，久置不恢复原色
应用范围 仅适用于漂白品红、有色的毛发、丝绸、纸浆、草帽辫等 适用于漂白几乎所有的有机色质
(2)应用举例
学考评价
1．在试管中注入某红色溶液，给试管加热，溶液颜色逐渐变浅或消失，则原溶液可能是( )
①滴有石蕊的H2SO4溶液
②滴有酚酞的氨水溶液
③滴有酚酞的氢氧化钠溶液
④滴有酚酞的饱和氢氧化钙溶液
⑤溶有SO2的品红溶液
A．②⑤ B．②④
C．①③ D．②④⑤
答案：B
解析：滴有石蕊的H2SO4溶液显示红色，加热以后，溶液颜色不变，故①不符合题意；滴有酚酞的氨水溶液显示红色，因为氨水显碱性，氨水受热容易挥发出氨气，导致碱性减弱，溶液颜色逐渐变浅，故②符合题意；滴有酚酞的氢氧化钠溶液显示红色，氢氧化钠受热不变化，加热后碱性几乎不变，溶液颜色不变，故③不符合题意；滴有酚酞的饱和氢氧化钙溶液显红色，加热后，氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而降低，所以溶液碱性减弱，溶液颜色逐渐变浅，故④符合题意；二氧化硫有漂白性，能使品红溶液褪色，但加热后，SO2与品红结合生成的无色物质不稳定，发生分解反应又生成SO2，二氧化硫从溶液中逸出，品红溶液又显红色，故⑤不符合题意。
2．下列说法不正确的是( )
A．由于地壳的岩层里含硫及其化合物，因此火山喷出物中含有H2S、SO2等硫的化合物
B．化石燃料直接燃烧会产生对大气有严重污染的SO2气体
C．硫在空气中燃烧的产物是SO2，在氧气中燃烧的产物是SO3
D．硫是一种淡黄色固体，不溶于水，微溶于酒精
答案：C
3．硫的氧化性不如氧气强，下列叙述中不能说明这一事实的是( )
A．S＋O2SO2，O2是氧化剂、S是还原剂
B．S是淡黄色固体，O2是无色气体
C.氢硫酸放置在空气中易变浑浊(2H2S＋O2===2S↓＋2H2O)
D．S和Cu反应只能生成Cu2S(硫化亚铜)，而O2与Cu反应生成CuO
答案：B
解析：A项，S与O2化合时，O2做氧化剂，S做还原剂，说明氧气的氧化性比硫强；B项，不同单质的氧化性强弱与单质的存在状态无必然联系；C项，氢硫酸放置在空气中易变浑浊，是氧气将硫置换出来，说明氧气的氧化性比硫强；D项，S可以将Cu氧化生成Cu2S(Cu的化合价为＋1价)，而O2可以将Cu氧化为CuO(Cu的化合价为＋2价)，说明氧气的氧化性比硫强。
4．将甲气体通入BaCl2溶液，未见沉淀生成，然后通入乙气体，有沉淀生成，则甲、乙气体不可能是( )
A．SO2、H2S B．SO2、NO2
C．NH3、CO2 D．CO2、SO2
答案：D
解析：氯化钡溶液中通入二氧化硫不反应，再通入硫化氢，二氧化硫和硫化氢反应生成单质硫沉淀，A不符合题意；氯化钡溶液中通入二氧化硫不反应，再通入二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，可以氧化二氧化硫生成硫酸根离子，硫酸根再与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，B不符合题意；氯化钡溶液中通入氨气不反应，再通入二氧化碳可以生成碳酸钡沉淀和氯化铵，C不符合题意；氯化钡溶液中通入二氧化碳和二氧化硫都不反应，不会出现沉淀，D项符合题意。
5．由SO2和O2制备SO3(熔点为16.8 ℃，沸点为44.8 ℃)的模拟装置如图所示(加热和夹持装置省略)。下列说法正确的是( )
A．装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B．实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下反应制取SO2
C．装置③反应管中的铂石棉用作反应的催化剂
D．从装置⑤逸出的气体有过量的SO2和O2
答案：C
解析：A项，进入高温反应管的气体必须干燥，①中的试剂应是浓硫酸，所以错误；B项，铜与稀硫酸不反应，所以错误；C项，SO2和O2反应需用催化剂催化，所以正确；D项，该反应是可逆反应，④中逸出的气体主要是SO2和O2及少量的SO3气体，则⑤中应盛放碱石灰，可除去SO2、SO3，所以错误。
6．将SO2分别通入下列各溶液中，下列有关说法正确的是( )
A．试管a中实验可以证明SO2具有还原性
B．试管b中溶液褪色，说明SO2具有强氧化性
C．试管c中能产生白色沉淀，说明SO2具有氧化性
D．试管d中能产生白色沉淀，加入稀硝酸后沉淀完全溶解
答案：A
解析：SO2与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，表现了SO2的还原性，故A正确，SO2使品红溶液褪色，表现了SO2的漂白性，故B错误；酸性条件下SO2被溶液中的氧化为，表现了SO2的还原性，故C错误，SO2与NaOH和BaCl2混合溶液反应生成BaSO3，BaSO3被硝酸氧化为BaSO4，BaSO4难溶于稀硝酸，故D错误。
7．亚硫酸钠中有＋4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀硫酸、NaOH溶液。
(1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有________________，看到的现象是_________，
反应的离子方程式为_______________________________。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有__________________________，看到的现象是__________，反应的离子方程式为____________________________。
溴水、Na2SO3溶液
溴水褪色
H2O＋Br2＋===2Br－＋＋2H＋
稀硫酸、Na2SO3溶液、Na2S溶液
溶液变浑浊
6H＋＋＋2S2－===3S↓＋3H2O
解析：(1)亚硫酸钠中＋4价硫元素具有还原性，可被氧化剂氧化，在题给的试剂中溴水具有强氧化性。
(2)亚硫酸钠中＋4价硫元素具有氧化性，与其还原性相比，氧化性较弱，只有在特定条件下才表现出氧化性，如在酸性条件下，＋4价的硫才被还原成单质硫，因此要证明亚硫酸钠的氧化性，应选用的试剂是稀硫酸、Na2SO3溶液、Na2S溶液。(共54张PPT)
第2课时 硫酸、酸雨及其防治
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．通过不同价态硫元素之间的相互转化，认识硫单质、二氧化硫、浓硫酸的性质，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2．能通过实验探究和交流研讨，掌握硫酸的性质、典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式。能主动进行交流，逐步提升实验探究与创新意识。
3．从物质类别和元素价态两个视角研究物质性质的思路方法去认识知道含硫物质在生产、生活中的应用，知道酸雨及其防治方法，提升科学态度与社会责任。
知识网络
学业基础
一、硫酸
1．物理性质
纯硫酸是无色、黏稠、油状液体，沸点高、难挥发。常用的浓硫酸质量分数是98.3%，密度比水的________。浓硫酸溶于水时________大量的热。
大
放出
2．浓硫酸的特性
浓硫酸有三大特性：________、________和________。
(1)吸水性与脱水性
①实验探究——脱水性
实验操作
实验现象 蔗糖________，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并生成有____________的气体
实验结论 浓硫酸具有________
吸水性
脱水性
强氧化性
变黑
刺激性气味
脱水性
②对比
吸水性 脱水性
原理 浓硫酸能够吸收____________ 浓硫酸能把有机物中的___________________________脱去，剩余黑色的炭
区别 ____________ ____________________________
应用 ________
气体中的水分
氢、氧元素按水的元素组成质量比
物质中含有水
物质中不含水，但含有氢、氧元素
作干燥剂
(2)强氧化性
①实验探究
实验现象 a试管中铜丝表面________________；b试管中的溶液____________；c试管中的____________；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，___________
实验结论 Cu与浓硫酸反应的化学方程式：___________________________________
变黑，有气泡生成
逐渐变为无色
溶液变为红色
溶液呈蓝色
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②归纳
钝化
致密
氧化膜
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
HBr、HI、H2S等
3．硫酸的工业制备
(1)生产流程：
(2)涉及的化学方程式：
①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2(或S＋O2SO2)；
②_____________________________________________________________；
③_____________________________________________________________。
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与水反应为放热反应，易产生酸雾，影响SO3的吸收。
SO3＋H2O===H2SO4
4．硫酸的用途
(1)重要的化工原料，实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料等。
(3)用于石油精炼、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
注意：浓H2SO4不可干燥NH3、H2S、HI、HBr等气体。
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性( )
(2)在常温下，浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al发生“钝化”，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al都不反应( )
(3)蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中，主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性( )
(4)金属铜在常温下放入浓硫酸无现象，是浓硫酸把铜钝化了( )
×
×
√
×
(5)100 mL 18.0 mol·L－1的浓硫酸和足量铜反应生成SO2分子的数目为0.9NA( )
(6)向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸，制备少量二氧化硫气体( )
(7) 在给定条件下可实现上述转化( )
(8)将浓硫酸滴入蔗糖固体中，将产生的气体通入溴水，溴水褪色，说明浓硫酸具有氧化性( )
(9)NaCl与浓硫酸加热可制HCl，推测NaBr与浓硫酸加热可制HBr( )
×
√
×
√
×
2．向50 mL 18 mol·L－1的硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量是( )
A.等于0.9 mol
B.大于0.45 mol，小于0.9 mol
C.等于0.45 mol
D.小于0.45 mol
答案：D
解析：50 mL 18 mol·L－1的硫酸中n(H2SO4)＝18 mol·L－1×0.05 L＝0.9 mol，假设50 mL 18 mol·L－1的硫酸全部与铜反应，根据Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O可知，做氧化剂的硫酸为0.45 mol；随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐减小，铜与稀硫酸不反应，所以做氧化剂的硫酸的物质的量小于0.45 mol，即被还原的硫酸的物质的量小于0.45 mol，故选D。
3．检验碳与浓硫酸反应的产物，下列试剂的使用顺序正确的是( )
①品红溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③浓H2SO4
④无水硫酸铜 ⑤碱石灰 ⑥澄清石灰水
A.③⑥①②④ B．④③⑤①⑥
C.④①②①⑥ D．⑥①②①④
答案：C
解析：碳与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，应先检验水，无水硫酸铜变蓝说明有水生成；然后检验二氧化硫，品红溶液褪色说明有二氧化硫生成；根据题意可知用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，再用品红溶液检验二氧化硫是否除净，二氧化硫除净后用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，故试剂的使用顺序为④①②①⑥，选C。
4．浓硫酸与下列物质作用时，只表现强氧化性的是( )
A.蓝色硫酸铜晶体 B．蔗糖
C.红热木炭 D．氧化铝
答案：C
解析：浓硫酸具有吸水性，能使蓝色硫酸铜晶体变为白色粉末；浓硫酸使蔗糖炭化表现了脱水性；浓硫酸与红热的木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，只表现其强氧化性；浓硫酸与氧化铝反应表现的是酸性。
5．下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的序号分别填在横线上。
①强酸性 ②强氧化性 ③高沸点、难挥发性 ④脱水性 ⑤吸水性
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体________。
(2)用磷矿物[主要成分是磷酸钙]和硫酸反应制磷酸________。
(3)浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体________。
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸________。
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末________。
(6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体________。
(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑________。
③
①
⑤
②
⑤
②
①④
二、酸雨及其防治
1．酸雨的形成
(1)酸雨：排入空气的________在氧气和水蒸气的共同作用下形成酸雾，随雨水降落，这样所形成的酸雨也常称硫酸型酸雨。
(2)SO2的来源：________的燃烧。
(3)硫酸型酸雨形成过程
写出有关的化学方程式：
途径一：________________________________________________；
途径二：________________________________________________。
SO2
化石燃料
；SO3＋H2O===H2SO4
SO2＋H2O H2SO3；2H2SO3＋O2===2H2SO4
2．酸雨的危害
3．酸雨的防治
(1)消除________，改变________结构，开发利用________，如太阳能、风能、氢能等。
(2)对________的排放加以控制，如对燃料脱硫处理，对废气中的二氧化硫回收利用等。
(3)健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。
污染源
能源
清洁能源
酸性物质
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)雨水的pH小于7就是酸雨( )
(2)化石燃料燃烧，人类活动产生大量的CO2，是导致酸雨形成的主要原因( )
(3)开发新能源、改变能源结构是控制酸雨的根本途径( )
(4)向燃煤中鼓入足量空气，可以减少SO2的排放( )
(5)酸雨会导致湖泊水质变酸，向其中加入石灰石可使酸性减弱( )
×
×
√
×
√
2．下列有关酸雨的说法错误的是( )
A.酸雨形成过程中一定有氧化还原反应发生
B.煤和石油的燃烧是酸雨污染物的唯一来源
C.二氧化硫以及氮氧化物是形成酸雨的主要因素
D.酸雨的危害有使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁的腐蚀等
答案：B
解析：酸雨形成过程中一定发生氧化还原反应，故A正确；煤和石油的燃烧、汽车尾气的排放是酸雨污染物的主要来源，故B错误；二氧化硫、氮氧化物经过复杂的化学反应，被雨水吸收溶解而形成酸雨，故C正确；酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用，故D正确。
3．酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”，具有很大的破坏力。目前，我国很多地方也出现不同程度的酸雨，现有雨水样品一份，某实验小组每隔一小时测定样品的pH，其数据如下：
时间/h 0 1 2 3 4
雨水pH 4.80 4.63 4.51 4.45 4.45
分析数据，回答下列问题：
(1)雨水的pH逐渐减小的原因是什么？
(2)取上述雨水和自来水混合，pH将如何变化？并说明原因。
答案：雨水中存在反应SO2＋H2O H2SO3，H2SO3为弱电解质，难以电离，H2SO3易被O2氧化，发生反应2H2SO3＋O2===2H2SO4，生成的H2SO4为强电解质，完全电离，氢离子浓度增大，pH变小。
答案：pH将减小。自来水用Cl2消毒，两者混合，会发生反应：H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl(或SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl)，酸性增强，pH减小。
核心素养
一、浓、稀硫酸的比较与鉴别
[例1] 浓硫酸的用途、反应现象与括号内的性质对应不正确的是( )
A．在化学实验中，浓硫酸可做SO2、CO2等气体的干燥剂(吸水性)
B．将浓硫酸滴到蔗糖表面，固体变黑膨胀，有刺激性气味气体产生(脱水性和酸性)
C．向滤纸上滴加浓H2SO4，滤纸变黑(脱水性)
D．在冷浓H2SO4中放入铁片没有明显现象(强氧化性)
答案：B
解析：A对，浓硫酸具有吸水性，可以除去某些气体中混有的水分，SO2、CO2为酸性气体，且不会与浓硫酸反应。B错，将浓硫酸滴到蔗糖表面，固体变黑膨胀体现浓硫酸的脱水性，有刺激性气味气体产生体现浓硫酸的氧化性，不体现酸性。C对，浓硫酸具有脱水性，能使有机物中的H、O元素以原子个数比为2∶1的比例脱去，则向滤纸上滴加浓硫酸，滤纸变黑，表现的是浓硫酸的脱水性。D对，冷浓H2SO4使铁片钝化，体现浓硫酸的强氧化性。
[提升1] 已知①Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，②Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，下列说法不正确的是( )
A．浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，所以硫酸是氧化性酸
B．过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2
C．Zn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4
D．不管是浓硫酸还是稀硫酸，若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等，则生成气体的物质的量相等
答案：A
解析：从反应方程式知浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，但稀硫酸不是氧化性酸，A错；过量的Zn在浓H2SO4中反应先生成SO2，硫酸变稀后生成H2，B正确；Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中，有1 mol H2SO4被还原时分别生成1 mol SO2和1 mol H2，D正确。
状元随笔 硫酸性质的归纳
(1)强酸性的表现。如利用硫酸的强酸性制取弱酸的反应：用FeS和稀H2SO4反应制H2S，Na2SO3与硫酸反应制SO2。
(2)吸水性的表现。如用浓硫酸作干燥剂等。
(3)脱水性的表现。如浓硫酸能使蔗糖脱水炭化。
(4)氧化性的表现。如铁、铝遇浓硫酸发生钝化，浓硫酸将H2S氧化生成硫，浓硫酸将碘化氢氧化生成碘，以及浓硫酸氧化C、S等的反应。
(5)氧化性和酸性的共同表现。如浓硫酸与金属生成硫酸盐和二氧化硫等的反应。
关键能力
1.浓硫酸、稀硫酸的比较
物质 浓硫酸 稀硫酸
溶质的主要存在形式 H2SO4
导电性 纯H2SO4几乎不导电 强
酸性 强弱 弱(不能制H2) 强
遇碱 — 反应
遇NaCl固体 不反应
氧化性 强弱 硫元素显＋6价，浓硫酸具有强氧化性，属于氧化性酸，还原产物为SO2 H＋具有弱氧化性，稀硫酸属于非氧化性酸，还原产物为H2
遇Fe、Al 常温下发生钝化 反应
遇Cu、C 加热时反应 不反应
脱水性 有 无
吸水性 有 无
2.浓、稀硫酸的鉴别方法
各取少量试样，进行下列实验。
(1)称重法：利用二者密度不同，因为浓硫酸比稀硫酸的密度大(98%的浓硫酸密度为1.84 g·cm－3)，所以取等体积的试液，质量大的为浓硫酸。
(2)铁铝法：分别取少许试液于试管中，加入铁丝或铝片，无明显现象的是浓硫酸，有气泡冒出的是稀硫酸。
(3)脱水法：分别用玻璃棒蘸取两种酸在纸(或木材或棉布)上写字，一段时间后，纸变黑的是浓硫酸。
(4)吸水法：分别取两支试管，加入胆矾少许，再分别加入少量酸，晶体溶解，溶液变蓝色的是稀硫酸，晶体表面变白的是浓硫酸。
(5)氧化性：分别取两支试管，加入铜片或木炭后，再分别加入酸，加热，能够产生有刺激性气味气体的是浓硫酸。
(6)稀释法：在小烧杯中加入10 mL水，沿烧杯内壁慢慢加入酸(切不可将水加到酸中)，稀释时放出大量热的是浓硫酸。
二、、的检验方法
[例2] 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BaCl2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气体；白色沉淀部分溶解； ③取上层清液继续滴加BaCl2溶液至无沉淀时，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀。
根据实验，以下推测不正确的是( )
A．一定有
B．一定有
C．不能确定Cl－是否存在
D．不能确定是否存在
答案：D
解析：①取少量溶液滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有能和Ba2＋反应生成沉淀的阴离子，可能为、、等，也可能含有Ag＋，生成AgCl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气体，此气体为CO2，说明溶液中含有，不含和Ag＋，因为Ag＋和不能共存；生成的白色沉淀部分溶解，说明沉淀中包含BaCO3沉淀和BaSO4沉淀，则溶液中还含有。③取上层清液继续滴加BaCl2溶液至无沉淀时，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，是生成了AgCl白色沉淀，但①、②和③步骤中加入的BaCl2溶液和盐酸中含有Cl－，则不能确定原溶液中是否含有Cl－。由分析知，溶液中含有和，可能含有Cl－。
[提升2] 甲、乙两位同学各设计一个实验来检验，且都认为自己的试样中含有，其方案如下：
回答以下问题：
(1)你认为甲、乙两位同学所设计的实验方案是否严谨，甲________、乙________(填“严谨”或“不严谨”)，并说明理由：______________________________________。
(2)如果你认为甲、乙方案均不严谨，请你设计一个合理的实验方案：______________________________________________________________________________________________________________________。
不严谨
不严谨
甲没有排除Ag＋的干扰，乙没有排除的干扰
向试样中先加过量的盐酸酸化，无沉淀产生，然后再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明含有，若无沉淀生成，则说明不含
解析：(2)检验的正确实验操作是先向待检液中加入足量稀盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，看是否有不溶于盐酸的白色沉淀产生，从而作出相应判断。
状元随笔 检验时易出现的错误
(1)只加可溶性钡盐，不酸化。误将、、等干扰离子判断成。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。
(2)误将Ag＋判断成。如向待测液中滴加BaCl2溶液，再加稀盐酸，有白色沉淀，便断定含。其错误是未注意当溶液中不含，而含Ag＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)。
(3)误将判断成。如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有。该错误是未注意在酸性环境中具有强氧化性，能将氧化成而产生干扰。
关键能力
、的检验方法
(1)的检验方法
取试样少许，先滴加稀盐酸酸化，无气泡产生、无沉淀产生(排除、、Ag＋等离子的干扰)，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则含有。原理为Ba2＋＋===BaSO4↓。
状元随笔 注意：一般情况下，试剂不能换，顺序不能颠倒。
(2)的检验方法
取试样少许，加入BaCl2溶液生成白色沉淀，再加入稀盐酸，沉淀溶解并产生使品红溶液褪色的气体。原理如下：
Ba2＋＋===BaSO3↓
BaSO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋SO2↑
状元随笔 注意：不能向试样中直接滴加盐酸，因为与盐酸反应同样生成SO2。
学考评价
1．下列有关酸雨的说法正确的是( )
A．酸雨就是指pH＞5.6的雨水
B．酸雨是因为雨水中含有CO2
C．工业上大量燃烧含硫燃料和以含硫矿石为原料冶炼金属产生的SO2是形成硫酸型酸雨的主要原因
D．酸雨没有危害，所以不必担心，也不必想办法治理
答案：C
解析：一般把pH<5.6的雨水称为酸雨；工业生产中产生的SO2是形成酸雨的主要原因。
2．下列对浓硫酸的叙述正确的是( )
A．常温下，浓硫酸与铁、铝不反应
B．浓硫酸具有吸水性，故能使蔗糖炭化
C．浓硫酸可作H2、NH3等气体的干燥剂，表现脱水性
D．浓硫酸和铜片加热时发生反应，表现酸性和氧化性
答案：D
解析：常温下浓硫酸与铁、铝发生钝化，是浓硫酸的强氧化性使铁、铝表面形成一薄层致密的氧化膜而阻止反应进行，A项错误；浓硫酸使蔗糖炭化体现其脱水性，B项错误；浓硫酸不能干燥NH3，浓硫酸可作H2的干燥剂，体现其吸水性，C项错误；浓硫酸和铜片加热时发生反应生成硫酸铜表现酸性，生成二氧化硫表现氧化性，D项正确。
3．在如图所示的实验装置中，实验开始一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是( )
A．①中苹果块会干瘪
B．②中胆矾晶体表面有“白斑”
C．③中小试管内有晶体析出
D．④中pH试纸变红
答案：D
解析：浓硫酸具有吸水性，故苹果块的水分和胆矾晶体的结晶水以及饱和硝酸钾溶液中的水会被吸收，A、B、C项均正确；pH试纸在浓硫酸中会被脱水炭化，应变黑，D项错误。
4．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。下列关于硫化氢的说法错误的是( )
A．H2S是一种弱电解质
B．可用石灰乳吸收H2S气体
C．根据如图可知FeCl3、CuCl2均能氧化H2S
D．H2S在空气中燃烧可以生成SO2
答案：C
解析：H2S在溶液中不能完全电离，是一种弱电解质，所以A项正确；硫化氢具有酸性，可与石灰乳反应，可用石灰乳吸收H2S气体，所以B项正确；根据图示可知FeCl3能氧化H2S，CuCl2与H2S反应生成CuS，没有发生氧化还原反应，所以C项错误；H2S具有还原性，在空气中完全燃烧可以生成SO2，如氧气不足，可生成S，所以D项正确。
5．已知X为一种常见的酸，X的浓溶液能使蔗糖变黑。A与X的浓溶液反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物已略去，下列说法正确的是( )
A．X的浓溶液使蔗糖变黑主要体现了X的浓溶液的吸水性
B．若A为铁，则足量A与X的浓溶液在常温下即可完全反应
C．若A为碳单质，则将C通入少量澄清石灰水中，一定能观察到白色沉淀
D．由B转化为D的反应是工业制备X过程中的重要反应
答案：D
解析：X为一种常见的酸，X的浓溶液能使蔗糖变黑，则X为H2SO4，从而得出B为SO2，D为SO3。浓硫酸使蔗糖变黑主要体现了浓硫酸的脱水性，A项错误；若A为铁，则常温下铁在浓硫酸中发生钝化，B项错误；若A为碳单质，则C为CO2，将CO2通入少量澄清石灰水中生成Ca(HCO3)2，在反应过程中，很难观察到白色沉淀，C项错误；SO2转化为SO3的反应是工业制H2SO4过程中重要的反应，D项正确。
6．许多碳和硫的氧化物是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物的说法错误的是( )
A．开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源有利于减少这些元素的氧化物的产生
B．硫的某些氧化物能直接危害人的身体健康，引发呼吸道疾病
C．温室效应与二氧化碳的排放有着密切的关系
D．这些氧化物使雨水的pH<7，我们把pH<7的雨水称为酸雨
答案：D
解析：使用传统能源会产生C、S的氧化物，会带来很多环境问题，太阳能、水能、风能、氢能均为清洁能源，开发这些新能源有利于减少这些元素的氧化物的产生，A正确；SO2能直接危害人的身体健康，对呼吸道产生刺激，引发呼吸道疾病，B正确；二氧化碳能造成温室效应，C正确，pH小于5.6的雨水称为酸雨，D错误。
7．某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况，用如图所示装置进行有关实验。
回答下列问题：
(1)装置A中发生反应的化学方程式为
________________________________。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸有一种液体，这种液体是__________，其作用是_________________________。
(3)装置B的作用是储存多余的气体。当装置D中有明显的现象后，关闭K并移去酒精灯，但由于余热的作用，装置A中仍有气体产生，此时装置B中现象是_______________________________，装置B中应盛放的液体是________(填字母)。
A．水 B．酸性KMnO4溶液
C．浓溴水 D．饱和NaHSO3溶液
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
NaOH溶液
吸收多余的SO2，防止污染空气
瓶中液面下降，而长颈漏斗中液面上升
D
解析：(1)装置A为铜与浓硫酸的反应装置，二者反应生成CuSO4、SO2和H2O。(2)因SO2为大气污染物，需要进行尾气处理，常用NaOH溶液吸收SO2。(3)根据题目中“装置B的作用是储存多余的气体”可知，装置B中的试剂不能吸收SO2，而水、酸性KMnO4溶液和浓溴水都能与SO2反应，SO2在饱和NaHSO3溶液中的溶解度非常小，所以D项正确。
(4)实验中，取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L－1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完全，发现圆底烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的H2SO4剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是___________________________________________________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的圆底烧瓶中存在余酸的是________(填字母)。
A．铁粉 B．BaCl2溶液
C．银粉 D．NaHCO3溶液
反应过程中H2SO4被消耗，浓硫酸逐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应
AD
解析：铜可与浓硫酸反应，但不与稀硫酸反应。随着反应的进行，H2SO4溶液的浓度逐渐减小，浓硫酸变为稀硫酸时，反应停止，因此铜会剩余。因铜与浓硫酸反应的生成物中存在CuSO4，要证明反应后的圆底烧瓶中有余酸存在，只需证明有H＋存在。所以，选择的是能与H＋反应的铁粉和NaHCO3溶液。(共46张PPT)
第1课时 氮气与氮的氧化物
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，能例举自然固氮与人工固氮的过程，知道人工固氮对社会发展的重要意义，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
2．认识氮循环过程中重要的含有氮元素的物质，能够对含有氮元素的物质进行分类，形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
3．认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法，培养科学探究与创新意识。
知识网络
学业基础
一、自然界中的氮循环、氮气
1．自然界中的氮循环
(1)自然循环
(2)人类活动的影响
①通过化学方法把空气中的氮气转化成________，再转化成其他含氮化合物(如________、________等)。
②燃烧反应产生的_________参与氮的循环。
硝酸盐
、和NH3
氮氧化物
氨
铵盐
硝酸盐
氮氧化物
2．氮的固定
(1)含义：将空气中________的氮转化为__________的过程。
(2)分类
游离态
含氮化合物
生物
人工
3．氮气
(1)物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
____ ____ ____ 比空气____ ____溶于水
无色
气体
无味
稍小
难
(2)化学性质
通常状况下，氮气的化学性质________，很难与其他物质发生反应。
①还原性
a.实验探究
实验装置 实验操作 现象
硬质玻璃管内充入N2和O2，然后给硬质玻璃管两端的电极上通电，在硬质玻璃管内能产生火花 气体颜色由______________
不活泼
无色变为红棕色
b.结论：在放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO立即被氧化为NO2，化学方程式为
________________、________________。
注意：N2和O2反应的最初产物是NO，而不是NO2。
②氧化性
N2和H2反应生成NH3，化学方程式：___________________。
Mg在N2中燃烧反应生成Mg3N2，化学方程式：N2＋3MgMg3N2。
N2＋O22NO
2NO＋O2===2NO2
N2＋3H2 2NH3
(3)氮气的主要用途
①氮气常用作保护气，用于焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
②氮气是合成氨、制硝酸的主要原料。
③液氮可用作制冷剂，用于医学、科技等领域。
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)N2的性质非常稳定，因此可以作为很多物质的保护气( )
(2)工业上将NH3转化为其他铵态化肥属于人工固氮( )
(3)N2和O2在放电条件下会生成NO2( )
(4)N2中N元素价态为0价，处于中间价态，因此既有氧化性，又有还原性( )
(5)N2的密度比空气小，可以通过向下排空气法收集干燥的N2( )
(6)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应( )
√
×
×
√
×
√
2．下列过程不属于固氮的是 ( )
A.雷电时生成氮的氧化物
B.工业上用氢气与氮气合成氨
C.植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐
D.豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐
答案：C
解析：A项，雷电时生成氮的氧化物，为自然固氮；B项，工业上用氢气与氮气合成氨，为人工固氮；C项，植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸盐，不是将游离态氮转化为化合态氮，故不属于氮的固定；D项，豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为硝酸盐，为生物固氮。
3．下列关于N2的说法错误的是 ( )
A.通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气
B.反应N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一
C.N2的质量约占空气总质量的
D.在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N2做氧化剂
答案：C
解析：通常情况下N2性质很稳定，所以N2可在电焊时做保护气，故A正确；N2＋O22NO是汽车尾气造成污染的主要原因之一，故B正确；N2在空气中约占总体积的，故C错误；在反应3Mg＋N2Mg3N2中，N元素化合价降低，N2做氧化剂，故D正确。
4．为提高农作物产量，现代农业生产中需要大量含氮化合物做肥料。
(1)下列固氮方法中，属于人工固氮的是________(填字母)。
A.合成氨 B．闪电固氮
C.根瘤菌固氮 D．仿生固氮
E.用氨气合成尿素
AD
(2)植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为氨，被植物吸收，这种过程被称为氮的固定。此过程可简单地用化学方程式表示为
______N2＋______C＋______H2O______NH3＋______CO2
①配平以上化学方程式，并用单线桥表示电子转移的方向和数目。
②上述反应中的还原剂是_______(填化学式，下同)，还原产物是______。若转移3 mol电子则会生成NH3_______mol。
③闪电固氮反应的化学方程式是________________，氮气表现_______ (填“氧化”或“还原”)性。
④合成氨的化学方程式是_______________________，氮气表现_______ (填“氧化”或“还原”)性。
C
NH3
1
N2＋O22NO
还原
氧化
解析：(2)①在该反应中，N元素由0价到－3价，得到电子，C元素由0价到＋4价，失去电子，根据电子转移守恒，配平化学方程式为2N2＋3C＋6H2O4NH3＋3CO2，共转移12e－。②上述反应中，C元素的化合价由0价升高到＋4价，C为还原剂，N元素的化合价由0价降低到－3价，被还原，还原产物是NH3，每转移3 mol电子，则生成1 mol氨气。③闪电固氮的化学方程式为N2＋O22NO，在反应中N元素由0价升高到＋2价，N2做还原剂，表现还原性。④合成氨的化学
方程式为 在反应中，N元素由0价降低到
－3价，N2做氧化剂，表现氧化性。
二、氮的氧化物
1．氮的氧化物的种类
化合价 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
对应氧化物 ________ ________ ________ ________ ________
N2O
NO
N2O3
NO2、N2O4
N2O5
2.NO和NO2
(1)物理性质。
物质 NO NO2
颜色 ________ ________
毒性 有毒 有毒
溶解性 ________ ________
气味 ________ ________气味
无色
红棕色
难溶于水
易溶于水
无味
刺激性
(2)化学性质
①实验探究
实验装置 实验操作 现象
向充满NO气体的试管中通入O2 气体颜色由_________________
向充满NO2气体的试管中注入水 气体逐渐减少，颜色由_______________，得到无色溶液
无色逐渐变为红棕色
红棕色变为无色
②结论：在一定条件下，NO和NO2可以相互转化。
a.NO→NO2：________________ (NO表现________)。
b.NO2→NO：_______________________(NO2既表现________，又表现________)。
2NO＋O2===2NO2
还原性
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
氧化性
还原性
(3)NO、NO2的其他性质
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)NO的密度比空气大，可以用向上排空气法收集NO( )
(2)氮的氧化物都是大气污染物，而且在一定条件下可相互转化( )
(3)NO2可用排水法收集，且可由NO和O2化合得到( )
(4)NO2和NaOH可发生反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，故NO2为酸性氧化物( )
(5)可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2和Br2( )
(6)在实验室里，NO和NO2均可用排水法收集 ( )
(7)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒( )
(8)汽车尾气中有NOx，主要是汽油不充分燃烧引起的 ( )
×
√
×
×
×
×
√
×
2．NO2可以用氢氧化钠溶液吸收或在一定条件下与氨气反应转化为无污染的物质，发生反应的化学方程式分别是2NO2＋2NaOH===M＋NaNO3＋H2O，8NH3＋6NO2===7X＋12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是 ( )
A.NaNO2、N2 B．HNO2、N2
C.NO、HNO3 D．HNO3、N2
答案：A
解析：根据原子守恒，判断M为NaNO2，X为N2。
3．四支容积相同的试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示。其中原试管充满NO2的是 ( )
答案：B
解析：根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和NO难溶于水可知，将充满NO2的试管倒立于盛有水的水槽中，水上升到试管容积的三分之二，符合条件的是B。
4．依据下图中氮元素及其化合物间的转化关系，判断下列说法不正确的是 ( )
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.由NH3→N2，从原理上看，可通过NH3与NO2反应实现
答案：B
解析：由图中氮及其化合物间的转化关系可知，X中N为＋5价，对应的氮的氧化物是N2O5，A正确；一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集NO，B错误；工业生产硝酸的步骤：氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应得到硝酸，故原料为NH3、空气、水，C正确；NH3可与NO2反应生成氮气：8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，D正确。
5．将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。
(1)下列图示正确的是________(填字母)。
(2)如水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为______________________________，最终充入________mL O2，才能使水全部充满。
C
无色气体变为红综色，液面逐渐上升
3
解析：(1)NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成NO的体积占气体的。
(2)向试管中缓缓充入O2，发生反应：①2NO＋O2=== 2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应：②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需充入3 mL O2。
归纳总结
(1)NO和O2反应，不能用排空气法收集，可以用排水法收集，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色，不能用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2气体和溴蒸气。
核心素养
氮的氧化物溶于水的计算
[例] 有一充有10 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有6 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为 ( )
A．1∶4 B．2∶3
C．1∶3 D．4∶1
状元随笔 明确反应，结合反应判断出剩余气体成分是解答本题的关键。
答案：B
解析：设NO的体积为a mL，则NO2的体积为(10－a)mL，倒置于盛有水的水槽中，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，根据反应方程式，生成NO的体积为 mL，充分反应后，6 mL气体均为NO，因此有a＋＝6，解得a＝4，因此NO和NO2的体积比为4 mL∶(10－4)mL＝4∶6＝2∶3，B正确。
[提升] 盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内气体的体积减小为原来的一半。则原混合气体中O2和NO2的体积比是 ( )
A．2∶1 B．1∶2
C．3∶2 D．3∶1
状元随笔 解答本题关键要先判断反应的可能情况，即剩余气体可能是NO或O2，然后根据题中数量关系进行计算。
答案：C
解析：假设量筒的容积是V L，盛有O2和NO2的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若剩余的气体是O2，则NO2完全反应，NO2的体积V(NO2)＝×V L＝ L，O2的体积V(O2)＝V L－ L＝ L，原混合气体中O2和NO2的体积比是 L∶ L＝3∶2；若剩余气体是NO，即NO2与O2反应时，NO2有剩余，后发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余NO2的体积是3× L＝ L，原混合气体体积是V L，假设不成立；故C项正确。
关键能力
氮氧化物与氧气、水反应的计算方法
氮氧化物与O2混合通入水中时，剩余气体只能是NO或O2，不可能是NO2，因过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属重点计算题型，现分类说明解题方法。
1．关系式法
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ②
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ③
2NO＋O2===2NO2 ④
不同情况及剩余气体的体积：
序号 气体 反应 剩余气体 剩余气体的量
Ⅰ NO2 ① NO
Ⅱ NO2＋NO ① NO
Ⅲ NO2＋O2 ② 无 0
② O2
① ② NO
Ⅳ NO＋O2 ③ 无 0
③ O2
③ NO
2.原子守恒法
“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相当于“2N2O5”，即总反应的化学方程式都与“N2O5＋H2O===2HNO3”等效。利用混合气体中N、O原子的个数比进行分析判断：
N(N)∶N(O)
3．得失电子守恒法
对于“NO＋NO2＋O2＋H2O”型，当反应后，无气体剩余，则N均被氧化为＋5价(存在于HNO3中)，O被还原为－2价(存在于HNO3中)，得失电子情况如下：NO2－e－―→HNO3，NO－3e－―→HNO3，O2＋4e－―→HNO3。
根据得失电子守恒知，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)。因实际应用中，气体量通常用体积表示，由阿伏加德罗定律的推论知，同温同压下气体的体积之比等于气体的物质的量之比，故又有V(NO2)＋3V(NO)＝4V(O2)。
上述公式具有广泛的适用性，若体系中没有NO，则V(NO)＝0，由此有V(NO2)＝4V(O2)；当体积中没有NO2时，则有3V(NO)＝4V(O2)。若将有关物质的已知量代入上述公式后能使等式成立，则气体恰好反应完全；若不能使等式成立，则数值较大的一侧对应的物质过量。应注意的是，无论是何种体系，最终剩余的气体不可能是NO2。
学考评价
1．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是( )
A．氮元素均被氧化
B．氮在自然界中存在形式有游离态和化合态
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环
答案：A
解析：在雷电作用下N2与O2反应生成NO，氮元素被氧化，工业合成氨属于人工固氮，合成氨过程中氮元素被还原，A项错误；氮在自然界中存在形式有游离态和化合态，B项正确；由图可看出含氮无机物和含氮有机物可以相互转化，C项正确；制造蛋白质的过程中就有碳、氢、氧元素的参与，D项正确。
2．某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片，振荡，得到橙色溶液，气体颜色消失，再移走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气体中的(已知Br2蒸气呈红棕色，含Br2的溶液呈橙色)( )
A．N2、NO2、Br2 B．NO2、O2、NO
C．NO2、NO、N2 D．N2、O2、Br2
答案：A
解析：集气瓶中气体呈红棕色，可能含Br2蒸气或NO2气体。加水原气体红棕色消失，溶液呈橙色，说明混合气体中一定含Br2蒸气；移走玻璃片后瓶中气体又变红棕色，说明原气体溶于水后产生了NO，NO由NO2溶于水得到，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故原混合气体中一定含有Br2蒸气和NO2气体。
3．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( )
A．CO2属于大气污染物
B．酸雨是pH小于7的雨水
C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
答案：D
解析：二氧化碳不是大气污染物，但是却可以引起环境问题，例如大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧；正常雨水的pH为5.6，pH小于5.6的雨水是酸雨，NO2、SO2都会导致酸雨的形成。
4．下列有关氮气的叙述中，错误的是( )
A．工业上，氮气常用作焊接金属的保护气
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NO
C．氮气既可做氧化剂又可做还原剂
D．1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3
答案：D
解析：N2与H2的反应属于可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3，故D项错误；因氮气的化学性质很不活泼，常用作焊接金属的保护气；N2中的氮元素为0价，处于中间价态，故N2既可做氧化剂，又可做还原剂。N2与O2反应生成NO。
5．运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2遇NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
答案：B
解析：根据火箭喷出的大量红色烟雾可推知其应是NO2，而高温下N2与O2不能生成NO2。
6．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的( )
A． B．
C． D．
答案：C
解析：由于NO和O2等体积，故二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应
4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O===4HNO3
4 mol 3 mol
设初始时NO和O2的物质的量均为4 mol，则4 mol NO反应掉3 mol O2，还剩余1 mol O2，则剩余O2为原气体的。(共62张PPT)
第2课时 氨气的转化和生成
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．通过对固氮反应的分析、氨气的转化与生成的实验探究以及浓硝酸性质的学习，认识氨气、铵盐的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用，建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法，建立变化观念与平衡思想。
2．通过对氨气的转化与生成的实验探究以及NH＋4的检验方法，培养科学探究与创新意识。
知识网络
学业基础
一、氨的转化
1．氨气的物理性质
颜色 气味 状态 水溶性 密度
无色 ________气味 气体 ________溶于水 比空气的______
刺激性
极易
小
2.氨气的化学性质
(1)实验探究
预期转化 NH3―→NH3·H2O NH3―→NH4Cl
实验试剂及装置
操作 打开止水夹，挤压滴管的胶头 撤去玻璃片
现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成________，瓶内液体呈______ 集气瓶中产生大量________
结论 _______________，_____________ NH3和HCl反应生成______________
红色喷泉
红色
白烟
NH3极易溶于水
水溶液呈碱性
白色NH4Cl小颗粒
实验总结：
白烟
(2)从氮元素化合价预测NH3的性质
①NH3中N元素化合价为________价，处于________价态，因此NH3具有________。
②写出下列转化的化学方程式。
a.氨气与氧气在催化剂作用下生成NO：_______________________。
氨气在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。
b.氨气和氧化铜在加热条件下生成N2和Cu：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O。
c.氨气和氯气的反应：2NH3(少量)＋3Cl2===6HCl＋N2、8NH3(过量)＋3Cl2===6NH4Cl＋N2(用于检验输送Cl2的管道是否漏气)。
－3
最低
还原性
(3)氨水的性质
NH3·H2O ＋OH－
蓝
NH3·H2ONH3↑＋H2O
3．氨的用途
(1)工业上：主要应用于氮肥工业和硝酸工业。
(2)生活中：NH3易液化，常用作制冷剂。
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)液氨可用作制冷剂，是因为其汽化时吸收大量的热( )
(2)氨极易溶于水，因此可用来做喷泉实验( )
(3)NH3中N元素为－3价，故NH3在氧化还原反应中只能做还原剂，不能做氧化剂( )
(4)NH3溶于水能导电，因此NH3为电解质( )
(5)蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，会在中间产生大量的白烟( )
(6)氨气显碱性，可用无水CaCl2干燥 ( )
(7)浓氨水可检验氯气管道是否漏气 ( )
(8)分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升，说明两者均易溶于水( )
√
√
×
×
×
×
√
√
2．下列物质中，可用作制冷剂的是 ( )
A．液氧 B．小苏打
C．液氨 D．火碱
答案：C
解析：氨气易液化，液氨汽化时吸收大量的热，能够使周围环境温度降低，具有制冷作用，常用作制冷剂，故选C。
3．将NH3通过灼热的CuO，发现生成一种红色的固体单质和一种气体单质，这种气体单质是 ( )
A．O2 B．H2
C．N2 D．NO
答案：C
解析：将NH3通过灼热的CuO，发现生成一种红色的固体单质和一种气体单质，红色的固体单质为铜，铜元素的化合价降低，则N元素的化合价升高，气体单质只能为氮气，故选C。
4.右图是喷泉实验装置图，下列说法正确的是 ( )
A.烧瓶中的溶液呈红色，则原气体一定是SO2
B.形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C.烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气
D.若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，
则CO、CO2均能形成喷泉
答案：C
解析：烧瓶中的溶液呈红色，说明气体溶于水呈酸性，则原气体可能是HCl、SO2等酸性气体，A错误；烧瓶中的气体易溶于水或能与水反应，从而使烧瓶内压强小于外界大气压形成喷泉，B错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，则气体溶于水或与水反应所得溶液一定呈碱性，因此原气体可能是氨气，C正确；CO不溶于水也不与氢氧化钠溶液反应，若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，CO不能形成喷泉，D错误。
5．某化学兴趣小组利用如图所示装置探究氨气的性质。
(1)①中湿润的红色石蕊试纸变蓝：说明氨气水溶液呈 性，化学方程式为__________________。
(2)向②中滴入浓盐酸，现象为 ，反应的化学方程式：_________________。
(3)下图是该小组设计的几种尾气处理装置，其中可行的是 (填字母)。
碱
NH3＋H2O NH3·H2O
产生白烟
NH3＋HCl===NH4Cl
bcde
(4)将灼热的铂丝伸入③中，可观察到铂丝保持红热，有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应，写出NH3和O2催化氧化的化学方程式：
___________________________，该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应，锥形瓶中出现白烟，该物质的化学式为 。
放热
NH4NO3
解析：NH3和O2反应能使铂丝保持红热，说明反应为放热反应，生成的NO和O2再发生反应生成NO2，NO2又和H2O发生反应生成HNO3，HNO3遇到NH3发生反应生成NH4NO3小颗粒，故白烟成分为NH4NO3。
二、氨的生成
1．铵盐
(1)物理性质
颜色 溶解性 状态
多为_________ 易溶于水 _________
白色
晶体
(2)化学性质
①实验探究
预期转化 实验装置及操作
现象 试管中固体________，产生无色、有刺激性气味的气体，试纸_______ 固体________，产生无色、____________的气体，试管口有_________生成 试管中_____________ _____________，试纸变蓝
结论 NH4HCO3分解产生________ NH4Cl受热分解产生________和________者在试管口遇冷又结合成________ NH4Cl和NaOH溶液反应生成________
逐渐减少
变蓝
逐渐减少
有刺激性气味
白色固体
有无色刺激性气味的气体产生
NH3
NH3
HCl
NH4Cl
NH3
②铵盐的化学性质归纳：
NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O
NH4ClNH3↑＋HCl↑
NH4Cl＋NaOHNH3↑＋NaCl＋H2O
＋OH－NH3↑＋H2O
NH3·H2O
特别提醒
(1)铵盐受热易分解，多数放出NH3，但也有部分铵盐受热分解不放出NH3，例如NH4NO3受热分解：NH4NO3N2O↑＋2H2O、2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O。
(2)碳酸氢铵在常温下就有明显的分解。在储存碳酸氢铵化肥时，应密封包装并放在阴凉通风处，施肥时，应将其埋在土下以保持肥效。
(3)铵态氮肥不能与碱性物质，如石灰、草木灰等混合施用。
2.铵盐性质的应用
(1)的检验
①原理：＋OH－NH3↑＋H2O
②操作方法：取少量固体样品(或溶液)于试管中，加入_________溶液，加热，用__________________靠近试管口(或将蘸有_______的玻璃棒靠近试管口)，试纸________ (或产生_______)，则证明固体样品(或溶液中)含有。
浓NaOH
湿润的红色石蕊试纸
浓盐酸
变蓝
白烟
(2)氨的实验
室制法
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
向下排空气法
蓝
白烟
水或稀硫酸
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铵盐都易溶于水，且都易分解( )
(2)铵盐都不稳定，受热分解都生成NH3( )
(3)向溶液中加入氢氧化钠溶液，用湿润的红色石蕊试纸验证，试纸未变蓝，则溶液中一定无 ( )
(4)实验室可以用加热NH4Cl固体的方法获得NH3( )
(5)除去NaCl中少量的NH4Cl，可采用加热的方法( )
(6)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3并不涉及氧化还原反应( )
(7)NH3·H2O为一元弱碱，含有的水溶液均显弱碱性 ( )
√
×
×
×
√
√
×
2．以下关于实验室制备氨气的装置和药品的选择中不正确的是( )
答案：A
解析：实验室用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制取NH3，故A不正确；碱石灰可以除去NH3中的水蒸气，故B正确；氨气的密度比空气小，用向下排空气法收集，故C正确；NH3极易溶于水，用倒置的漏斗可以防倒吸，故D正确。
3．为了检验某固体物质中是否含有，你认为下列试纸和试剂一定用不到的是 ( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A．①⑤ B．④⑤
C．①③ D．①④⑤
答案：B
解析：铵根离子和氢氧化钠溶液反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，所以一定用不到的物质是蓝色石蕊试纸及稀硫酸，故选B。
4．(1)氯化铵受热分解成气体，该气体又能生成固体氯化铵，该过程属于升华吗？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
(2)铵态氮肥为什么不能与草木灰混用？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
(3)如何证明某种溶液中含有？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
不属于；升华是物理变化，氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体，氯化氢气体和氨气结合又生成氯化铵均属于化学反应。
草木灰的主要成分为K2CO3，其水溶液呈碱性，铵盐能与碱反应生成氨气逸出，从而降低肥效。
取少量溶液放入试管中，加入少量NaOH溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明溶液中含有。
核心素养
一、喷泉实验
[例1] 喷泉是一种常见的现象，产生的原因是存在压强差。
请回答下列问题：
(1)①用如图甲所示的装置进行喷泉实验，干燥的圆底烧瓶中已装满氨气，引发喷泉的操作是______________________________________。该实验的原理是______________________________________________ _______________。
②如果只提供如图乙所示的装置，说明引发喷泉的方法__________________________________________________________。
打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶
NH3极易溶于水，使圆底烧瓶内的压强迅速减小，烧杯内的水
快速进入圆底烧瓶
打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至导管口有气泡冒出后，移去热毛巾
解析：①题图甲所示装置要引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶即可；②题图乙所示装置要引发喷泉需先打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现导管口有气泡冒出后，再移去热毛巾。
(2)利用如图丙所示的装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是 (填字母)。
A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液
C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸
(3)在图丙所示装置的锥形瓶中加入酒精，锥形瓶外放一水槽，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是 (填字母)。
A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜
(4)从产生喷泉的原理分析，图中甲、乙所示装置是_______(填“增大”或“减小”，下同)圆底烧瓶内气体的压强。图丙所示装置是_______锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与图_______(填“甲”“乙”或“丙”)所示装置的原理相似。
D
A
减小
增大
丙
解析：(2)能在锥形瓶内反应产生气体，使锥形瓶内的压强大于圆底烧瓶内的压强即可，故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项，Cu与稀盐酸不反应；B项，NaHCO3与NaOH溶液反应无气体生成；C项，CaCO3与稀硫酸反应生成的CaSO4微溶于水，阻止反应继续进行，生成的CO2较少。(3)浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶内酒精汽化引发喷泉。(4)题图甲、乙所示装置的原理是减小圆底烧瓶内气体的压强，题图丙所示装置的原理是增大锥形瓶内气体的压强，人造喷泉及火山爆发均与题图丙所示装置的原理相似。
[提升1] 有四个干燥的烧瓶，在标准状况下，向①瓶中装入干燥、纯净的氨气，②瓶中装入干燥的含一半空气的氯化氢，③瓶中装入干燥、纯净的二氧化氮，④瓶中装入干燥的、体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1的混合气体。做喷泉实验时四个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为(不考虑烧瓶中溶液体积的变化)( )
A．2∶1∶2∶2 B．5∶5∶5∶4
C．1∶1∶1∶1 D．无法确定
答案：B
解析：①瓶中装入干燥、纯净的氨气，做喷泉实验后溶 液充满整个烧瓶；②瓶中装入干燥的含一半空气的HCl，所得溶液体积为烧瓶容积的；③瓶中装入干燥、纯净的二氧化氮，充入水时发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所得溶液体积为烧瓶容积的；④瓶中装入干燥的、体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1的混合气体，充入水发生化学反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为V L，则①中溶液浓度为＝ mol/L，②中溶液浓度为＝ mol/L，③中溶液浓度为＝ mol/L，④中溶液浓度为＝× mol/L，则四个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比＝ mol/L∶ mol/L∶ mol/L∶× mol/L＝5∶5∶5∶4。
关键能力
1.形成喷泉的原理
容器内外产生较大的压强差。在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，形成喷泉。
2．产生压强差的原理
从原理上讲，使容器内外产生较大压强差可分为以下两类情况。
(1)减小内压法
容器内气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应，使容器内的压强迅速减小，在外界大气压的作用下，外部液体快速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。
能形成喷泉的常见气体与液体吸收剂的组合：
(2)增大内压法
容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或发生化学反应，导致容器内产生大量气体，使压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是应用此原理。
气体 HCl、NO2＋O2 NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2
吸收剂 水或碱溶液 水或酸溶液 碱溶液
3．喷泉实验常见的几种装置
(1)图甲形成喷泉是因为烧瓶内的气体极易溶于烧杯和滴管中的液体(或易与液体反应)。引发喷泉的操作：打开止水夹，挤压胶头滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，形成喷泉。
(2)图乙形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯中的液体(或易与液体反应)。引发喷泉的操作：使烧瓶受热(或受冷)，烧瓶内气体体积膨胀(或缩小)，打开止水夹，赶出(或吸入)玻璃管内的空气，使瓶内气体与液体接触而溶解(或反应)，烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，形成喷泉。
(3)图丙形成喷泉的原因是下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体(或瓶内液体受热挥发产生大量气体)，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶压入烧瓶形成喷泉。
4．有关喷泉实验所得溶液物质的量浓度计算的类型和方法
(1)气体是溶质：如用HCl、HBr、HI、NH3等和水进行的喷泉实验。c＝ ＝＝。
注：NH3与H2O反应后的溶质为NH3·H2O，计算时将NH3视为溶质。
(2)气体不是溶质：如用NO2和水，NO2、O2的混合气体和水进行的喷泉实验，其所得溶液的溶质为HNO3。先根据反应方程式计算烧瓶中n(溶质)和V(溶液)，然后计算溶质物质的量浓度。如在一干燥的烧瓶内充满NO2气体，进行喷泉实验，反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，n(HNO3)＝n(NO2)，溶液的体积V(溶液)＝V。则HNO3的物质的量浓度c＝＝＝。
二、氨气的实验室制备
[例2] 利用如图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式为_________________________________。
(2)B中碱石灰的作用是 。
(3)C处是用集气瓶收集氨气的装置，请在虚线框中绘出装置图。
(4)证明氨气已集满的操作和现象是________________________________________________________。
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
干燥NH3
将湿润的红色石蕊试纸靠近C处右侧的导管口，试纸变成蓝色(合理即可)
解析：(1)由装置图可知，该实验用氯化铵和氢氧化钙加热生成氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)制取氨气过程中产生水，因此氨气中混有水蒸气，氨气为碱性气体，可用碱石灰干燥氨气。(3)由于氨气密度比空气小、极易溶于水，所以
不能采用排水法收集，只能用向下排空气法收集，装置为 。
(4)氨气溶于水后溶液显碱性，将湿润的红色石蕊试纸靠近C处右侧的导管口，若试纸变成蓝色，说明氨气已集满。或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近C处右侧的导管口，若有大量白烟生成，说明氨气已集满。
状元随笔 本题考查了氨气的实验室制备，侧重考查对实验知识掌握的熟练程度，明确氨气的制备原理，利用氨气性质确定干燥、收集和验满的方法是解题关键。
[提升2] 为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置：
(1)写出实验室制氨气的化学方程式：
__________________________________。
(2)实验装置和所用样品都正确的是_____(填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)检验试管里是否收集满氨气的方法是________________________ ______________________________________________________________________________________________。
(4)上述装置中肯定收集不到氨气的是_________ (填“甲”“乙”或“丙”)，其原因是______________________ (用化学方程式表示)。
Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
丙
将湿润的红色石蕊试纸放在试管
口，若试纸变蓝，则证明氨气已收集满[或用玻璃棒蘸取浓盐酸(或浓硝酸)放在试管口，若产生白烟，则证明氨气已收集满]
乙
2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4
解析：(1)氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)甲中没有干燥装置，得到的氨气中含有水蒸气；乙中浓硫酸能够与氨气发生反应；丙中碱石灰与氨气不反应，能够干燥氨气。(3)氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨可部分电离出OH－，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故可将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验氨气是否已收集满；氨气和氯化氢或硝酸反应可产生白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生白烟，可证明氨气已经收集满。(4)氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应，反应的化学方程式为2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(氨过量)或NH3＋H2SO4===NH4HSO4(氨少量)，故乙装置肯定收集不到氨气。
(5)尾气处理时，下列装置不可以用于处理氨气的是______ (填标号)。
(6)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应，写出该反应的化学方程式：
_________________________。
C
解析：由于氨气极易溶于水，所以处理氨气时应防止倒吸，A中的漏斗、D中的球形干燥管可防止倒吸，B中氨气没有与水直接接触，可防止倒吸，而C可引起倒吸。(6)氨催化氧化可生成一氧化氮和水，该反应的化学方程式为4NH3＋5O2
4NO＋6H2O。
关键能力
1.实验室制备氨气的常用方法
实验原理
实验装置
气体收集方法 氨极易溶于水且密度比空气的小，通常用向下排空气法收集
气体检验 用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)接近试管口
干燥 方法 氨气是碱性气体，常用碱石灰做干燥剂，不能用酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5等)干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨气发生反应。常用的干燥氨气的装置如图所示
尾气处理 可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花；氨极易溶于水，用水吸收时要防止倒吸，常用的防倒吸装置如图所示
防倒吸原理：将NH3通入a装置时，因NH3极易溶于水，使制取NH3的装置内的压强小于大气压强，水被吸入漏斗，水面下降，与漏斗口脱离。漏斗中的水又回落到烧杯中，达到防倒吸的目的。b装置与a装置相似，水被吸入球形干燥管中，不会进入前面的装置。c装置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。d装置是水倒吸后留存于试剂瓶中，不会进入前面的装置
2.实验室制备氨气的其他方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水
浓氨水＋固体NaOH NaOH固体溶于水放热，促使一水合氨分解，且OH－浓度的增大有利于NH3逸出
浓氨水＋固体CaO NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3逸出；③增大溶液中的OH－浓度，减少NH3的溶解 状元随笔 实验室制备NH3的注意事项
(1)制取NH3所用的铵盐不能是硝酸铵、硫酸铵。因为在加热过程中，NH4NO3分解易发生爆炸；而(NH4)2SO4与Ca(OH)2反应时生成微溶物CaSO4，不利于NH3逸出，且反应后试管难以清洗。
(2)熟石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH易潮解、结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。
(3)由于NH3极易溶于水，在制备、收集过程中，应尽可能不与水接触，以减少损失和防止倒吸。
学考评价
1．某同学仿照喷泉实验原理在实验室里做了一个“喷烟实验”。如图所示，在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体，胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中，然后打开弹簧夹，便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅最后褪为无色。则X、Y分别为( )
A．NH3和HCl B．HCl和NH3
C．SO2和HCl D．NO和HCl
答案：A
解析：要想产生“喷烟”现象，应具备两个条件：一是形成压强差，二是两种气体反应会生成白烟，排除C、D项。根据甲中溶液颜色发生的变化，结合题给条件“胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液”可知，甲中气体显碱性，即X为NH3，故Y为HCl，所以A项正确。
2．有关氨及氨水的说法正确的是( )
A．NH3具有还原性
B．液氨、氨气、氨水是同一种物质
C．氨气是非电解质，氨水是电解质
D．氨水的主要成分是NH3
答案：A
解析：氨水是混合物，既不是电解质，也不是非电解质；氨水的主要成分是NH3·H2O。
3．下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，能达到实验目的的是( )
A．用装置甲制备氨气
B．用装置乙除去氨气中少量水
C．用装置丙收集氨气
D．用装置丁吸收多余的氨气
答案：D
解析：为防止试管炸裂，试管口应略向下倾斜，故A错误；浓硫酸与氨气能够反应，不能用浓硫酸干燥氨气，故B错误；应用双孔塞，该装置中气体不能导入烧瓶中，故C错误；氨气极易溶于水，利用干燥管能防止发生倒吸，故D正确。
4．下列方法中，不能用于实验室制取氨气的是 ( )
A．加热试管中的氯化铵固体
B．在烧瓶中将熟石灰和氯化铵混合，加水调成泥状后加热
C．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中
D．加热烧瓶中的浓氨水
答案：A
解析：氯化铵受热分解成氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢在试管口遇冷重新化合生成氯化铵，不能制取氨气，故A符合题意；熟石灰和氯化铵混合后加热可以制取氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，故B不符合题意；CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，同时放出大量热，促进NH3·H2O的分解及NH3逸出，能用于实验室制氨气，故C不符合题意；浓氨水受热分解可以制取氨气，反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O，故D不符合题意。
5．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ( )
A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满
试管，说明氨气极易溶于水
B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热，产生使湿
润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有
C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定
D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO
答案：B
解析：A项，氨气极易溶于水，试管内压强减小，液体充满试管，正确；B项，因为氨水中存在氨分子，加热氨气逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生氨气，错误；C项，加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定，发生分解，正确；D项，锥形瓶
内发生反应4NH3＋5O2 4NO＋6H2O，NO被空气中的O2氧化为红棕色的NO2，正确。
6．如图是NH3的两个性质实验，下列有关说法正确的是( )
A．两个实验均表现了NH3易溶于水
B．两个实验均表现了氨水易挥发
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
答案：C
解析：实验Ⅰ体现了NH3易溶于水，且水溶液呈碱性，实验Ⅱ体现了氨水易挥发，挥发出的氨气分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成白色氯化铵固体小颗粒，也能证明氨气是碱性气体，所以两个实验均体现了NH3是碱性气体，故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体现，故D错误。
7．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
答案：B
解析：铵盐和水混合不会产生氨气，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会变蓝色，证明产生的气体是氨气，则证明该盐中含有铵根离子，故B正确；氢氧化钠和氨水均呈碱性，均能使酚酞溶液变红色或使石蕊溶液变蓝色，故C、D错误。(共54张PPT)
第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
学业基础
核心素养
学考评价
学业要求
1．通过对浓硝酸性质的学习，认识一氧化氮、二氧化氮、硝酸的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用，建立变化观念与平衡思想。
2．通过了解人类活动对氮循环的影响，了解酸雨、光化学烟雾和水体富营养化等环境问题的危害以及如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识，同时知道常见氮的化合物在实验室中的安全使用注意事项，培养科学态度与社会责任。
3．从氮元素价态、物质类别角度构建氮及其化合物的转化关系，并能够应用其分析解释实验现象及物质的保存、检验、分离等问题；能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮元素的物质和研究它们的性质，培养科学探究与创新意识。
知识网络
学业基础
一、硝酸
1．硝酸的物理性质
取一瓶浓硝酸打开瓶盖，瓶口产生 ，用手轻轻扇动，闻到 气味。
颜色 状态 气味 密度 特性
______ ______ ______ ______于水 ______挥发
白雾
刺激性
无色
液体
刺激性
大
2.硝酸的化学性质
(1)实验探究
实验装置及操作 实验现象 实验结论
将稀硝酸注入试管中，Cu和稀硝酸缓慢反应，产生________，在试管口变为_______，溶液_______ 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成_____气体
反应剧烈，有________气体产生，溶液变为________ 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成_____气体
无色气体
红棕色
变蓝
NO
红棕色
蓝绿色
NO2
试管中有_______产生，试管口处看到_______气体 铁与稀硝酸常温下可以反应，生成________气体
无明显现象 发生________
气泡
红棕色
NO
钝化
(2)硝酸的化学性质归纳
铁、铝
写出下列反应的化学方程式：
①和金属反应
a.浓硝酸和铜：___________________________________________。
b.稀硝酸和铜：___________________________________________。
c.稀硝酸和少量铁：_______________________________________。
d.稀硝酸和过量铁：_______________________________________。
②和非金属单质反应
a.浓硝酸和碳共热：_______________________________________。
b.浓硝酸和硫共热：S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。
③不稳定性：________________________________。
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
C＋4HNO3(浓)CO2＋4NO2↑＋2H2O
4HNO3(浓) 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
注意：①硝酸越浓，越易分解。
②浓硝酸应放在带有玻璃塞的棕色试剂瓶中密封保存，并放置在阴凉处。
③硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中，所以久置的浓硝酸呈黄色。
3．硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造_______、染料、塑料和_______等，是实验室里重要的化学试剂。
炸药
硝酸盐
归纳总结
(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO。
(2)常温下，浓硝酸使Al、Fe钝化，但加热时，保护膜被破坏，所以加热时浓硝酸也可使Al、Fe溶解。
(3)热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。
(4)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、等均能被硝酸氧化。
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应( )
(2)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体( )
(3)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应( )
(4)久置的浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成NO2的缘故( )
(5)硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气 ( )
(6)硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮得电子 ( )
(7)浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水( )
(8)常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体 ( )
×
√
×
√
×
√
×
×
2．下列反应中，不能体现HNO3的酸的通性的是 ( )
A．4HNO3(浓)＋SSO2↑＋4NO2↑＋2H2O
B．HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O
C．2HNO3＋CuO===Cu(NO3)2＋H2O
D．2HNO3＋CaCO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
答案：A
解析：A项，硝酸中氮元素的化合价降低，得到电子，硝酸体现氧化性，不能体现酸的通性；B项，HNO3和NaOH发生酸碱中和反应，体现酸的通性；C项，HNO3与碱性氧化物CuO的反应，体现酸的通性；D项，HNO3与CaCO3发生反应，体现酸的通性。
3．下列有关浓硝酸的说法不正确的是( )
A．实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气
B．常温下浓硝酸能使金属铝钝化
C．浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存
D．浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生
答案：A
4．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气体并生成Cu(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体并生成NaNO3
D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
答案：B
5．某研究小组为了探究硝酸的性质，进行如下实验操作。
(1)从试剂柜中取一瓶浓硝酸，发现其保存在 色试剂瓶中，取少量浓硝酸于试管中，发现其溶液呈“黄色”，其原因是
___________________________________________________________
(用化学方程式和适当文字描述)。该研究小组尝试将显“黄色”的浓硝酸恢复到原本的无色。下列措施合理的是 (填字母)。
a．向浓硝酸中加水
b．向浓硝酸中通入适量空气
c．加热浓硝酸
d．向浓硝酸中加入适量的NaOH固体
棕
浓硝酸不稳定，见光或受热易分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于浓HNO3使溶液呈黄色
b
(2)向浓硝酸中加入稍过量铜片，该小组同学发现，生成的气体开始呈红棕色后逐渐变浅，试写出上述反应的化学方程式：
_______________________________________，在上述反应中，硝酸体现的性质为 。
(3)当实验完毕，该小组同学向试管中滴入少量稀H2SO4，发现铜片又逐渐溶解，产生无色气体，试写出上述的离子方程式：___________________________________________________________
(4)该小组同学向浓硝酸中加入少量碳粉，无明显现象，小心加热，发现碳粉逐渐溶解，产生红棕色气体，试写出上述反应的化学方程式：________________________________，在该反应中硝酸体现的性质为 。
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
氧化性和酸性
3Cu＋8H＋＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
氧化性
二、人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮物质的来源及其危害
2．减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
(1)控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。
(2)增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。
产生光化学烟雾
形成酸雨
水体富营养化
[即学即练]
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)水体中氮元素含量增大，会促进水中植物生长，因此水体富营养化是有利的( )
(2)汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物是造成光化学烟雾的元凶( )
(3)植物秸秆的焚烧产生的氮氧化物也参与了氮的循环( )
(4)含氮化合物的过度排放也是形成雾霾的主要原因( )
×
√
√
√
2．下列现象的产生与人为排放大气污染物氮氧化物无关的是( )
A．温室效应 B．光化学烟雾
C．酸雨 D．水体的富营养化
答案：A
3．反应2NO＋2CON2＋2CO2可应用于汽车尾气的净化。下列说法正确的是 ( )
A．该反应属于置换反应
B．CO是氧化剂
C.NO发生了还原反应
D．每转移2 mol电子，生成22.4 L CO2
答案：C
解析：反应2NO＋2CON2＋2CO2，反应物中不存在单质，不属于置换反应，故A错误；C元素的化合价升高，则CO为还原剂，故B错误；N元素的化合价降低，则NO为氧化剂，发生还原反应，故C正确；气体所处状况不知，无法求体积，故D错误。
4．氨氮废水是造成河流及湖泊富营养化的主要因素。氨氮废水中的氮元素多以和NH3·H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如下：
(1)过程①的目的是将转化为NH3，并通过鼓入大量空气将氨气吹出。写出转化为NH3的离子方程式：_______________________。
(2)过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质，反应后含氮元素、氯元素的物质的化学式分别为 、 。
(3)含余氯废水的主要成分是NaClO、HClO，为达到去除余氯的目的，X可选用下列物质中的 (填字母)。
a．KOH溶液 b．Na2SO3溶液
c．KMnO4溶液 d．NaCl溶液
写出反应的离子方程式：_________________________。
＋OH－===NH3↑＋H2O
N2
NaCl
b
＋ClO－===＋Cl－、＋HClO===＋Cl－＋H＋
解析：(2)过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质，反应的化学方程式为3NaClO＋2NH3===3NaCl＋N2↑＋3H2O，所以反应后含氮元素、氯元素的物质的化学式分别为N2、NaCl。(3)含余氯废水的主要成分是NaClO和HClO，要除去余氯需加入具有还原性的物质，如Na2SO3。
核心素养
一、硝酸与金属的反应的计算
[例1] 一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的稀硝酸中，收集到NO气体体积为V(标准状况下)，向反应后的溶液中(存在Cu2＋和)加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO 12.0 g。则V可能为 ( )
A．5.5 L B．6.0 L
C．8.96 L D．11.2 L
答案：B
解析：若混合物全是CuS，根据铜原子守恒，其物质的量n(CuS)＝n(CuO)＝＝0.15 mol，转移电子的物质的量为0.15 mol×8＝1.2 mol，设生成NO的物质的量为x mol，则3x mol＝1.2 mol，解得x＝0.4，故气体体积V＝0.4 mol×22.4 L·mol－1＝8.96 L；若混合物全是Cu2S，其物质的量n(Cu2S)＝n(CuO)＝×0.15 mol＝0.075 mol，转移电子的物质的量为0.075 mol×10＝0.75 mol，设生成NO的物质的量为y mol，3y mol＝0.75 mol，解得y＝0.25，气体体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L，由于是CuS和Cu2S的混合物，则生成的气体体积介于5.6～8.96 L之间，所以B正确。
状元随笔 本题考查氧化还原反应的计算，注意守恒思想与极限法的利用。本题中利用极限法解答，假设混合物全是CuS或全是Cu2S，根据铜原子守恒计算n(CuS)、n(Cu2S)，再根据得失电子守恒计算气体的物质的量，进而求得气体体积，实际气体体积介于二者之间。
[提升1] 铜和镁的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7 g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是( )
A．0.2 mol NO
B．0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
C．0.1 mol N2O
D．0.1 mol NO、0.1 mol NO2和0.1 mol N2O4
答案：B
解析：分析题意可知：MMn＋M(OH)n。即金属失去电子的物质的量＝参加反应的OH－的物质的量＝HNO3得到电子的物质的量，参加反应的OH－的物质的量为＝0.3 mol，即可直接找出得到电子的物质的量为0.3 mol的选项，应选B。
状元随笔 硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
关键能力
解硝酸与金属反应计算题的思维模式
1．思维导图
硝酸是一种典型的强氧化性酸，与硝酸有关的一些反应非常重要，尤其是有关硝酸反应的计算，但只要
弄清反应关系，然后采用守恒法和
关系式法就能破解，其思维模式为
2.计算方法
灵活运用原子守恒、得失电子守恒及溶液中的电荷守恒关系。例如Cu与HNO3反应中有以下等量关系：
(1)N原子守恒：反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n剩(HNO3)。
(2)得失电子守恒：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－―→Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，＋e－―→NO2、＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。
(3)电荷守恒：在任何溶液中，阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数是相等的。在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有。则有①若HNO3不过量：n()＝2n(Cu2＋)；②若HNO3过量：n()＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。
二、常见的环境污染
[例2] 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是 ( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
答案：C
解析：A对，雾的分散剂是空气，分散质是水；霾的分散剂是空气，分散质是固体颗粒。因此，雾和霾的分散剂相同。B对，由于氮氧化物和SO2转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵。C错，NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此NH3不是形成无机颗粒物的催化剂。D对，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出NH3，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关。
状元随笔 本题情境真实，导向明确，聚焦学科核心素养，既可以引导考生认识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性的考查要求。
[提升2] 绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想，某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法正确的是( )
A．固体1中主要含有CaCO3、CaSO3
B．X可以是空气，且需过量
C．捕获剂所捕获的气体主要是CO
D．处理含废水时，发生的反应为＋5＋4H＋===6NO↑＋4H2O
答案：C
解析：固体还包括过量的Ca(OH)2，A错；通入空气不能过量，不然会生成，B错；通过分析，气体2为一氧化碳和氮气的混合气体，氮气无污染，所以捕获的气体为一氧化碳，C对；铵根离子和亚硝酸根离子发生氧化还原反应生成氮气，离子方程式为＋===N2↑＋2H2O，D错。
状元随笔 本题应结合元素守恒和元素化合价的变化分析各物质的成分。工业废气中的CO2和SO2都可以被过量的石灰乳吸收，而N2、CO、NO不能被吸收。从NaNO2和NH＋4反应生成无污染的气体分析，无污染的气体为N2，因为存在反应NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，所以要使气体中的NO被NaOH溶液吸收，应该通入空气，使部分NO变成NO2，但不能过量。
关键能力
1.主要环境污染
污染类型 具体表现 主要物质或原因
空气污染 酸雨 SO2、氮氧化物
光化学烟雾 氮氧化物、碳氢化合物
臭氧空洞 氟氯代烷、碳氢化合物
温室效应 CO2、CH4等
雾霾 SO2、氮氧化物、颗粒物(PM)，颗粒物是加重雾霾天气的主要原因
室内空气污染 家用燃料的燃烧，烹调，吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染
水体污染 重金属污染 重金属Hg、Cd、Pb、Cr等的离子进入水中形成的污染，主要来自化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水
植物营养物质污染(如赤潮) 进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用磷肥造成的水体富营养化，主要来源于工、农业生产及城市生活污水的任意排放
2．绿色化学
状元随笔 (1)pH<5.6的雨水称为酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型，我国酸雨类型为硫酸型，主要原因是大量含硫化石燃料的燃烧。
(2)“赤潮”和“水华”均是水体富营养化的结果。
学考评价
1．现有下列物质，其中必须保存在棕色试剂瓶里的是 ( )
①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④浓盐酸 ⑤烧碱
A．①②③ B．①③④
C．①③ D．②⑤
答案：C
解析：氯水中的HClO、HNO3见光都易分解，因此要将氯水和浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。
2．下列说法符合绿色化学思想的是( )
A．对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理
B．开发利用仿生固氮技术以减少氮肥使用
C．验证硝酸的强氧化性时在通风橱内进行实验
D．建设“花园式工厂”
答案：B
解析：A项，对废气、废水严格处理是补救措施，没有从源头上减少污染；B项，利用仿生固氮技术能减少氮肥使用，从源头上减少了污染物的排放；C项，在通风橱内进行实验并不能减轻对大气的污染；D项，“花园式工厂”也只是对环境的美化，没有从源头上减少污染。
3．下列说法不正确的是( )
A．HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步实验完成
B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解
C．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性
D．铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
答案：B
解析：硝酸被还原生成NO，NO被氧化生成NO2，所以HNO3→NO→NO2中各步变化均能通过一步实验完成，故A正确；在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，在酸性溶液中硝酸根具有强氧化性，此时的铜粉被氧化而溶解，故B错误；某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性，故C正确；铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮气体和水，离子方程式为3Cu＋8H＋＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故D正确。
4．铜粉放入稀硫酸中加热无明显现象，当加入一种盐后，铜粉的质量明显减少，溶液变为蓝色，同时有气体逸出。则该盐可能是( )
A．Fe2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．CuCl2
答案：C
解析：Cu、稀硫酸、硫酸铁混合时，铜和硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁和硫酸铜，造成铜粉的质量减少，但没有气体，故A不符合题意；Cu与稀硫酸不反应，加入Na2CO3时与酸反应生成二氧化碳气体，但Cu不溶解，故B不符合题意；Cu、稀硫酸、KNO3混合时发生3Cu＋8H＋＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，则铜粉质量减轻，同时溶液逐渐变为蓝色，且有气体逸出，故C符合题意；Cu、稀硫酸、FeSO4混合时不反应，故D不符合题意。
5．下列因果关系不正确的是( )
选项 原因 结果
A 大量植树造林 温室效应
B SO2和NO2气体的大量排放 酸雨
C 含氮、磷等生活废水的大量排放 水华、赤潮
D 汽车尾气的大量排放 光化学烟雾
答案：A
解析：植物光合作用会吸收二氧化碳，大量植树造林不会导致温室效应，A错误；SO2和NO2气体大量排放，最终会转变成硫酸和硝酸，形成酸雨，B正确；氮、磷是植物的营养元素，含氮、磷等生活废水的大量排放，会导致水体富营养化，藻类疯长，引发水华、赤潮，C正确；汽车尾气的大量排放，会产生氮氧化物，从而造成光化学烟雾，D正确。
6.某浓度稀HNO3与金属M反应时，能得到＋2价硝酸盐，反应时M与HNO3的物质的量之比为5∶12，则反应时HNO3的还原产物是 ( )
A．NH4NO3 B．N2
C．N2O D．NO
答案：B
解析：稀HNO3与金属M反应时，能得到＋2价硝酸盐M(NO3)2，反应时M与HNO3的物质的量之比为5∶12，若12 mol硝酸反应时10 mol硝酸表现酸性，2 mol硝酸表现氧化性，可知5mol M失去的电子与2 mol HNO3得到的电子数目相等，设还原产物中N元素的化合价为x，则5 mol×(2－0)＝2 mol×(5－x)，解得x＝0，即硝酸的还原产物为N2，故选B。
7．为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法不正确的是( )
A．关闭旋塞1，加入稀硝酸至液面a处
B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率
C．通过关闭或开启旋塞1可以控制反应的进行
D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO
答案：A
解析：关闭旋塞1，将无法加液体到液面a处，A错误；关闭旋塞1，生成的NO把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，C正确；想证明该气体为NO，必须使NO与O2接触，生成红棕色NO2，D正确。
8．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
答案：D
解析：浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红，表现出酸性，后褪色，表现出强氧化性，A正确。不能用稀硝酸与锌反应制氢气，因为硝酸具有强氧化性，被锌还原生成氮氧化物等，而不生成氢气，B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸，因为浓硝酸具有不稳定性，见光易分解，C正确。能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去，可能是硝酸表现出强氧化性，将酚酞氧化而褪色；也可能是硝酸表现出酸性，中和了氢氧化钠的碱性，酚酞在中性溶液中呈无色，D错误。
