课时规范练12 硫及其重要化合物
一、选择题:本题共7小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列物质可用于处理泄漏的有毒物质Na2S的是( )
①臭氧(O3) ②铁粉 ③NaCl ④KI ⑤双氧水
A.①⑤ B.②④
C.③④ D.③⑤
2.(2022北京东城一模)用如图所示实验装置验证SO2的性质。
下列说法不合理的是( )
A.①中铜丝上下移动可控制反应发生或停止
B.②中品红溶液褪色说明SO2具有漂白作用
C.③中石蕊溶液变红说明SO2溶于水显酸性
D.④为浸有H2SO4的棉团,用于吸收尾气
3.(2022江西上饶模拟预测)H2S、SO2、SO3、H2SO4、Na2SO3、NaHSO3、NaHSO4等是硫元素重要的化合物,下列有关说法正确的是( )
A.标准状况下,1 mol H2S、1 mol SO2、1 mol SO3所占体积都约为22.4 L
B.硫在氧气中燃烧时,氧气少量时生成SO2,氧气过量时生成SO3
C.SO2是一种无色有刺激性气味的有毒气体,故不可用作食品添加剂
D.向NaHSO3溶液中分别滴加稀硫酸和NaHSO4溶液,发生反应的离子方程式相同
4.(2021湖南益阳第一次调研)硫元素的几种化合物存在下列转化关系:
下列判断不正确的是( )
A.反应①中浓硫酸作氧化剂
B.反应②表明SO2具有酸性氧化物的性质
C.反应③中原子利用率为100%
D.反应④中稀硫酸作还原剂
5.某研究小组利用如图装置探究SO2与Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是( )
A.装置B中若产生白色沉淀,说明Fe3+能将SO2氧化成S
B.实验室中配制70%的硫酸溶液需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C.三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前,目的是排尽装置内的空气
D.装置C可能发生倒吸,同时还不能完全吸收反应产生的尾气
6.(2021山东菏泽二模)以黄铁矿(主要成分为FeS2,其中S的化合价为-1价)生产硫酸的工艺流程如下图:
下列说法不正确的是( )
A.将黄铁矿粉碎,可加快其在沸腾炉中的化学反应速率
B.沸腾炉中每生成1 mol SO2,有11 mol e-发生转移
C.接触室中排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率
D.吸收塔排放的尾气可通过氨吸收转化成氮肥
7.二氧化硫的减排和回收已成为环保领域急需解决的重大课题,某研究团队提出如下还原脱硫流程,脱硫塔中反应为CaS+2SO2CaSO4+S2(g)。下列说法错误的是 ( )
A.脱硫塔发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B.硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质,它们互为同素异形体
C.脱硫后的气体冷凝可以获得单质S2
D.物质M可以循环使用
二、选择题:本题共3小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
8.(2021山东德州高三期末)某小组设计实验对硫的燃烧产物及其性质进行验证,实验装置如图所示,以下说法正确的是( )
选项 实验事实 所得结论
A 湿润的品红试纸褪色 证明硫燃烧的产物中有SO2
B 湿润的蓝色石蕊试纸变红 证明硫的燃烧产物是酸类物质
C 湿润的Na2S试纸上出现淡黄色固体 证明硫的燃烧产物有氧化性
D 加入BaCl2溶液产生白色沉淀 证明硫燃烧的产物中有SO3
9.如图是实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。下列有关说法正确的是( )
A.关闭K2,打开K1,滴加硫酸,则装置B中每消耗1 mol Na2O2,转移电子数为2NA
B.关闭K1,打开K2,为了证明SO2有还原性和漂白性,试剂X分别为KMnO4酸性溶液、品红溶液
C.为防止环境污染,装置C和E中的试剂均选用溴水
D.实验过程中体现了硫酸的酸性、难挥发性
10.(2021湖北武汉部分重点校联考)工业上将Na2CO3和Na2S配成溶液,再通入SO2可制取Na2S2O3,同时放出CO2。已知:S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)。下列说法不正确的是( )
A.上述总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1
B.上述反应中的Na2CO3和Na2S的物质的量比最佳是2∶1
C.每生成1 mol Na2S2O3转移4 mol电子
D.通入的SO2过量很多,将会产生浑浊现象
三、非选择题:本题共2小题。
11.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验,如图。实验中观察到的现象有:烧瓶内有白雾,烧杯中出现白色沉淀。请回答:
(1)将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是 。
(2)烧杯中出现白色沉淀的原因是 。
12.(2021湖南永州二模)实验室利用SO2合成硫酰氯(SO2Cl2),并对H2SO3和HClO的酸性强弱进行探究。已知SO2Cl2的熔点为-54.1 ℃,沸点为69.1 ℃,在空气中遇水蒸气发生剧烈反应,并产生大量白雾,100 ℃以上分解生成SO2和Cl2。实验室合成SO2Cl2的原理:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l) ΔH<0,实验装置如图所示(夹持仪器已省略)。
请回答下列问题:
(1)装置A中的试剂是 。
(2)活性炭的作用是 。
(3)在冰水浴中制备SO2Cl2的原因是 。
(4)为了测定SO2Cl2产品的纯度(杂质不参与反应),称取a g SO2Cl2产品置于锥形瓶中,加入足量蒸馏水,充分反应。用c mol·L-1 AgNO3溶液滴定反应后的溶液,滴几滴K2CrO4溶液做指示剂,当生成Ag2CrO4砖红色沉淀时,认为溶液中Cl-沉淀完全,此时消耗AgNO3溶液的体积为V mL。
①用棕色滴定管盛装AgNO3溶液,其原因是 。
②该SO2Cl2产品的纯度为 。
(5)选用下面的装置探究酸性:H2SO3>HClO,其连接顺序为A→ 。能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为 。
参考答案
课时规范练12 硫及其重要化合物
1.A 解析 Na2S具有还原性,处理泄漏的Na2S时,加入氧化性物质(如O3、双氧水等),将Na2S氧化生成S,即可消除污染。
2.D 解析 ④应为浸有浓NaOH或饱和Na2CO3溶液的棉团,用于吸收尾气,故D项错误。
3.D 解析 标准状况下SO3是固体,1molSO3所占体积不是22.4L,故A项错误;硫在氧气中燃烧时,无论氧气是否过量,产物只有SO2,故B项错误;二氧化硫具有还原性,SO2常用作食品添加剂,故C项错误;向NaHSO3溶液中分别滴加稀硫酸和NaHSO4溶液,发生反应的离子方程式都是HS+H+SO2↑+H2O,故D项正确。
4.D 解析 反应①中浓硫酸→SO2,硫元素被还原,则浓硫酸作氧化剂,A正确;反应②中SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO3和H2O,则SO2具有酸性氧化物的性质,B正确;反应③为Na2SO3+SNa2S2O3,该反应为化合反应,则原子利用率为100%,C正确;反应④为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,H2SO4→Na2SO4,故稀硫酸只起酸的作用,D错误。
5.A 解析 SO2通入装置B中,产生的白色沉淀是BaSO4,由于SO2与Fe3+、N(H+)均能发生氧化还原反应,故不能说明Fe3+能将SO2氧化成S,A错误;实验室中配制70%的硫酸溶液,要用量筒量取浓硫酸,并在烧杯中稀释,B正确;实验中通入N2的目的是排出装置内的空气,防止产生干扰,故在滴加浓硫酸前,要先通入N2,C正确;装置C中SO2与NaOH溶液反应,使气体压强减小,易引起倒吸,SO2与N(H+)发生氧化还原反应生成NO,NO不能被NaOH溶液吸收,D正确。
6.B 解析 将黄铁矿粉碎,增大与空气的接触面积,可加快反应速率,A正确;沸腾炉中发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,生成1molSO2,转移mol电子,B错误;接触室中SO2的催化氧化反应是可逆反应,接触室中排放出的SO2、O2可循环利用,可提高原料利用率,C正确;吸收塔排出的尾气中含SO3,用氨吸收可得到氮肥(NH4)2SO4,D正确。
7.A 解析 CaS中-2价硫元素升高到0价,SO2中+4价硫元素部分升高到+6价,部分降低到0价,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,A错误;S2、S4、S6、S8是硫元素形成的不同单质,互为同素异形体,B正确;脱硫后的气体中含有S2(g),经冷凝可获得单质S2,C正确;“再生塔”中,CaSO4与预处理的煤反应生成CO2,根据得失电子守恒和原子守恒推知,M应是CaS,可加入“脱硫塔”循环利用,D正确。
8.AC 解析 硫粉在氧气中燃烧生成的SO2具有漂白性,可使湿润的品红试纸褪色,A正确;SO2与湿润的Na2S作用可能产生H2S,而H2S也能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,B错误;湿润的Na2S试纸上出现淡黄色固体,说明S2-被氧化生成单质硫,证明硫的燃烧产物有氧化性,C正确;加入BaCl2溶液产生白色沉淀,该沉淀是BaSO4,其原因是SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3被O2氧化为H2SO4,滴入BaCl2溶液后发生复分解反应生成BaSO4,不能证明硫燃烧的产物中有SO3,D错误。
9.BD 解析 装置A产生的SO2中含有少量水蒸气,装置B中发生SO2+Na2O2Na2SO4、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,每消耗1molNa2O2,转移电子数为NA到2NA之间,A项错误;SO2使KMnO4酸性溶液褪色显示其还原性,使品红溶液褪色显示其漂白性,B项正确;溴水虽然能吸收SO2,但溴水挥发污染环境,C项错误;实验过程中体现了硫酸的酸性、难挥发性,D项正确。
10.BC 解析 总反应的化学方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2,Na2S中硫元素的化合价从-2价升高到+2价,SO2中硫元素的化合价从+4价降低到+2价,所以上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1,A正确;恰好完全反应时Na2CO3和Na2S的物质的量比是1∶2,B错误;根据总反应的化学方程式可知,生成1molNa2S2O3时转移mol电子,C错误;SO2过量很多时溶液呈酸性,而酸性溶液中Na2S2O3不稳定,会生成硫和二氧化硫,D正确。
11.答案 (1)浓硫酸吸水且放热,导致HCl挥发
(2)HCl气体会将H2SO4带出,与Ba(NO3)2作用生成BaSO4
解析 (1)因为浓硫酸具有吸水性,同时放出大量的热,促使HCl气体挥发。
(2)与硝酸钡反应产生沉淀,则沉淀一定是硫酸钡,说明HCl挥发时带出了H2SO4。
12.答案 (1)P2O5(或无水CaCl2、硅胶等) (2)催化剂
(3)反应放热,且SO2Cl2沸点低,冰水浴有利于生成和收集SO2Cl2 (4)①AgNO3见光易分解 ②%
(5)C→B→E→D→F 装置D中品红不褪色,装置F中产生白色沉淀
解析 SO2Cl2遇水发生剧烈的水解反应,故二氧化硫与氯气需要在干燥环境中反应生成SO2Cl2,活性炭可能起催化剂作用,A中干燥剂用于干燥二氧化硫,SO2Cl2沸点低、易挥发,反应在冰水浴条件下进行。探究次氯酸和亚硫酸酸性强弱时,由于次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性,不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱,先验证亚硫酸酸性比碳酸强,再结合碳酸酸性比HClO强进行判断。
(1)装置A中的试剂用于干燥二氧化硫,故选用酸性或中性的固体干燥剂,可以是P2O5(或无水CaCl2、硅胶等)。
(3)已知:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l) ΔH<0,SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,100℃以上分解生成SO2和Cl2,故应在冰水浴中制备SO2Cl2。
(4)①用棕色滴定管盛装AgNO3溶液,其原因是AgNO3见光易分解。
②按质量守恒定律分析:
SO2Cl2 ~ 2Cl-~2AgNO3
135g 2mol
ag·φ(SO2Cl2) cmol·L-1·10-3VL
SO2Cl2产品的纯度φ(SO2Cl2)=%。
(5)A装置制备二氧化硫,由于盐酸易挥发,制备的二氧化硫中混有HCl,用饱和的亚硫酸氢钠溶液除去HCl,再通过碳酸氢钠溶液,可以验证亚硫酸酸性比碳酸强,用酸性高锰酸钾溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫,用品红溶液检验二氧化碳中的二氧化硫是否除尽,再通入漂白粉溶液中,则装置连接顺序为A→C→B→E→D→F。其中装置E的作用是除去SO2气体,D中品红溶液不褪色,装置F中出现白色沉淀,则能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为:装置D中品红溶液不褪色,装置F中产生白色沉淀。(共76张PPT)
第2讲 硫及其重要化合物
第四章
内容索引
01
02
强基础 增分策略
增素能 精准突破
研专项 前沿命题
03
【课程标准】
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫及其重要化合物的主要性质。
2.认识硫及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
强基础 增分策略
一、硫单质的性质
1.自然界中硫元素的存在
2.硫单质的物理性质
俗称 颜色、状态 溶解性 硫黄 黄淡 色固体 不溶于水 微溶于酒精 易溶于CS2
3.从化合价角度认识硫的氧化性和还原性
微点拨硫具有还原性,加热时可被强氧化剂(如浓硫酸、浓硝酸等)氧化生成SO2:S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O。
二、硫的氧化物
1.二氧化硫
(1)物理性质
颜色 状态 气味 溶解性
无色 气体 有刺激性气味 1体积水溶解约 40 体积SO2(通常状况)
(2)从物质类别和化合价角度认识SO2的化学性质
①具有酸性氧化物的通性(写出相应的化学方程式):
ⅰ.与水反应生成亚硫酸: SO2+H2O H2SO3 ;
ⅱ.与足量碱溶液反应生成亚硫酸盐,与少量碱溶液反应生成亚硫酸氢盐。例如,SO2与足量NaOH溶液反应: 2NaOH+SO2 === Na2SO3+H2O 。
②具有弱氧化性:
将SO2通入H2S溶液中: SO2+2H2S === 3S↓+2H2O ,SO2作 氧化 剂,体现其 氧化 性。
③具有较强的还原性:
强还原性
④具有漂白性:
ⅰ.SO2可与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,体现其漂白性。
ⅱ.工业上可利用SO2来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。SO2还用于杀菌、消毒等。
(3)实验室制法
①固体Na2SO3与较浓H2SO4溶液反应,化学方程式为
Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O ;
②铜与浓硫酸混合加热,化学方程式为
Cu+2H2SO4(浓) === CuSO4+SO2↑+2H2O 。
2.三氧化硫
(1)物理性质
熔点16.8 ℃,沸点44.8 ℃,在常温下为液态,在标准状况下为固态。
常在阿伏加德罗常数题中考查SO3的状态
(2)化学性质
SO3是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,能与水、碱性氧化物、碱溶液等反应。
3.硫的氧化物的污染及治理
(1)硫的氧化物的来源、危害及治理
(2)硫酸型酸雨的形成过程
应用提升 SO2、SO3(g)通入BaCl2溶液的反应
(1)由于酸性:HCl>H2SO3,SO2通入BaCl2溶液中,不发生反应,无明显现象;
(2)SO3(g)通入BaCl2溶液中,反应生成BaSO4沉淀和HCl。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在O2中的燃烧产物是三氧化硫。
( × )
(2)SO2可广泛应用于食品漂白。( × )
(3)SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好。( × )
(4)SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同。
( × )
(5)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理。( √ )
三、硫酸 硫酸根离子的检验
1.硫酸的物理性质
(1)纯硫酸是一种无色 油状 液体,沸点高,难挥发。
(2)溶解性:浓硫酸与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热。
(3)稀释方法:将 浓硫酸 沿器壁慢慢注入水中,并用 玻璃棒 不断
搅拌。
2.稀硫酸的化学性质
3.浓硫酸的三大特性
4.H2SO4化学性质的“两大”易错点
(1)硫酸是高沸点、难挥发性的强酸,利用这一性质可以制取HCl和HF:
(2)由“量变”引起的“质变”:金属(如Cu、Zn等)与浓硫酸反应时,要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。开始阶段产生SO2气体,随着反应的进行,H2SO4的浓度变小,最后变为稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,Zn与稀硫酸反应生成H2而不是SO2。
5.工业制备硫酸的原理图示
其中,黄铁矿燃烧的化学方程式为 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 。
6.硫酸根离子的检验
旁栏边角 必修第二册第五章第一节
阅读教材“思考与讨论”,判断下列说法的正误。
(1)除去粗盐中的 、Mg2+、Ca2+,选用试剂分别为BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液。( √ )
(2)除去粗盐中可溶性杂质,要先加入Na2CO3溶液,后加入BaCl2溶液。
( × )
(3)除去粗盐中可溶性杂质,每次加入除杂试剂均要过量,使杂质离子沉淀完全。( √ )
(4)加入三种除杂试剂沉淀完全后,滴加稀盐酸至溶液呈中性,再进行过滤。
( × )
应用提升 除去粗盐中可溶性杂质时,加入试剂的顺序
除去粗盐中的可溶性杂质,要分三次加入试剂、一次过滤,再加稀盐酸调节溶液的pH,通常有以下三种实验方案:
(1)粗盐水→BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。
(2)粗盐水→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。
(3)粗盐水→NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→滤液加适量稀盐酸→蒸发结晶→纯净NaCl晶体。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性。( √ )
(2)50 mL 18.4 mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2物质的量为
0.46 mol。( × )
(3)一定量浓硫酸中加入足量锌粒加热,产生的气体为SO2和H2的混合气体。
( √ )
(4)浓硫酸使胆矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的脱水性。
( × )
(5)某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加稀盐酸后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明该溶液中一定含有 。( × )
(6)向Na2SO3溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀出现,说明Na2SO3溶液已经变质。( × )
四、硫及其化合物的转化
1.相同价态含硫物质的相互转化
发生非氧化还原反应,主要试剂是酸、碱、盐、氧化物等。例如,
分别写出反应②③④的离子方程式:
2.不同价态含硫物质的相互转化
发生氧化还原反应,主要试剂是氧化剂和还原剂。当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,可用下图表示:
应用提升 硫及含硫化合物之间的转化关系解读
(1)同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(2)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2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 === 3Na2SO4+3S↓+3H2O。
增素能 精准突破
考点一
SO2和浓硫酸的性质及转化
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 增加“实验5-2·二氧化硫的漂白作用”“资料卡片·食品中的二氧化硫”等
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,SO2的性质及转化仍是新高考的命题点
预测考向 预测2023年高考可能会在选择题或非选择题中考查SO2的性质及转化
考向1.二氧化硫的性质及转化
典例突破
(2021北京卷,6)室温下,1体积的水能溶解约40体积的
SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象
的分析正确的是( )
A.试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应
B.试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和
D.取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
答案 C
解析 由信息可知,室温下SO2易溶于水,也能使液面上升,A错误;SO2与水的反应为可逆反应,当反应达到限度后,SO2的量不再减少,液面高度也无明显变化,B错误;滴入石蕊溶液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成H2SO3,H2SO3为弱酸,分步发生电离产生H+,C正确;H2SO3具有较强的还原性,易被氧化为H2SO4,弱酸变强酸,溶液pH下降,D错误。
考题点睛
针对训练
1.(2021天津第一中学期末)根据SO2通入不同溶液中的实验现象,所得结论不正确的是( )
选项 溶液 现象 结论
A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 产生白色沉淀 SO2有还原性
B H2S溶液 产生黄色沉淀 SO2有氧化性
C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性
D Na2SiO3溶液 产生胶状沉淀 酸性:H2SO3>H2SiO3
答案 C
2.(2021北京大兴区高三期末)某同学利用点滴板进行SO2的性质实验。a、b、c、d处分别盛有不同的试剂,先向a中滴加数滴浓硫酸,然后用培养皿盖上整个点滴板一段时间后,观察到b、c、d溶液均褪色。下列说法正确的是( )
A.a中制SO2发生了氧化还原反应
B.b、d中实验现象均表明SO2具有漂白性
答案 C
归纳总结
(1)SO2不能漂白酸碱指示剂:将SO2通入紫色石蕊溶液中,溶液变成红色,但不褪色。
(2)SO2使溶液褪色不一定表现漂白性:SO2使酸性KMnO4溶液、溴水、氯水、碘水褪色,体现其还原性。
(3)SO2通入BaCl2(或CaCl2)溶液,不产生白色沉淀:由于H2SO3的酸性比HCl弱,H2SO3不能与BaCl2(或CaCl2)反应,故不能产生白色沉淀。
考向2.浓硫酸的三大特性
典例突破
(2021山东潍坊二模)某化学小组用如图装置探究铜与浓硫酸的反应,过程中观察到试管内壁有淡黄色固体,液面上方铜丝变黑,溶液中有白色(灰白色)固体生成。将铜丝抽至脱离溶液,继续加热,保持沸腾状态,淡黄色固体消失。将变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解。下列说法错误的是( )
浓硫酸与铜反应
A.实验过程中观察到石蕊溶液变红后不褪色
B.试管中白色(灰白色)固体为无水硫酸铜
C.铜丝上的黑色物质为氧化铜
D.淡黄色固体消失的原因是硫酸蒸气将固体硫氧化
答案 C
解析 SO2具有漂白性,但不能漂白石蕊溶液,SO2与水反应生成H2SO3而使石蕊溶液显酸性,溶液只变红不褪色,A正确;Cu与浓硫酸反应生成CuSO4,由于浓硫酸具有脱水性且量较大,不能得到CuSO4·5H2O,故试管中白色固体为无水硫酸铜,B正确;变黑的铜丝置于稀硫酸中,黑色物质不溶解,而CuO可溶于稀硫酸,故该黑色物质不是CuO,C错误;根据元素守恒推知,淡黄色固体是单质S,浓硫酸具有强氧化性,加热时可将S氧化生成SO2,故硫酸蒸气将固体硫氧化,淡黄色固体消失,D正确。
针对训练
1.(2022广东卷)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
答案 B
解析 Cu与浓硫酸反应,既体现浓硫酸的酸性又体现其氧化性,A项错误;紫色石蕊溶液遇到酸会变红,a处变红,说明生成的SO2是酸性氧化物,B项正确;c处是因SO2具有还原性而使酸性高锰酸钾溶液褪色,不是SO2的漂白性,C项错误;试管底部出现的白色固体为CuSO4,不是蓝色固体CuSO4·5H2O的原因是浓硫酸具有吸水性,不能说明反应中没有水生成,D项错误。
2.(2021辽宁沈阳六校联考)某同学按下图所示实验装置探究铜与浓硫酸的反应,记录实验现象如下表。
试管 ① ② ③ ④
实验 现象 溶液仍为无色,有白雾、白色固体产生 有大量白色沉淀产生 有少量白色沉淀产生 品红溶液褪色
下列说法正确的是( )
A.②中白色沉淀是BaSO3
B.①中可能有部分浓硫酸挥发了
C.为了确定①中白色固体是否为硫酸铜,可向冷却后的试管中注入水,振荡
D.实验时若先往装置内通入足量N2,再加热试管①,实验现象一定不变
答案 B
解析 H2SO3的酸性比HCl弱,SO2不与BaCl2反应,白色沉淀不可能是BaSO3,A错误。试管②和③中有白色沉淀生成,该沉淀应为BaSO4,说明反应过程有SO3生成或硫酸挥发,B正确。反应后①溶液中仍有浓硫酸,不能向冷却后的试管中注入水,要将①中冷却后的溶液倒入水中,C错误。由B项分析可知,试管②③中有白色沉淀生成,可能是O2将SO2氧化生成SO3,若先往装置内通入足量N2,体系内没有O2,则无SO3生成,试管②③中可能不会有白色沉淀生成,实验现象发生变化,D错误。
归纳总结
解答浓硫酸的性质及实验探究类题
(1)明确金属与浓硫酸反应的情况:加热时,浓硫酸能与大多数金属(Au、Pt除外)反应生成SO2。
(2)注意硫酸的浓度变化引起反应改变:①浓硫酸与活泼金属(如Mg、Zn等)反应,开始生成气体是SO2,最后可能反应生成H2;②加热时,浓硫酸与不活泼金属(如Cu)反应,开始时产生的气体是SO2,变为稀硫酸后,反应不再进行。
(3)浓硫酸在反应中可能体现酸性、强氧化性、脱水性等。
考点二
含硫物质的转化关系及应用
【能力概述】
新 教 材 变化 增加了“探究·不同价态含硫物质的转化”“方法导引·化学实验设计”等
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,含硫物质的转化及应用仍是新高考的命题点
预测考向 预测2023年高考可能会在选择题或非选择题中考查含硫物质的转化及应用
典例突破
(2021辽宁卷,8)含硫元素的某钠盐a能发生如图转化。下列说法错误的是( )
A.a可能为正盐,也可能为酸式盐
B.c为不溶于盐酸的白色沉淀
C.d为含极性键的非极性分子
D.反应②中还可能生成淡黄色沉淀
答案 C
解析 盐a与足量的稀盐酸反应产生刺激性气味气体d,d能使KMnO4溶液褪色,故d为SO2,则盐a为Na2SO3或者NaHSO3,也可能是Na2S2O3,盐a与足量Cl2反应后生成 , 与BaCl2溶液反应得到沉淀c,故c为BaSO4。盐a为Na2SO3或者NaHSO3,也可能是Na2S2O3,故a可能为正盐,也可能为酸式盐,A正确;c为BaSO4,故c为不溶于盐酸的白色沉淀,B正确;d为SO2,SO2是含有极性键的极性分子,C错误;盐a为Na2SO3或者NaHSO3,也可能是Na2S2O3,若发生反应Na2S2O3+2HCl === 2NaCl+S↓+SO2↑+H2O,反应②中还可能生成淡黄色沉淀,D正确。
考题点睛
针对训练
1.(2021辽宁朝阳第一次联考)自然界硫元素的部分转化原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.火山喷发会加剧空气污染
B.硫酸型酸雨降落到地面后一段时间内酸性会继续增强,其原因为
C.酸雨造成湖泊酸化,可以利用石灰石降低湖水的酸性
D.火山喷发物形成地壳中的金属硫化物的过程,硫元素主要发生的是还原反应
答案 B
解析 火山喷发产生的SO2、SO3等会加剧空气污染,A正确;硫酸型酸雨中含有H2SO3,一段时间内会被O2氧化为H2SO4,酸性继续增强,B错误;石灰石的主要成分是CaCO3,可与酸反应,可降低湖水的酸性,C正确;火山喷发物中含SO2、SO3等,形成金属硫化物过程中硫元素化合价降低,故发生还原反应,D正确。
2.(2022山东淄博三模)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质转化及其定量关系。图中的字母分别代表硫及其常见化合物,相关推断不合理的是( )
A.b、d、f既具有氧化性又具有还原性
B.硫酸型酸雨的形成过程涉及b到c的转化
C.d与c在一定条件下反应可生成b或a
D.d在加热条件下与强碱溶液反应生成e和f,且n(e)∶n(f)=2∶1
答案 C
解析 根据图中信息,b为H2SO3,d为S,f为亚硫酸盐,这些物质中S元素都处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,A项正确;酸雨形成涉及H2SO3被氧气氧化转化为H2SO4,B项正确;d为S,c为H2SO4,硫与浓硫酸加热反应,根据价态变化规律,只能生成bH2SO3,不能生成H2S,C项错误;根据得失电子守恒可知n(e)∶n(f)=2∶1,D项正确。
归纳总结
含硫化合物之间转化的“4条”路线
(1)-2价硫的化合物间的转化
(2)+4价硫的化合物间的转化
SO2→H2SO3→NaHSO3→Na2SO3→BaSO3
(3)+6价硫的化合物间的转化
SO3→H2SO4→NaHSO4→Na2SO4→BaSO4
(4)涉及氧化还原反应转化
研专项 前沿命题
含硫化合物的制备及性质探究
题型 考查内容 非选择题 考查知识 考查含硫化合物的制备及性质探究,如硫代硫酸钠、焦硫酸钠等
核心素养 科学探究与创新意识
例题.(2020北京卷,19)探究Na2SO3固体的热分解产物。
资料:①4Na2SO3 Na2S+3Na2SO4。
②Na2S能与S反应生成Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S。
③BaS能溶于水。
隔绝空气条件下,加热无水Na2SO3固体得到黄色固体A,过程中未检测到气体生成。黄色固体A加水得到浊液,放置得无色溶液B。
(1)检验分解产物Na2S
取少量溶液B,向其中滴加CuSO4溶液,产生黑色沉淀,证实有S2-。反应的离子方程式是 。
(2)检验分解产物Na2SO4
取少量溶液B,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入盐酸,沉淀增多(经检验该沉淀含S),同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),由于沉淀增多对检验造成干扰,另取少量溶液B,加入足量盐酸,离心沉降(固液分离)后,
(填操作和现象),可证实分解产物中含有 。
(3)探究(2)中S的来源
来源1:固体A中有未分解的Na2SO3,在酸性条件下与Na2S反应生成S。
来源2:溶液B中有Na2Sx,加酸反应生成S。
针对来源1进行如图实验:
①实验可证实来源1不成立。实验证据是 。
②不能用盐酸代替硫酸的原因是 。
③写出来源2产生S的反应的离子方程式: 。
(4)实验证明Na2SO3固体热分解有Na2S、Na2SO4和S产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S产生的合理性: 。
思路指导
探究(2)中S的来源:
实验证明Na2SO3固体热分解有Na2S、Na2SO4和S产生:
解析 (1)Na2S和CuSO4溶液发生复分解反应生成硫化铜和硫酸钠,离子方程式为S2-+Cu2+ === CuS↓。
(2)由题意可知,Na2S能与S反应生成Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S。取少量溶液B,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入盐酸,沉淀增多(经检验该沉淀含S),同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),说明B溶液中含有Na2Sx,Na2Sx与酸反应生成S和H2S,由于沉淀增多对检验造成干扰。另取少量溶液B,加入足量盐酸,离心沉降(固液分离)后,除去生成的S单质,向溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,可证实分解产物中含有 。
(3)①若来源1成立。根据分析,溶液2中含H2SO3,向溶液2中加入少量KMnO4溶液,H2SO3具有还原性,酸性条件下KMnO4具有强氧化性,二者混合应发生氧化还原反应,KMnO4溶液要褪色,但实际上仍为紫色,说明溶液B中不含Na2SO3,即来源1不成立。②不能用盐酸代替硫酸的原因是盐酸中的Cl-具有还原性,能与KMnO4溶液发生氧化还原反应,使KMnO4溶液褪色,干扰实验现象和实验结论。③来源2认为溶液B中有Na2Sx,加酸反应生成S,反应的离子方程式为 +2H+ === H2S↑+(x-1)S↓。
(4)根据已知资料:4Na2SO3 Na2S+3Na2SO4,Na2SO3中硫元素的化合价为+4价,Na2SO4中硫元素的化合价为+6价,Na2S中硫元素的化合价为-2价。Na2SO3发生“歧化反应”,其中的硫元素化合价既可升高也可降低,能从+4价降为-2价,也应该可以降到0价生成硫单质。
答案 (1)S2-+Cu2+ === CuS↓
(2)取上层清液,滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
(3)①向溶液2中加入KMnO4溶液,溶液仍呈紫色
②盐酸中氯元素为-1价,是氯元素的最低价,具有还原性,会与KMnO4溶液发生氧化还原反应,使KMnO4溶液褪色,干扰实验现象和实验结论
③ +2H+ === H2S↑+(x-1)S↓
(4)根据反应4Na2SO3 Na2S+3Na2SO4可知,Na2SO3发生歧化反应,其中的硫元素化合价既可升高也可降低,能从+4价降为-2价,也应该可以降到0价生成硫单质
命题分析
含硫化合物的制备及性质探究是高考命题的热点,近几年高考试题多次考查了硫代硫酸钠(Na2S2O3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)等物质的制备及性质、Na2SO3的分解及探究等,要求考生根据应对新的问题情境的需要,合理地组织、调动各种相关知识与能力,实施调研、探究或实验活动,分析结果,提出新观点或发现新问题;运用实验等动手操作方法,探究学习探索情境中的各种问题;综合各种技术方法进行组合创新,创新性地解决化学实验新情境问题。
针对训练
1.某学习小组设计实验探究H2S的性质,装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.若F中产生黑色沉淀,则说明H2SO4的酸性比H2S强
B.若G中产生黄色沉淀,则说明H2S的还原性比Fe2+强
C.若H中溶液变红色,则说明H2S是二元弱酸
D.若E中FeS换成Na2S,该装置也可达到相同的目的
答案 B
解析 硫化氢和硫酸铜反应生成黑色沉淀硫化铜和硫酸,不能说明H2SO4的酸性比H2S强,只能说明硫化铜不溶于硫酸,A错误;若G中产生黄色沉淀,证明硫化氢可以被Fe3+氧化成S,而Fe3+被还原为Fe2+,则说明H2S的还原性比Fe2+强,B正确;若H中溶液变红色,则说明H2S的水溶液呈酸性,不能说明H2S是二元弱酸,C错误;若E中FeS换成Na2S,由于硫化钠可溶于水,无法达到该装置随开随用、随关随停的目的,D错误。
2.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,白色晶体,可溶于水,微溶于乙醇;暴露在空气中易被氧化成亚硫酸氢钠或硫酸氢钠,75 ℃以上会分解。
(1)Na2S2O4的制取(实验装置如图)
在甲酸钠(HCOONa)的甲醇溶液中,边搅拌边滴加Na2CO3的甲醇溶液,同时通入SO2,反应放热,保持温度为60~70 ℃,即可生成Na2S2O4,同时生成另一种气体。
①仪器A的名称是________,与普通分液漏斗相比,其优点是________________________。
②三颈烧瓶中生成Na2S2O4的离子方程式为 。
③为了使反应充分进行,得到更多更纯的产品Na2S2O4,应采取的主要措施有 (填字母)。
A.控制水浴温度不超过75 ℃
B.加快通SO2的速率
C.加快滴加Na2CO3的甲醇溶液的速率
D.充分搅拌,使反应物充分接触
E.用乙醇洗涤产品,减少因溶解导致的损失
F.在通入SO2前还应该通入一段时间N2,以排尽装置内的空气
(2)Na2S2O4的性质
取纯净的Na2S2O4晶体,隔绝空气加热,Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和气体产物 (填化学式)。请设计实验验证Na2S2O4固体完全分解后的固体产物中有Na2S2O3存在,完成下表中内容。(供选择的试剂:稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)
实验步骤、预期现象和结论:
实验步骤 预期现象和结论
① ②
(3)Na2S2O4的应用
六价铬对人体有毒,Na2S2O4可以用于处理含铬废水,使含六价铬的离子浓度降低而达到排放标准,即含六价铬的离子浓度≤0.5 mg·L-1。具体操作是向含六价铬( )的酸性废水中先加入Na2S2O4,再加入过量的石灰水,生成的沉淀主要有 (用化学式表示)。
答案 (1)①恒压滴液漏斗 平衡气压,使液体能顺利滴下
③ADEF
(2)SO2 ①取少量Na2S2O4完全分解后的固体产物置于试管中,加入稀盐酸
②若有淡黄色沉淀生成,则说明产物中有Na2S2O3存在
(3)Cr(OH)3、CaSO4
解析 在甲酸钠(HCOONa)的甲醇溶液中,边搅拌边用恒压滴液漏斗滴加Na2CO3的甲醇溶液,由于产物Na2S2O4暴露在空气中易被氧化成NaHSO3或NaHSO4,在通入SO2前还应该通入一段时间N2,以排尽装置内的空气。75 ℃以上会分解,且反应放热,用水浴加热,保持温度为60~70 ℃。根据化合价的变化可知二氧化硫将甲酸钠转化为二氧化碳,即可生成Na2S2O4和CO2,由于Na2S2O4微溶于乙醇,用乙醇洗涤产品,可减少因溶解导致的损失,再进行尾气处理吸收CO2。
(1)①根据仪器的形状可知,仪器A的名称是恒压滴液漏斗,与普通分液漏斗相比,其优点是平衡气压,使液体能顺利滴下。②三颈烧瓶中是甲酸钠溶液和二氧化硫反应生成Na2S2O4,根据硫元素的化合价从+4价降低到+3价,得到电子,碳元素的化合价从+2价升高到+4价,失去电子,根据得失电子守恒得到2SO2~Na2S2O4,再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。③由于Na2S2O4在75 ℃以上会分解,故控制水浴温度不超过75 ℃,A正确;加快通SO2的速率,可以加快反应速率,由于反应放热,会使温度超过75 ℃,会使Na2S2O4分解而降低产率,B错误;加快滴加Na2CO3的甲醇溶液的速率,可以加快反应速率,由于反应放热,会使温度超过75 ℃,会使Na2S2O4分解而降低产率,C错误;充分搅拌,使反应物充分接触,可使反应充分进行,提高产率,D正确;由于Na2S2O4可溶于水,微溶于乙醇,用乙醇洗涤产品,减少因溶解导致的损失,E正确;由已知信息,Na2S2O4暴露在空气中易被氧化成亚硫酸氢钠或硫酸氢钠,在通入SO2前还应该通入一段时间N2,以排尽装置内的空气,F正确。
(2)Na2S2O4中硫元素的化合价为+3价,固体完全分解得到固体产物Na2SO3中硫元素的化合价为+4价,是氧化产物,Na2S2O3中硫的化合价为+2价,是还原产物,根据氧化还原反应中得失电子守恒和原子守恒可知气体是二氧化硫;根据反应Na2S2O3+2HCl === 2NaCl+S↓+SO2↑+H2O可知,取少量Na2S2O4完全分解后的固体产物置于试管中,加入稀盐酸,若有淡黄色沉淀生成,则说明产物中有Na2S2O3存在。课时规范练13 氮及其重要化合物
一、选择题:本题共7小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2021广东广州二模)氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是( )
A.氮气既可作氧化剂又可作还原剂
B.氮气和氧气在放电条件下直接生成NO2
C.氮气是工业合成氨的原料之一
D.氮的固定是将大气中的氮气转化成氮的化合物
2.(高考题组合)下列说法正确的是( )
A.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒相互靠近,有白烟产生
B.向浓硝酸中插入红热的炭,产生红棕色气体,证明炭可与浓硝酸反应生成NO2
C.浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀硝酸氧化性更强
D.常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化
3.(2022江苏模拟)下列氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A.N2不溶于水,可用作保护气
B.NH3极易溶于水,可用作制冷剂
C.NO2具有强氧化性,可作火箭燃料推进剂
D.HNO3易挥发,可用来制备硝酸纤维
4.如图,试管中充满NO2,现向其中缓慢通入O2,用水吸收NO2(假设每次通入的O2能完全反应)。下列说法正确的是( )
A.当试管内溶液的pH不再变化时,说明NO2全部转化为HNO3(假设试管内的溶质不向水槽中扩散)
B.当试管内气体不是红棕色时,说明NO2全部转化为HNO3
C.水槽内的水改为稀盐酸,有利于吸收NO2
D.水槽内的水改为稀NaOH溶液,有利于吸收NO2
5.(2022重庆高三模拟)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.将集有氨的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨极易溶于水
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N
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具有热不稳定性
D.将红热的Pt丝伸入上图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量的红棕色气体,说明氨催化氧化的产物中有NO
6.(2022河北衡水中学阶段检测)亚硝酸钠(NaNO2)是一种具有咸味、有毒,且价格比食盐(NaCl)便宜的工业用盐,常被误作食盐使用,会导致中毒事故,它的部分性质如图,下列说法错误的是( )
A.可用碘化钾淀粉试纸和食醋鉴别食盐(NaCl)与亚硝酸钠(NaNO2)
B.亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定
C.NaNO2与N2H4反应生成NaN3的化学方程式为NaNO2+N2H4NaN3+2H2O
D.上图所涉及的化学反应都是氧化还原反应
7.(2021辽宁朝阳一模)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C.丙中发生的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
D.若戊中观察到紫色石蕊溶液变红,则说明已制得HNO3
二、选择题:本题共3小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
8.(2021山东临沂三模)已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,Ca3N2具有较强还原性,遇水发生水解反应。下列说法错误的是( )
A.①中发生反应的化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
B.③、⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰
C.③中盛放的试剂是NaOH溶液
D.实验结束,取⑤中的少量产物置于试管中,加适量蒸馏水,可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝
9.(2021北京石景山区高三期末)某实验小组发现在相同温度下,铁与不同密度的硝酸反应时,还原产物有所不同,该小组的实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.硝酸的密度越大,其还原产物越多
B.当硝酸溶液的密度小于d g·mL-1时,还原产物始终以NO为主
C.还原产物中NO的分布分数随硝酸密度的增大而增大
D.硝酸的密度为d g·mL-1时,足量的铁与硝酸发生的主要反应为2Fe+6HNO32Fe(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O
10.(2021河北邯郸六校联考)某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异,设计了如图所示的实验装置。
下列说法不正确的是( )
A.反应开始前通入过量的CO2气体,目的是排除装置内的空气
B.A中的离子方程式为Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O
C.当B中0.03 mol铜粉被氧化时,B中产生的NO气体等于0.02 mol
D.C装置中装入一定量的水进行尾气处理
三、非选择题:本题共1小题。
11.(2021北京房山区高三期末)某兴趣小组探究溶液中NaNO2与KI的反应。
【查阅资料】
①NaNO2常温下比较稳定,在一定条件下可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。
②HNO2常温下不稳定,分解产生NO和NO2。
【实验探究】
实验 Ⅰ Ⅱ
操作 3滴0.01 mol·L-1 NaNO2溶液 ①1 mL 0.01 mol·L-1 KI溶液
图示 淀粉碘化钾试纸
现象 无明显现象 有微小无色气泡,溶液变为蓝色
(1)NaNO2溶液显弱碱性,用离子方程式说明原因 。
(2)实验Ⅰ无明显现象的原因是 。
(3)根据实验Ⅱ现象,甲同学认为NaNO2将I-氧化为碘单质,请写出该反应的离子方程式: 。
(4)乙同学认为,上述现象不足以证明NaNO2将碘离子氧化,追加以下实验:
实验 操作 现象
Ⅲ 有大量气泡和紫色泡沫产生,液面上方气体变为红棕色,溶液呈紫黑色
实验Ⅲ能够证明是NaNO2将碘离子氧化的证据是 。
解释实验Ⅱ中液面上方气体未变色的原因 。
(5)探究实验Ⅲ中红棕色气体的来源。来源1:HNO2分解产生NO和NO2
来源2:在产生NO后再被空气氧化生成NO2。
【设计实验】利用5 mL注射器,吸取1 mL 0.2 mol·L-1 NaNO2溶液和1 mL 0.2 mol·L-1 KI溶液及少量淀粉的混合溶液,针头朝上排尽空气后,吸入少量稀硫酸并迅速将针头插入橡皮塞(如右图所示)。
收集证据:若 (填写实验操作及现象),则证明红棕色气体来源2正确。
【实验结论】在酸性条件下,NaNO2可将碘离子氧化为碘单质,同时被还原为NO。
参考答案
课时规范练13 氮及其重要化合物
1.B 解析 N2中氮元素显0价,处于中间价态,既可作氧化剂又可作还原剂,A正确;在放电或高温下,N2和O2反应生成NO,不能直接生成NO2,B错误;工业合成氨利用N2和H2作原料,C正确;氮的固定是将大气中N2转化为含氮化合物的过程,D正确。
2.D 解析 浓氨水易挥发出NH3,浓硫酸难挥发,故不能产生白烟,A错误;向浓硝酸中插入红热的炭,产生红棕色气体,可能是炭与浓硝酸反应生成NO2,也可能是硝酸受热分解生成NO2,B错误;浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,并非还原产物中氮元素价态越低,对应硝酸的氧化性越强,实际上浓硝酸的氧化性更强,C错误;常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化,表面生成致密的氧化物,D正确。
3.C 解析 氮气的化学性质稳定,一般不与物质发生反应,可用作保护气,与不溶于水的性质无关,故A项错误;NH3易汽化和液化,可以用作制冷剂,与NH3极易溶于水无关,故B项错误;NO2具有强氧化性,与还原性物质如N2H4混合在一起发生剧烈的氧化还原反应,放出大量的热,并产生大量的气体,可为火箭提供强大的推进力,故C项正确;在一定条件下,纤维素与浓硫酸和浓硝酸反应生成硝酸纤维,和HNO3易挥发性无关,故D项错误。
4.D 解析 试管中发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,根据NO2→HNO3,c(HNO3)=,故试管内溶液的pH始终不变,A错误;根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO,当试管中气体不是红棕色时,不能说明NO2全部转化为HNO3,B错误;NO2与稀盐酸不反应,C错误;NO2与NaOH溶液能够发生反应:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,水槽内的水改为稀NaOH溶液,有利于吸收NO2,D正确。
5.B 解析 B项,因为氨水中存在NH3,加热NH3逸出,也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,不能证明是N与OH-反应产生的氨,错误。
6.D 解析 亚硝酸钠能和酸化的KI反应生成碘单质,碘化钾淀粉试纸变蓝色,A项正确;NaNO2具有防腐性,但有毒,所以亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定,B项正确;亚硝酸钠和N2H4反应生成NaN3和H2O,该反应中N元素化合价由+3价、-2价变为-价,C项正确;有电子转移的化学反应为氧化还原反应,其特征是有元素化合价的升降,NaNO2与NH4Cl反应生成NH4NO2的反应中没有元素化合价的变化,D项错误。
7.A 解析 甲中浓氨水用于制备氨气,经过干燥后在丙中发生氨气的催化氧化反应,因此甲中需要同时提供氨气和氧气,则X为过氧化钠,丙中氨气、氧气在催化作用下发生反应生成一氧化氮,一氧化氮可被氧化生成二氧化氮,过量的氧气与二氧化氮在戊中可生成硝酸,己为尾气吸收装置。甲装置需要提供氨气和氧气,如果甲装置中的固体是NaOH或CaO,只能提供氨气,不能提供氧气,X应为过氧化钠等,A错误;乙用于干燥氨气、氧气,可用碱石灰干燥,B正确;加热条件下,氨气与氧气在催化条件下反应生成一氧化氮,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,C正确;戊中观察到紫色溶液变红,说明生成了酸性物质,可以说明二氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸,D正确。
8.BC 解析 由题干可知,装置①为制备氮气的装置,饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水,反应的化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正确。Ca3N2遇水发生水解,所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应,装置④应为干燥装置,可选用浓硫酸作干燥剂;装置⑥中也应装有干燥剂,防止空气中的水蒸气进入,装置⑥中可盛放碱石灰,B错误。装置中含有氧气,可利用装置③除去装置中的氧气,NaOH溶液不能除去氧气,可改成酸性氯化亚铁溶液,C错误。实验结束后,装置⑤中有生成的Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2,NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D正确。
9.D 解析 硝酸的密度越大,其浓度越大。由题图可知,随着硝酸的密度逐渐增大,还原产物的种类逐渐减少,A错误;由题图可知,硝酸的密度在a~dg·mL-1之间时,还原产物以NO为主,当硝酸的密度小于ag·mL-1时,还原产物以N为主,B、C均错误;由题图可知,硝酸的密度为dg·mL-1时,还原产物NO和NO2的分布分数相等,即二者的物质的量之比为1∶1,足量铁与HNO3反应生成Fe(NO3)2、NO、NO2和H2O,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式:2Fe+6HNO32Fe(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O,D正确。
10.CD 解析 研究铜与浓、稀硝酸反应的差异,先利用二氧化碳将装置中的空气排出,防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化,滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮,在B中发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO、3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,C中收集到NO气体,最后尾气处理。反应开始前通入过量的CO2气体,目的是排除装置内的空气,A正确;A中铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+2N+4H+Cu2++2NO2↑+2H2O,B正确;B中发生3NO2+H2O2HNO3+NO、3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,因此当B中0.03mol铜粉被氧化时,B中产生的NO气体大于0.02mol,C错误;NO不溶于水,C装置中装入一定量的水不能进行尾气处理,D错误。
11.答案 (1)N+H2OHNO2+OH-
(2)弱碱性条件下N氧化性弱,不能将I-氧化为I2
(3)2N+2I-+4H+I2+2NO↑+2H2O
(4)产生大量气泡在液面上方变为红棕色(生成了NO) 有微小的气泡产生,可能生成的NO较少,生成的NO2较少,观察不到气体变色现象
(5)注射器内生成无色气体,取下橡皮塞,吸入少量空气后气体变为红棕色课时规范练11 氯及其重要化合物
一、选择题:本题共6小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2021河北张家口高三期末)新型冠状病毒肺炎疫情在全球多地爆发,“84”消毒液是大规模环境消毒剂。下列说法不正确的是 ( )
A.“84”消毒液的有效成分是NaClO
B.“洁厕灵”(主要成分为HCl)与“84”消毒液混用会产生氯气导致中毒
C.检验该消毒液中是否含有Cl-的离子方程式为Ag++Cl-AgCl↓
D.可以用pH试纸来测该溶液的pH
2.(2022湖北部分重点中学联考)用下列装置制备并检验Cl2的性质:
下列说法正确的是( )
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗完
B.Ⅱ图中:生成蓝色的烟
C.Ⅲ图中:试管中发生了加成反应
D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,将浓硫酸滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有Cl2生成
3.化学来源于生活,也服务于生活。下列有关生活中的化学知识叙述正确的是( )
A.氯气和活性炭均可作为漂白剂,若同时使用,漂白效果会明显加强
B.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
C.测定溶液pH的实验中,用干燥的pH试纸测定新制氯水的pH,测定结果无影响
D.“洁厕灵”不能与“84”消毒液混用,原因是两种溶液混合产生的HClO易分解
4.下列实验操作、现象和结论均正确的是 ( )
选项 实验操作 现象 结论
A 用H2O2溶液滴定KI-淀粉溶液 溶液变蓝 达到滴定终点
B 向食用加碘盐中加入食醋和KI溶液,再加入CCl4振荡,静置 下层呈紫红色 该食用加碘盐中含有KIO3
C 用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别NO2、溴蒸气 试纸变蓝 该气体为溴蒸气
D 最后试管有浅黄色沉淀 有机物中含有溴原子
5.(2022北京顺义区模拟)为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如图实验方案,下列说法正确的是( )
A.①中反应的离子方程式为2I-+H2O2I2+2OH-
B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C.③中得到的上层溶液中含有I-
D.操作Z的名称是加热
6.(2021天津耀华中学检测)某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2的强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2的强
C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2
D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
二、选择题:本题共3小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
7.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体,常用于饮用水消毒。下列有关ClO2的制备与杀菌的说法不合理的是( )
A.NaClO2在酸性条件下歧化生成ClO2和NaCl,则n(氧化剂)∶n(还原剂)=4∶1
B.ClO2在强碱性环境中使用失效,可能的原因是2ClO2+2OH-Cl+Cl+H2O
C.可用饱和食盐水除去ClO2中的HCl
D.等物质的量的ClO2杀菌效果比Cl2强
8.(2021山东日照三模)用试管和胶头滴管完成“84”消毒液(主要成分为NaClO)的氧化性和漂白性的探究,下列对比实验现象的分析不正确的是( )
对比 实验 操作 ①1 mL蒸馏水+“84”消毒液+石蕊溶液 ②1 mL较稀硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液 ③1 mL较浓硫酸+“84”消毒液+石蕊溶液
实验 现象 混合后溶液pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去 混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生 混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生反应:H++ClO-HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClOCl2+H2O
C.对比实验②和③,溶液的pH不会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
D.加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
9.(2021湖北宜昌六校联考)为探究新制氯水的性质,某学生做了如下实验。
实验 装置 试剂a 现象
① 紫色的石蕊溶液 溶液先变红后褪色
② NaHCO3溶液 产生气泡
③ HNO3酸化的AgNO3溶液 产生白色沉淀
④ FeCl2溶液、KSCN溶液 溶液变红
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式不相符的是( )
A.实验①说明新制氯水中含有H+、HClO
B.实验②发生的反应为HC+HClOClO-+CO2↑+H2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-,Cl-+Ag+AgCl↓
D.实验④说明氯气具有强氧化性,Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
三、非选择题:本题共1小题。
10.(2022北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
资料:ⅰ.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(黑色)、Mn(绿色)、Mn(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下,Mn可被OH-还原为Mn。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关,NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
实验装置如图(夹持装置略)
序号 物质a C中实验现象
通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生黑色沉淀,且放置后不发生变化
Ⅱ 5% NaOH 溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成黑色沉淀 黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
Ⅲ 40% NaOH 溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成黑色沉淀 黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
(1)B中试剂是 。
(2)通入Cl2前,实验Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为 。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是 。
(4)根据资料ⅱ,实验Ⅲ中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:
原因一:可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将Mn氧化为Mn。
①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因 ,但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取实验Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL 40% NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为 ,溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被 (填化学式)氧化,可证明实验Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取实验Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是 。
④从反应速率的角度,分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因: 。
参考答案
课时规范练11 氯及其重要化合物
1.D 解析 “84”消毒液的有效成分是NaClO,A正确;“洁厕灵”和“84”消毒液混用时发生反应:Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O,产生有毒的氯气,B正确;检验消毒液中是否含有Cl-,可滴加AgNO3溶液,发生反应:Ag++Cl-AgCl↓,C正确;NaClO具有漂白性,可将pH试纸漂白,D错误。
2.D 解析 用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气时,因浓盐酸逐渐变稀后与二氧化锰不反应,浓盐酸不可能消耗完,故A项错误;铜丝在氯气中燃烧,生成棕黄色的烟,故B项错误;甲烷与氯气发生的是取代反应,故C项错误;氯气与水反应生成的次氯酸可使有色布条褪色,过量的氯气进入烧杯中与氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠,再向烧杯中滴加浓硫酸,至溶液显酸性时,Cl-、ClO-和H+可发生反应生成Cl2,故D项正确。
3.B 解析 活性炭具有吸附性,可以吸附氯气,A错误;氯气与烧碱溶液或石灰乳反应均可生成次氯酸盐,B正确;氯水中的次氯酸具有漂白性,C错误;“洁厕灵”与“84”消毒液不能混用的原因是消毒液中的NaClO与“洁厕灵”中的HCl反应生成Cl2,D错误。
4.B 解析 A项,KI-淀粉溶液一般作为指示剂,设计用H2O2滴定KI-淀粉溶液无法判定滴定终点,错误;B项,在酸性环境中,KIO3与KI反应生成I2,正确;C项,NO2与水反应生成硝酸,硝酸也具有强氧化性,也可使碘化钾淀粉试纸变蓝,错误;D项,加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,错误。
5.C 解析 反应为酸性环境,①中反应的离子方程式为2I-+2H++H2O2I2+2H2O,故A项错误;四氯化碳比水的密度大,在下层,②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出,故B项错误;操作Z的名称是过滤,故D项错误。
6.B 解析 在F处,可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2,从而使淀粉变蓝色,因此不能说明Br2的氧化性比I2强。
7.AC 解析 A项,酸性条件下Cl发生歧化反应,生成Cl-和ClO2,可写出离子方程式:4H++5ClCl-+4ClO2↑+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,错误;B项,方程式符合歧化反应化合价的变化,正确;C项,ClO2易溶于水,不能用饱和食盐水除杂,错误;D项,等物质的量的ClO2作氧化剂时得电子数比Cl2得电子数多,杀菌效果更好,正确。
8.BC 解析 实验②中加入稀硫酸,蓝色迅速褪去,可能原因是ClO-和H+结合生成HClO,溶液的漂白能力增强,A正确;实验③中产生的气体是Cl2,Cl-和ClO-在酸性较强的条件下发生反应:2H++Cl-+ClO-Cl2↑+H2O,B错误;对比实验②和③,溶液pH的大小会影响反应过程,会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,C错误;加酸可以提高“84”消毒液的漂白效果,但酸的浓度过大会产生污染性气体Cl2,故需要调控到合适的pH才能安全使用,D正确。
9.B 解析 新制氯水的主要成分有Cl2、H+、HClO、Cl-等,紫色的石蕊溶液变红,说明有H+存在,后褪色,说明有HClO,A正确;碳酸的酸性比HClO的酸性强,根据强酸制弱酸的原理,正确的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,B错误;新制氯水中含有Cl-,氯离子和银离子反应生成白色沉淀,C正确;新制氯水中的Cl2具有强氧化性,可以将亚铁离子氧化为铁离子,D正确。
10.答案 (1)饱和NaCl溶液
(2)2Mn(OH)2+O22MnO2+2H2O
(3)Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强
(4)①Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
②4Mn+4OH-4Mn+O2↑+2H2O Cl2 ③3ClO-+2MnO2+2OH-2Mn+3Cl-+H2O ④过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱,c(OH-)降低,溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小,因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
解析 (1)B中试剂是饱和NaCl溶液,作用是吸收Cl2中的杂质HCl气体。
(2)通入Cl2前,Ⅱ、Ⅲ中Mn2+与碱性溶液中NaOH电离产生的OH-反应生成Mn(OH)2白色沉淀,该沉淀不稳定,会被溶解在溶液中的氧气氧化为黑色的MnO2,则沉淀由白色变为黑色的化学方程式为2Mn(OH)2+O22MnO2+2H2O。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,可以得出Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强的结论。
(4)①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O,使溶液c(OH-)减小,反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
②取Ⅲ中放置后的1mL悬浊液,加入4mL40%NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下,Mn可被OH-还原为Mn,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可知该反应的离子方程式为4Mn+4OH-4Mn+O2↑+2H2O;溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被Cl2氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
③取Ⅱ中放置后的1mL悬浊液,加入4mL水,溶液碱性减弱,溶液紫色缓慢加深,说明ClO-将MnO2氧化为Mn,发生的反应是3ClO-+2MnO2+2OH-2Mn+3Cl-+H2O。
④从反应速率的角度,过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱,c(OH-)减小,溶液中的Mn被还原为Mn的速率减小,导致实验Ⅲ未得到绿色溶液。(共75张PPT)
第1讲 氯及其重要化合物
第四章
内容索引
01
02
强基础 增分策略
增素能 精准突破
研专项 前沿命题
03
【本章体系构建】
【课程标准】
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质。
2.认识氯及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
强基础 增分策略
一、氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色 气味 密度 特性
黄绿 色 刺激性 气味 比空气 大 易液化
微点拨实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,仅使极少量气体飘进鼻孔(如图所示)。
2.氯气的化学性质
(1)从原子结构角度认识Cl2的氧化性
氯元素在元素周期表中处于第 三 周期第 ⅦA 族,其原子结构示意
图为 ,最外层有7个电子,在反应中易 得到 1个电子,故Cl2具有较强的 氧化 性。
(2)从化合价角度认识Cl2与水、碱的反应
Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,氯元素由0价变为+1价和-1价。
微点拨1 mol Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。
3.从平衡的角度认识氯水的成分和性质
(1)氯水的成分
新制氯水的多种成分决定了具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同
氯气能溶于水(1∶2),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系:
(2)氯水的性质
二、次氯酸和次氯酸盐
1.次氯酸(HClO)
2.漂白液(“84”消毒液)
3.漂白粉
应用提升 HClO的弱酸性及分析
(1)由于酸性:H2CO3>HClO> ,向NaClO溶液中通入CO2,无论CO2是否过量,反应均生成 和HClO。
(2)向NaClO溶液中通入少量CO2,离子方程式为ClO-+CO2+H2O === +HClO。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)铁与稀盐酸、少量氯气反应均生成FeCl2。( × )
(2)Cl2与NaOH溶液反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂。( √ )
(3)实验室常用pH试纸测定氯水、“84”消毒液的pH。( × )
(4)次氯酸具有强氧化性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。( √ )
(5)使用氯气对自来水消毒时,氯气会与水中的有机化合物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。( √ )
三、氯气的实验室制法
1.制取原理
强氧化剂[如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等]与浓盐酸反应可制取氯气。
实验室常用MnO2制取氯气的化学方程式为
2.实验装置
旁栏边角 必修第一册第二章第二节
阅读教材“方法导引·实验室中制取气体装置的设计”,判断下列说法的正误。
(1)实验室利用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2和利用MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同。( × )
(2)由于NO的密度大于空气的密度,故实验室采用向上排空气法收集NO。
( × )
(3)除去CO2中混有的少量HCl,可将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。( √ )
(4)HCOOH与浓硫酸混合加热可制取CO,用NaOH溶液吸收尾气。( × )
应用提升 实验室中制取气体时装置的设计
(1)实验室中制取气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置等。
(2)选择各部分装置的依据:
①发生装置——反应物的状态和反应条件;
②除杂装置——气体及其所含杂质的性质;
③收集装置——气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水、空气中的成分反应;
④尾气处理装置——尾气的性质。
(3)实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)足量MnO2与含4 mol HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后,可收集到22.4 L Cl2(标准状况)。( × )
(2)实验室常用饱和食盐水除去Cl2中HCl。( √ )
(3)将干燥的淀粉KI试纸放在集气瓶口检验Cl2是否收集满。( × )
(4)用NaOH溶液吸收多余Cl2时,为防止倒吸,导气管不能插入NaOH溶液中。
( × )
四、卤素单质的性质及卤素离子(X-)的检验
1.卤素单质的相似性
2.卤素单质的递变性
性质 卤素单质 规律
F2 Cl2 Br2 I2 颜色 浅黄绿 色 黄绿 色 深红棕 色 紫黑 色 逐渐 加深
状态 (常温下) 气体 气体 液体 固体 熔、沸点
逐渐 升高
氧化性 与氢气化合由 易 到 难 逐渐 减弱
简单离子 (X-)的 还原性 单质的氧化性越 弱 ,对应离子的还原性越 强 逐渐 增强
3.卤素的特殊性
氟 ①无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;
②2F2+2H2O===4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;
③氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在 塑料瓶 中
溴 ①Br2是 深红棕 色液体,易 挥发 ;
②Br2易溶于有机溶剂;
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用 橡胶 塞
碘 ①淀粉遇I2变 蓝 色;
②I2加热时易 升华 ;
③I2易溶于有机溶剂
4.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
(3)氧化——淀粉法检验I-
五、从海水中提取溴和碘
1.从海水中提取溴
(1)海水提溴的工艺流程
(2)主要过程及反应原理
2.从海带中提取碘的实验流程
增素能 精准突破
考点一
氯气及含氯化合物的制备和性质
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 增加“验证次氯酸光照分解产物的数字化实验”“氯气的实验室制法”“方法导引·实验室中制取气体装置的设计”,加强实验操作及技能的培养
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,氯气的性质及含氯化合物的制备仍是新高考的命题热点
预测考向 预测2023年高考可能会在实验题中考查氯气及含氯化合物的制备,将教材中制备氯气的实验融于其中
考向1.氯气的制备与性质实验的综合
典例突破
(2021广东卷,17节选)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为 。
(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为 。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是 。
答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)c→d→b→a→e
(3)HClO 向溶液中加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则证明久置氯水中含有Cl-
解析 (2)利用MnO2和浓盐酸加热制取Cl2,制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),氯气有毒,必须进行尾气处理,可利用饱和食盐水吸收HCl气体,利用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,考虑气体通过洗气瓶时“长进短出”,故接口连接顺序为c→d→b→a→e。
(3)氯水中使品红溶液褪色的是HClO,久置氯水不能使品红溶液褪色,推测氯水中HClO已经完全分解。
针对训练
(2022广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
答案 D
解析 A项装置为净化装置,通过饱和食盐水除掉氯化氢杂质,再通过浓硫酸干燥,处理顺序正确,不符合题意;B项装置为收集装置,氯气的密度比空气的大,收集氯气时导管应长进短出,装置正确,不符合题意;C项装置为性质检验装置,干燥的氯气通过干燥的红布条时,红布条不褪色,而通过湿润的红布条时,红布条褪色,据此可知氯气不具备漂白性,可以达到实验目的,不符合题意;D项装置为尾气处理装置,氯气在水中的溶解度不大,选用水吸收尾气会造成尾气吸收不完全,应选用氢氧化钠溶液吸收,D项不能达到实验目的,符合题意。
归纳总结
实验室制取Cl2各部分装置及试剂的选择依据
(1)依据反应物的状态和反应条件,选择Cl2的发生装置。利用MnO2与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体 气体”的装置;利用KClO3、KMnO4等氧化剂与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体→气体”的装置。
(2)依据Cl2及所含杂质的性质,选择除杂试剂和装置:利用饱和食盐水除去HCl,利用浓硫酸除去H2O(g)。
(3)依据Cl2的密度,采用向上排空气法收集。
(4)依据Cl2的性质,一般用NaOH溶液吸收尾气。
考向2.氯气与其他含氯化合物制备的综合
典例突破
(2021辽宁营口二模)Cl2O是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机化合物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。
已知:Cl2O的熔点为-116 ℃,沸点为3.8 ℃;Cl2的沸点为-34.6 ℃;HgO+2Cl2 === HgCl2+Cl2O。下列说法不正确的是( )
A.装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸
B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险
C.从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2O
D.装置④与⑤之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸
答案 C
解析 制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸危险,B正确;⑤是收集Cl2O的装置,所以温度低于3.8 ℃,此时氯气是气体,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C错误;Cl2O与有机化合物接触会发生燃烧并爆炸,则装置④与⑤之间不用橡胶管连接是为了防止橡胶管燃烧和爆炸,D正确。
考题点睛
针对训练
1. (双选)四氯化钛(TiCl4)极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,常用作烟幕弹。其熔点为-25 ℃,沸点为136.4 ℃。某实验小组设计如下装置(部分加热和夹持装置省略),用Cl2与炭粉、TiO2制备TiCl4。下列说法不正确的是( )
A.②中应盛装饱和食盐水
B.冷凝管有冷凝、回流和导气的作用
C.反应结束时,应先停止①处的加热,后停止③处的加热
D.该设计存在不足,如④⑤之间缺少防止水蒸气进入④的装置
答案 A C
解析 四氯化钛极易水解,遇空气中的水蒸气即产生“白烟”,而制得的氯气中混有水蒸气,则②中应盛装浓硫酸除水蒸气,A错误;TiCl4的熔、沸点较低,制得的TiCl4应经过冷凝处理,则该装置中冷凝管具有冷凝、回流和导气的作用,B正确;反应结束时,应先停止③处加热,后停止①处加热,可以使制得的TiCl4在氯气氛围中冷却,防止空气进入装置中使TiCl4变质,C错误;因四氯化钛极易水解,所以应在装置④和⑤之间增加一个防止水蒸气进入④的装置,D正确。
2.(2021安徽师大附中期末)ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为27 ℃,沸点为97.4 ℃,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:
(1)检查A装置气密性的方法为 。
(2)上述装置,按气流方向连接的顺序为 (装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为 。
(3)C装置的作用是 。
(4)E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40 ℃,其目的是 。
(5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:
①检查装置气密性后,装入药品 ②打开分液漏斗活塞 ③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热E,充分冷却 ⑤水浴加热E
请按正确的顺序填入上述步骤的序号: 。
(6)在A装置后可连接如图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是 。
(7)ICl和水反应的化学方程式为 。
答案 (1)从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管,说明A装置气密性良好(合理即可)
(2)ACBEBD MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)除去Cl2中混有的HCl
(4)加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发
(5)①②⑤④③ (6)储存多余的Cl2
(7)ICl+H2O === HIO+HCl
解析 (2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,氯气进入装置E中与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。
(5)装置连接好后,首先检查装置的气密性,不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,水浴加热装置E,反应结束后,停止加热E,充分冷却后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为①②⑤④③。
归纳总结
(1)制备Cl2及含氯化合物实验装置的连接顺序:发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置,注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。
(2)吸收尾气时,用NaOH溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染
空气。
考点二
卤素单质及其化合物的制备和性质
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 新增“思考与讨论”,介绍“吹出法”提取溴的工艺流程及原理;“练习与应用”第5题介绍海带中提取碘的实验流程
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,溴、碘及其化合物的制备及性质仍是新高考的命题点
预测考向 预测2023年高考可能会在实验题中考查溴、碘及其化合物的制备及性质,侧重对化学实验基础和基本技能的考查
典例突破
(2022山西运城高三检测)碘元素对动植物的生命极其重要,其单质可用于医药、照相、染料和系统监测等。某学习小组在实验室中从海藻和油井盐水生产母液中提取碘单质的主要步骤如图1所示:
图1
已知:本实验条件下,氧化性Cl2> >MnO2>I2
海藻和油井盐水生产母液→酸化→氧化→萃取→蒸馏→I2
回答下列问题:
(1)检验海藻和油井盐水生产母液中含有I-的操作和现象为 。
(2)“氧化”时,小组同学选用氯气作氧化剂,装置如图2所示:
①实验室用装置A制备Cl2时,适合选用的试剂为 。
②实验时,控制向装置B中通入Cl2的速率和用量的常用方法为 ;若Cl2过量,造成的后果为
(用离子方程式表示);向通入过量Cl2所得的溶液中加入一种试剂,可提高I2的产率,该试剂为
(填字母)。
a.KI b.NaOH c.硝酸
③若用MnO2代替Cl2,优点是 (答出一点即可);缺点是分离出的固体残渣中含有少量I2。小组同学用如图3所示装置进行固体残渣中I2的深度萃取,实验时装置D中溶剂受热蒸发,蒸气沿导管上升至装置F,冷凝后滴入滤纸套筒中,与固体残渣接触进行萃取,液面达到虹吸管顶端时,经虹吸管返回烧瓶。装置F的进水口为 (填“上口”或“下口”);与常规萃取相比,该萃取装置的优点为 。
(3)“蒸馏”时,若加热一段时间后发现忘记加沸石,合理的处理方法为 。
答案 (1)取少量母液加入洁净试管中,滴加用硝酸酸化的AgNO3溶液,产生黄色沉淀
(2)①MnO2、浓盐酸
②通过控制分液漏斗活塞控制向圆底烧瓶中加入浓盐酸的量 5Cl2+I2+6H2O ══ 12H++10Cl-+2 a
③防止碘单质被氧化,提高产品产率(或无污染) 下口 所用萃取剂少,可以进行多次萃取
(3)停止加热,冷却至室温后补加沸石,继续实验
解析 (1)取少量母液加入洁净试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生黄色沉淀,说明溶液中含有I-。
(2)①实验室用装置A制备Cl2,采用的是固液加热装置,适合选用的试剂为二氧化锰与浓盐酸,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O。
②实验时,可通过控制分液漏斗活塞控制向圆底烧瓶中加入浓盐酸的量;氯气具有氧化性,过量的氯气会进一步氧化碘单质,转化为 ,反应的离子方程式为5Cl2+I2+6H2O ══ 12H++10Cl-+2 ; 与I-在酸性条件下可发生反应,从而生成碘单质,为提高碘单质的产率,可加入KI。
③根据题干信息可知,氧化性MnO2>I2,所以可用MnO2代替氯气氧化I-,且防止碘单质进一步被氧化,提高产品产率(或无污染);根据蒸馏原理可知,球形冷凝管起导气冷凝作用,进水口应在下口;与常规萃取相比,该萃取装置的优点为所用萃取剂少,可以进行多次萃取。
(3)“蒸馏”时,若加热一段时间后发现忘记加沸石,应停止加热,冷却至室温后补加沸石,继续实验。
针对训练
1.(2021湖南雅礼中学高三检测)某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3,其流程如下:
下列说法正确的是( )
A.步骤1中有机相应从分液漏斗下端放出,无机相从上口倒出
B.步骤2分离方法为过滤
C.步骤3可在装置 中完成
D.步骤4中,将溶液蒸发至只剩少量水时,用余热蒸干
答案 C
解析 苯的密度小于水的密度,步骤1中有机相在上层,无机相在下层,故分液时无机相从下端放出,有机相从上口倒出,A错误;步骤2从有机相分离苯和粗碘的方法为蒸馏,B错误;碘易升华,步骤3利用粗碘制取精碘可采用升华—凝华的方法,C正确;KNO3的溶解度受温度影响较大,从溶液中获得KNO3晶体,应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误。
2.(2021江苏常州期初调研)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为 ;该操作将I2还原为I-的目的是 。
(2)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是
(写出一条);锥形瓶里盛放的溶液为 。
(2)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化) NaOH溶液(合理即可)
(3)从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,说明废水中不含有
I-的目的是使CCl4中碘进入水层。
(2)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度,也可防止I2升华或防止I2进一步被氧化。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液可以是NaOH溶液。
(3)检验I-,可以利用I-的还原性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有I-;检验 ,可以利用 的氧化性,先加入淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有 ,若溶液不变蓝,则说明废水中不含有 。
归纳总结
(1)海水中溴元素以Br-形式存在,海带中碘元素以I-形式存在,提取Br2和I2的过程中必须加入氧化剂(如Cl2、H2O2等)将Br-、I-氧化生成Br2和I2。
(2)离子的还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,通入Cl2的量将影响氧化反应及产物;过量的Cl2可将I2进一步氧化生成HIO3。
(3)加碘食盐中含KIO3,利用淀粉KI溶液检验食盐中碘元素的原理:
研专项 前沿命题
含氯化合物的制备及性质探究
题型 考查内容 选择题 非选择题 考查知识 考查氯的氧化物(如Cl2O、ClO2等)、氯的含氧酸盐等物质的制备及性质等
核心素养 科学探究与创新意识
例题.(2021吉林延边五中三模)二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11 ℃,某小组在实验室中制备ClO2所用的装置如图:
[已知:SO2+2NaClO3+H2SO4 === 2ClO2+2NaHSO4]
下列说法正确的是( )
A.装置C中装的是饱和食盐水,导管口a流出气体为SO2
B.装置D放冰水的目的是液化二氧化氯防止污染环境
C.连接装置时,导管口a可接h或g,导管口c接e
D.可以选用装置A利用3 mol·L-1盐酸与MnO2反应制备氯气
思路指导
装置C的作用是吸收SO2尾气,防止污染环境,可选择NaOH溶液,A错误;装置D的作用为冷凝并收集ClO2,B错误;二氧化硫从a口进入装置B中反应,为防止倒吸,应在进入装置B之前装有安全瓶,则a→g→h(或h→g)→b,二氧化氯沸点较低,为充分冷却,便于收集,c连接e,在D中用冰水浴收集,最后用氢氧化钠溶液吸收未反应的二氧化硫,防止污染空气,连接顺序为a→g→h(或h→g)→b→c→e→f→d,C正确;实验室制氯气需要选择浓盐酸和二氧化锰混合加热,3 mol·L-1盐酸在加热条件下不能与MnO2反应生成Cl2,D错误。
答案 C
突破方法 “四步法”突破含氯化合物的制备及性质探究的题目
针对训练
(2022吉林高三调研)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)制备之前,通常将电石渣进行粉碎,原因为 。
(2)“氯化”过程控制电石渣过量,在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②“氯化”时要适当减缓通入Cl2速率的目的是 。
(3)“氯化”过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2 ══ Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 、 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)
(填“>”“<”或“=”)1∶5。
(4)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,各物质溶解度随温度变化如图所示,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 、 、过滤、洗涤、干燥。
答案 (1)增大接触面积,加快打浆速率并提高原料利用率
(2)①2Cl2+2Ca(OH)2 ══ Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②使氯气被氢氧化钙充分吸收而反应,可以提高氯气转化率
(3)①CaCO3 Ca(OH)2 ②<
(4)蒸发浓缩 冷却结晶
解析 (3)碳酸钙不溶于水,与氯气不反应,氢氧化钙微溶于水,因此滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。由于氯气还能与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水,因此滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)<1∶5。
(4)根据图像可知氯酸钾的溶解度受温度影响最大,因此从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶。课时规范练14 碳及其化合物 无机非金属材料
一、选择题:本题共8小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2022湖北华中师大一附中模拟)我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。下列有关说法中正确的是 ( )
A.使用光导纤维进行太阳能发电,获得绿色电力
B.利用新型材料和新技术将二氧化碳“填埋”有利于实现“碳中和”
C.利用催化技术将二氧化碳氧化制成甲醇等清洁能源
D.向燃煤中添加碳酸钙,减少污染气体排放,有利于“碳中和”
2.实验室以CaCO3为原料,制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是( )
3.氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。下列说法不正确的是( )
A.氮化硅中氮元素的化合价为-3价
B.该反应中SiO2是氧化剂,C是还原剂
C.该反应中,氧化产物与还原产物的质量比为6∶5
D.反应中生成0.5 mol CO时,转移电子数目为NA
4.(2022江西抚州高三教学质量检测)精彩的北京冬奥会离不开“化学元素”,下列叙述错误的是( )
选项 冬奥会的“化学元素” 叙述
A 二氧化碳直冷制冰技术打造世界“最快冰面” 二氧化碳为无毒气体,符合绿色冬奥理念
B 用石墨烯制作冬奥会制服“山河映朝霞”系列 石墨烯主要目的是增加制服硬度
C “极速”液氮速冻机,-35 ℃下保证食品品质与安全 氮气熔点很低,可以达到“极速”冷冻效果
D 智能穿戴式体温计“腋下创可贴”是防疫利器,精准实时自动报温,充电1小时可使用10天 微型原电池为“腋下创可贴”温度计提供电能
5.(2022济南高三模拟)钧瓷是宋代五大名窑瓷器之一,以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法正确的是 ( )
A.高品质的白瓷晶莹剔透,属于纯净物
B.瓷器中含有大量的金属元素,因此陶瓷属于金属材料
C.碳化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
D.“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化
6.(2022福建模拟)化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法正确的是( )
A.目前提岀的“低碳经济”,即减少向环境中排放CO2,抑制酸雨的形成
B.推广使用燃料电池汽车,可以减少固体颗粒物、CO等有害物质的排放
C.高纯度的硅广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”
D.水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐材料
7.用四种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )
选项 操作及现象 溶液
A 通入CO2,溶液变浑浊 饱和Na2CO3溶液
B 通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失 Na2SiO3溶液
C 通入CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去 Ca(ClO)2溶液
D 通入CO2,溶液变浑浊,继续通CO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊 澄清石灰水
8.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
A.SiO2除能与HF反应外,还能与其他强酸反应
B.盛放Na2CO3溶液的试剂瓶能用玻璃塞
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
二、选择题:本题共3小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
9.(2020全国Ⅱ卷,9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.海水酸化能引起HC浓度增大、C浓度减小
B.海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少
C.CO2能引起海水酸化,其原理为HCH++C
D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
10.现今社会手机等电子产品产业蓬勃发展,推动了高纯硅的生产与应用。工业上以硅石(SiO2)为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
已知:SiHCl3室温下为易挥发、易水解的无色液体。
A.“还原”过程需要在高温条件下,该反应的主要还原产物为Si
B.为了最大程度节约成本,上述生产工艺中能循环使用的物质只有H2
C.为防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸,“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行
D.“氧化”过程反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2
11.以磷石膏[主要成分为CaSO4,含少量SiO2、Ca3(PO4)2等杂质]为原料制备轻质CaCO3,流程如下图。下列说法错误的是 ( )
A.“转化”中,包含反应CaSO4+CS+CaCO3
B.“滤液”的pH约为6.5,阴离子主要是S和C
C.“高温煅烧”需要的仪器有酒精喷灯、表面皿、泥三角、三脚架等
D.“浸取”时,适当升高温度有利于Ca2+的浸出
三、非选择题:本题共1小题。
12.(2021湖南雅礼中学检测)晶体硅是一种重要的非金属材料,制备高纯硅的主要步骤如下:
①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1 000~1 100 ℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅的化学方程式为 。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl3采用的方法为 。
(3)用SiHCl3与过量的H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去):
①装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ,装置D中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是 (填字母)。
a.碘水
b.氯水
c.NaOH溶液
d.KSCN溶液
e.Na2SO3溶液
参考答案
课时规范练14 碳及其化合物
无机非金属材料
1.B 解析 太阳能发电使用的材料是单质硅,而不是二氧化硅,A项错误;利用新型材料和新技术将二氧化碳“填埋”可减少空气中二氧化碳含量,有利于实现“碳中和”,B项正确;二氧化碳转化为甲醇的过程中,碳元素的化合价降低,二氧化碳是被还原而不是被氧化,C项错误;向燃煤中添加碳酸钙,可减少二氧化硫的排放量,但增加了二氧化碳的排放量,D项错误。
2.D 解析 从溶液中获得含结晶水的晶体时,不能用加热蒸发的方法,应用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法,D项错误。
3.B 解析 氮元素的非金属性强于硅,则氮化硅中氮元素显-3价,A正确;该反应中Si和O元素未变价,则SiO2既不是氧化剂又不是还原剂,B错误;该反应中氧化产物是CO,还原产物是Si3N4,其物质的量之比为6∶1,则其质量之比为(6×28)∶140=6∶5,C正确;该反应中,碳元素由0价变为+2价,则生成0.5molCO时,转移电子数目为NA,D正确。
4.B 解析 用石墨烯制作冬奥会制服,主要是石墨烯具有较好的导热性,有利于调节体温,B项错误。
5.D 解析 白瓷中含有多种成分,属于混合物,A项错误;陶瓷属于无机非金属材料,B项错误;碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,C项错误。
6.B 解析 目前提出的“低碳经济”,即减少向环境中排放CO2,可减缓温室效应,故A项错误;高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维,二氧化硅可与强碱反应,因此光导纤维遇强碱会“断路”,故C项错误;水泥、玻璃、青花瓷属于硅酸盐材料,水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐材料,故D项错误。
7.B 解析 由于相同温度下Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,因而向饱和Na2CO3溶液中通入CO2会析出NaHCO3晶体,A正确;H2SiO3与CO2不反应,浑浊不会消失,B错误;CO2+Ca(ClO)2+H2OCaCO3↓+2HClO,溶液变浑浊后加入品红溶液,被HClO氧化褪色,C正确;少量CO2与石灰水反应生成CaCO3,CO2过量时生成Ca(HCO3)2,加入NaOH与Ca(HCO3)2反应又转变为CaCO3,D正确。
8.C 解析 SiO2是酸性氧化物,与HF溶液反应是其特殊性质,A错误;Na2CO3溶液显碱性,保存时不能用带玻璃塞的试剂瓶,B错误;在题给图示转化关系中,只有制Si过程的反应为氧化还原反应,其余的均为非氧化还原反应,D错误。
9.C 解析 当酸化时,促使平衡H++CHC,CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)均向右移动,A、B正确;CO2引起海水酸化是由H2CO3的一级电离引起的:H2CO3HC+H+,C错误;使用太阳能和氢能等新能源可以减少CO2的排放,D正确。
10.B 解析 二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅,加入稀硫酸除去氧化镁,过滤后得到硅,通入氯化氢在200~300℃下反应生成SiHCl3,最后与氢气反应生成Si。二氧化硅和金属镁在高温下反应生成氧化镁和硅,还原产物为硅,A正确;流程中H2、HCl既是反应物也是生成物,则可循环使用,B错误;“氧化”、“分离”与“热解”的过程均需要在无水、无氧的条件下进行,可防止SiHCl3水解而损失、氢气爆炸,C正确;由流程可知,通入氯化氢在200~300℃下反应生成SiHCl3,反应的化学方程式为Si+3HClSiHCl3+H2,D正确。
11.BC 解析 “转化”时,通入二氧化碳生成碳酸根离子,将硫酸钙转化为碳酸钙,A正确;滤液pH约为6.5,呈酸性,碳酸根不可能大量存在,B错误;“高温煅烧”需要的仪器有酒精喷灯、坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架等,不需要表面皿,C错误;NH4Cl溶液中存在水解平衡:N+H2ONH3·H2O+H+,升温平衡右移,c(H+)增大,CaO+2H+Ca2++H2O,有利于Ca2+的浸出,D正确。
12.答案 (1)2C+SiO22CO↑+Si (2)分馏法
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶的SiHCl3汽化
②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化
SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置内的空气
(4)bd
解析 (1)第①步高温下利用碳单质还原SiO2制得粗硅,化学方程式为2C+SiO22CO↑+Si。
(2)SiHCl3、SiCl4和HCl的沸点分别为33.0℃、57.6℃和-84.7℃,其沸点相差较大,故提纯SiHCl3可采用分馏法。
(3)①Zn粒与稀硫酸反应制取的H2中含有水蒸气,装置B中盛有浓硫酸,用于干燥H2。装置C中烧瓶需要加热,其目的是促使SiHCl3气化,得到SiHCl3蒸气。②D中SiHCl3与H2在1000~1100℃下发生反应生成Si和HCl,反应一段时间后,D中观察到有固体生成。该反应在1000~1100℃下进行,温度太高,普通玻璃管易软化。③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检验实验装置的气密性,控制好反应温度及排尽装置内的空气,防止生成的Si被O2氧化。④产品硅中若含有铁单质,用稀盐酸溶解后生成FeCl2,可利用氯水和KSCN溶液检验是否含有FeCl2。(共69张PPT)
第3讲 氮及其重要化合物
第四章
内容索引
01
02
强基础 增分策略
增素能 精准突破
研专项 前沿命题
03
【课程标准】
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其重要化合物的主要性质。
2.认识氮及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
强基础 增分策略
一、氮气及其氧化物
1.自然界中氮元素的存在及固定
2.氮气
(1)物理性质
无色、无味气体,密度比空气略小,难溶于水。
(2)从分子结构角度认识N2的化学性质
N2分子内两个氮原子间以共价三键(N≡N)结合,断开该化学键需要较多的能量,因此N2的化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化学反应。
写出有关化学方程式:
3.氮的两种重要氧化物——NO和NO2
(1)列表比较NO和NO2的性质
氮的氧化物 NO NO2
化学性质 氧化性 有氧化性,但通常情况下表现出还原性 强氧化性,在溶液中能氧化S2-、I-、Fe2+等离子
对环境 的影响 有毒,大气污染物之一 有毒,大气污染物之一
制 法 试剂 Cu和稀硝酸反应 Cu和浓硝酸反应
收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集
(2)氮氧化物的污染
应用提升 氮的氧化物及分析
(1)氮有多种价态的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4之间存在平衡:2NO2 N2O4,在阿伏加德罗常数问题中要考虑该平衡的存在。
(3)NO、CO均能与血红蛋白结合而使人中毒。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)通过灼热的镁粉,可除去N2中的少量氧气。( × )
(2)NO中的NO2杂质气体,可通过盛有水的洗气瓶除去。( √ )
(3)CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都稳定存在。( × )
(4)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。( × )
(5)NO2溶于水时,NO2是氧化剂,水是还原剂。( × )
(6)NO2是酸性氧化物,与水反应生成硝酸。( × )
二、氨和铵盐
1.氨的分子结构和物理性质
2.氨的化学性质
微点拨 NH3是中学化学中唯一的碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,在推断题中常作为解题突破口。
3.铵盐
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是 白 色固体,均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3) 的检验
两个关键点:①碱液浓度要大;②必须加热
4.氨的实验室制法
(1)反应原理及装置
实验室中常加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物制取NH3,化学方程式为
(2)实验装置如图所示:
(3)实验过程分析
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)常温下,铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。( √ )
(2)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO。( √ )
(3)浓硝酸在光照下久置,会变黄。( √ )
(4)硝酸具有强氧化性,硝酸与Fe反应一定生成Fe3+。( × )
三、硝酸
1.物理性质
硝酸是无色易 挥发 的液体,有刺激性气味。
2.化学性质
(1)不稳定性
保存于棕色试剂瓶,并置于阴凉处
浓硝酸不稳定,见光或受热易发生分解,化学方程式为
(2)强氧化性( 得电子,表现氧化性)
(3)与有机化合物的反应
3.工业制硝酸的反应原理
应用提升 硝酸性质的分析
(1)HNO3中氮元素显+5价,处于最高价态,因此浓、稀硝酸均具有强氧化性,浓度越大,氧化性越强,其还原产物的价态越高。
(2)反应过程中,HNO3的还原产物一般为HNO3(浓)→NO2,HNO3(稀) →NO。
(3)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红、后褪色,该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。
(4)常温下,铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”,表面生成致密的氧化膜,并非不发生反应,故浓硝酸可以用铁桶盛放。
旁栏边角 必修第二册第五章第二节
阅读教材“思考与讨论·工业制硝酸的原理”,判断下列说法的正误。
(1)N2→NH3过程发生氧化反应,属于人工固氮。( × )
(2)NO2→HNO3过程中,氮元素全部被氧化。( × )
(3)理论上,1 mol N2完全反应,最终能制得2 mol HNO3。( × )
(4)工业制硝酸的反应中物质类别转化:非金属单质→氢化物→氧化物→酸。
( √ )
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)室温下,Cu与浓硝酸反应放出NO气体。( × )
(2)将铁屑放入稀硝酸中产生气体,证明Fe比H2活泼。( × )
(3)常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化。( √ )
(4)含有4 mol HNO3的浓硝酸与足量铜粉充分反应,理论上生成NO2的分子数为2NA。( × )
增素能 精准突破
考点一
氮及其化合物的性质与应用
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 增加“实验5-5·二氧化氮溶于水的实验”“实验5-8·硝酸与铜反应”等,教材实验内容明显增加
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,氨的性质及制备、硝酸的性质及转化仍是新高考的命题点
预测考向 预测2023年高考可能会考查氮及其化合物的性质、转化及应用
考向1.氨和铵盐的性质
典例突破
(2020北京卷,14)某同学进行如下实验:
实验序号 实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中,并将湿润的pH试纸置于试管口,试管口略向下倾斜,对试管底部进行加热 试纸颜色变化:黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2);试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化:黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是( )
A.根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应
B.根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C.Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl水解造成的
D.根据试管中部有白色固体附着,说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
答案 C
解析 氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,会使湿润的pH试纸变红,根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应,A正确;根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快,B正确;Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的,C错误;根据试管中部有白色固体附着,说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵,则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3,D正确。
针对训练
1.下列说法错误的是( )
A.检验溶液中是否含有 的实验操作是取少量试液加入试管中,再加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体
B.加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物,并将产生的气体通入酚酞溶液中,酚酞溶液变成红色
C.施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用的原因是K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
D.因为NH4HCO3受热易分解,所以可用作氮肥
答案 D
解析 与NaOH溶液共热生成氨气,氨气是碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A项正确;NH4Cl与Ca(OH)2混合加热生成氨气,氨气是碱性气体,通入酚酞溶液中,酚酞溶液变成红色,B项正确;K2CO3溶于水显碱性,与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效,C项正确;NH4HCO3中含有氮元素,可用作氮肥,与受热易分解无关,D项错误。
2.(2021辽宁营口二模)氮化铬具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能和高温稳定性能,因而具有广泛的应用前景。实验室制备CrN反应原理为CrCl3+NH3 CrN+3HCl,装置如图所示:
下列说法错误的是( )
A.装置①还可以用于制取O2、Cl2、CO2等气体
B.装置②、④中分别盛装NaOH溶液、KOH固体
C.装置③中也可盛装维生素C,其作用是除去氧气
D.装置⑤中产生的尾气冷却后用水吸收得到纯盐酸
答案 D
解析 装置①可以用H2O2溶液(MnO2作催化剂)制取氧气,用浓盐酸与高锰酸钾制取氯气,用盐酸与碳酸钙制取二氧化碳气体,A正确;装置②中盛放NaOH溶液可以吸收装置中的二氧化碳气体,④中盛放KOH固体可以吸收水分,B正确;装置③中的亚硫酸钠可以除去装置中的氧气,也可盛装维生素C,C正确;装置⑤中产生的尾气有反应生成的HCl,还有未完全反应的NH3,所以冷却后用水吸收得不到纯盐酸,D错误。
归纳总结
实验室制取氨的其他方法
考向2.硝酸的性质及转化
典例突破
(2021河北衡水中学调研)向200 mL 2 mol·L-1 HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C.图中a=1.5、b=1.5
D.当加入铁粉n mol时(0.1答案 D
解析 硝酸与铁反应先生成硝酸铁、NO和水,不生成氢气,A错误;c点处的溶液是硝酸亚铁溶液,若加入盐酸,H+、 和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,溶液变为棕黄色,B错误;向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3 === Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,硝酸的物质的量为0.4 mol,则消耗铁的物质的量为0.1 mol,b=0.1,生成硝酸铁0.1 mol,Fe过量时又发生反应2Fe(NO3)3+Fe === 3Fe(NO3)2,生成硝酸亚铁为0.15 mol,则a=0.15,C错误;根据上述分析,当加入铁粉n mol时(0.1考题点睛
针对训练
1.(2021北京东城区一模)用下图装置探究铜与硝酸的反应,实验记录如下:
下列说法不正确的是( )
A.①中反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
B.②中注射器内剩余的水被“吸入”试管的原因可能是NO2与H2O反应导致压强减小
C.③中的实验现象能证明②中Cu与硝酸反应生成了NO
D.待②中反应停止后,向试管内滴加少量稀硫酸,有气体产生
答案 C
解析 ①中用Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O,NO2是红棕色气体,A正确;NO2与水发生反应3NO2+H2O === 2HNO3+NO,气体的总物质的量减小,压强减小,注射器内剩余的水被“吸入”试管,B正确;②中推动注射器活塞使部分水进入试管,NO2与水反应生成NO,故③的现象不能证明②中Cu与硝酸生成NO,C错误;②中反应停止后,铜片剩余,溶液中含Cu(NO3)2,滴加少量稀硫酸,发生反应的离子方程式为3Cu+2 +8H+ === 3Cu2++2NO↑+4H2O,D正确。
2.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题:
(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是 。
(3)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 mol·L-1。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的H2O2溶液 g。
解析 (1)n(Cu)= =0.51 mol,设混合气体中NO的物质的量为x,NO2
的物质的量为y。根据气体的总体积为11.2 L,有x+y=0.5 mol。根据得失电子守恒,有3x+y=0.51×2 mol。解得x=0.26 mol,y=0.24 mol。则V(NO)=0.26 mol×22.4 L·mol-1=5.824 L,V(NO2)=11.2 L-5.824 L=5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分,一部分显酸性,生成Cu(NO3)2;另一部分显氧化性,生成NO2和NO,所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2+0.5 mol=1.52 mol。
归纳总结 基于“四法”,突破金属与硝酸的反应及相关计算
原子 守恒法 HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以 的形式存在于溶液中;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量
得失电子 守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量
电荷 守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-),c( )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)
离子方程 式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中 在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先进行过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或 进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒
考点二
氮及其化合物的转化关系及应用
【能力概述】
【新教材·新高考】
新教材·新高考 新 教 材 变化 增加“自然界中氮的循环”“思考与讨论工业制硝酸的原理”,涉及氮及其化合物的转化关系
新 高 考 高频考点 氮及其化合物的性质及转化关系仍可能是新高考命题点,突出化学学科的“微粒观”“转化观”
预测考向 预测2023年高考可能会考查氮及其化合物的转化关系及
应用
典例突破
(2021湖北荆门中学等四校联考)研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮及其化合物的“价—类”二维图如下,B是红棕色气体。
下列有关说法不正确的是( )
A.工业上以A、空气和水为原料生成硝酸
B.由A→N2,从原理上看,A可与NO反应实现
C.由B→NO,必须加入还原剂才能实现转化
D.物质B与水反应,生成1 mol C时转移电子数为NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
答案 C
解析 由题图可知,物质A、B、C分别代表NH3、NO2、HNO3。工业制硝酸,以NH3、空气和水为原料,实现转化:NH3→NO→NO2→HNO3,A正确;根据氧化还原反应规律,NH3和NO发生价态归中反应可生成N2和H2O,B正确;NO2与水反应生成HNO3和NO,故NO2→NO转化不一定加入还原剂,C错误;NO2→HNO3,氮元素由+4价升高到+5价,故生成1 mol HNO3时转移电子数为NA,D正确。
考题点睛
针对训练
1. (双选)氮及其化合物的“价—类”二维图如下所示。
下列说法正确的是( )
A.X可通过加热氯化铵固体制取
B.从物质类别角度分析,P和Z都属于酸性氧化物
C.将N2转化为Q的过程,属于氮的固定
D.3.2 g Cu与10 mol·L-1的Y溶液恰好反应,生成NO、NO2的混合气体体积为1.12 L(标准状况),则Y溶液的体积为15 mL
答案 CD
解析 X是NH3,加热氯化铵固体生成NH3和HCl,遇冷时又重新生成NH4Cl,不能制取NH3,A错误;P是N2O5,Z是NO2或N2O4,而NO2、N2O4不是酸性氧化物,B错误;Q是NO,N2转化为NO属于氮的固定,C正确;Y是HNO3,3.2 g Cu为0.05 mol,与HNO3反应生成0.05 mol Cu(NO3)2,生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况),则气体总物质的量为0.05 mol,根据氮原子守恒可知原硝酸中n(HNO3)=0.05 mol×2+0.05 mol=0.15 mol,故硝酸溶液的体积为
=0.015 L=15 mL,D正确。
2. (双选)合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类,请结合图示判断下列说法正确的是( )
A.合成氨采用400~500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B.用湿润的淀粉KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气
C.生成固体1的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O === NaHCO3↓+NH4Cl
D.1 L气体1、2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,混合气中二者的体积比为1∶1
答案 CD
解析 合成氨反应采用400~500 ℃不是为了提高原料转化率,A错误;由题图可知,气体1为NO,气体2为NO2,NO2与水反应生成硝酸,硝酸也能将I-氧化为I2,不能用湿润的淀粉KI试纸鉴别气体2和溴蒸气,B错误;固体1为NaHCO3, NaHCO3受热分解生成固体2为Na2CO3,C正确;1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,反应的化学方程式为2NH3+NO+NO2 2N2+3H2O,混合气中NO、NO2的体积比为1∶1,D正确。
归纳总结
基于“价—类”二维图认识氮及其化合物的转化关系
解题时,抓住氮元素化合价的变化,依据氧化还原反应的知识进行分析、
判断。
(1)牢记一条转化主线,侧重物质之间转化的条件及产物:
(2)结合氧化还原反应中“价态转化规律”,认识不同价态含氮物质之间的转化关系:
研专项 前沿命题
“喷泉实验”原理及拓展应用
题型 考查内容 选择题 考查知识 考查“喷泉实验”原理及应用,涉及物质的转化、实验操作及分析等
核心素养 科学探究与创新意识
例题.(2020全国Ⅲ卷,10)喷泉实验装置如下图所示。应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是( )
选项 气体 溶液
A H2S 稀盐酸
B HCl 稀氨水
C NO 稀硫酸
D CO2 饱和NaHCO3溶液
思路指导
从原理上看,只要圆底烧瓶内的气体易溶于胶头滴管内的液体,即可使烧瓶内的气压在短时间内迅速减小,与大气压形成较大的压强差,即可形成喷泉。
答案 B
突破方法
(1)喷泉实验的原理
使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面容器中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)形成喷泉的两种类型
①极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)与水可形成喷泉。
②能与某些溶液反应的气体可形成喷泉。
(3)常见的能形成喷泉的“气—液”组合
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2
吸收剂 水、NaOH溶液 水 NaOH溶液 水
针对训练
1.下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉的是( )
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
答案 B
解析 H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发喷泉。
2. (双选)如图装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管的胶头,下列与实验事实相符的是( )
A.CO2(浓NaOH溶液)/无色喷泉
B.NH3(H2O含石蕊)/蓝色喷泉
C.SO2(浓NaOH溶液)/红色喷泉
D.HCl(H2O含石蕊)/白色喷泉
答案 AB
解析 要形成喷泉,必须满足气体易溶于水或易与溶液反应,烧瓶内外能形成较大的压强差。CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O,形成无色喷泉,A正确;NH3易溶于水,溶液显碱性,应形成蓝色喷泉,B正确;SO2能与NaOH溶液反应,但溶液无色,形成无色喷泉,C错误;HCl易溶于水显酸性,石蕊遇酸显红色,形成红色喷泉,D错误。(共53张PPT)
第4讲 碳及其化合物 无机非金属材料
第四章
内容索引
01
02
强基础 增分策略
增素能 精准突破
研专项 前沿命题
03
【课程标准】
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质。
2.认识碳、硅及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
强基础 增分策略
一、碳及其化合物
1.碳单质
(1)存在形式:碳单质有金刚石、石墨、C60等,它们互为 同素异形体 。
(2)三种重要的碳单质
碳单质 金刚石 石墨 C60
碳原子的 排列方式 空间网状结构,碳原子形成正四面体结构 片层状结构,层内碳原子形成正六边形 “足球”形状分子,碳原子形成正五边形和正六边形
物理性质 熔点高,硬度大,不导电 熔点高,硬度小,能导电 不导电
(3)化学性质
2.碳的两种氧化物
(1)一氧化碳(CO) 无色无味气体,有毒性,难溶于水
①可燃性:可作燃料,2CO+O2 2CO2。
②还原性:可用于冶炼金属,CO还原Fe2O3:
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 。
(2)二氧化碳(CO2) 无色无味气体,能溶于水,固态俗称干冰
①CO2具有酸性氧化物的通性,能与碱、碱性氧化物、某些盐等反应。
向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,反应的化学方程式为
Ca(ClO)2+CO2+H2O === CaCO3↓+2HClO 。
②CO2具有氧化性,点燃时能与金属Mg等反应,如2Mg+CO2 2MgO+C。
3.碳酸(H2CO3)
二元弱酸、不稳定,其酸性比盐酸弱,常用CO2+H2O代替H2CO3。
应用提升 CO2在自然界中的循环
(1)CO2的主要来源:大量含碳燃料的燃烧。
(2)自然界消耗CO2的主要反应:CO2+H2O H2CO3(溶于江水、海水中);光合作用将CO2转化为O2;CaCO3+H2O+CO2 === Ca(HCO3)2(岩石的风化)。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)12 g石墨和12 g金刚石均含有NA个碳原子。( √ )
(2)活性炭具有吸附性,故可用于去除异味和杀菌消毒。( × )
(3)碳酸钡难溶于水,故可用于胃肠X射线造影检查。( × )
(4)向BaCl2溶液中通入少量CO2: 。( × )
二、无机非金属材料
1.硅酸盐材料
(1)常见硅酸盐材料比较
硅酸盐 水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 石灰石 、 黏土 纯碱 、石灰石、 石英 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
主要成分 — Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 —
(2)生产玻璃过程中的两个重要反应:
(3)硅酸盐的结构
在硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体,其结构如图所示:
硅氧四面体结构的特殊性,决定了硅酸盐材料大多具有硬度 大 、熔点 高 、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
2.新型无机非金属材料
(1)硅和二氧化硅
①硅在元素周期表中的位置及存在
硅位于元素周期表第三周期、第 ⅣA 族,处于金属与非金属的过渡位置,是应用最为广泛的半导体材料。硅在自然界中主要以 硅酸盐 和 氧化物 (如水晶、玛瑙)的形式存在。
硅具有亲氧性,自然界中不存在硅单质
②硅的性质和用途
③二氧化硅的性质和用途
微点拨 Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,水玻璃具有黏结力强、耐高温等特性,可以用作黏合剂和防火剂。
(2)新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
高温结 构陶瓷 能承受高温, 强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
旁栏边角 必修第二册第五章第三节
阅读教材“资料卡片·高纯硅的制备”,判断下列说法的正误。
(1)粗硅制备过程中,C与Si在高温下可能反应生成SiC。( √ )
(2)Si与HCl的反应中,HCl起氧化剂和酸的作用。( × )
(3)Si与HCl、SiHCl3与H2反应中,Si元素均被还原。( × )
(4)利用石英砂制取高纯硅的过程,需要耗费大量的能源。( √ )
应用提升 高纯硅的制备
工业上制备高纯硅,一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅,再以其为原料制备高纯硅,原理图示如下:
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅反应的化学方程式为SiO2+C Si+CO2↑。( × )
(2)SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,因此SiO2是两性氧化物。
( × )
(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维、集成电路板。( × )
(4)将SO2通入Na2SiO3溶液,产生胶状沉淀,则酸性:H2SO3>H2SiO3。( √ )
增素能 精准突破
考点一
碳及其化合物的性质与应用
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 增加“碳纳米材料”,介绍了富勒烯、碳纳米管、石墨烯等的结构、性能及用途
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,碳及其化合物的性质与应用、碳纳米材料的用途等仍是新高考命题的考查点
预测考向 预测2023年高考可能会在选择题中考查碳及其化合物的性质、转化及应用
典例突破
草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其 =5.4×10-2, =5.4×10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101 ℃,易溶于水,受热脱水、升华,170 ℃以上分解。回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是 ,由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是 。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H反应管中盛有的物质是 。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是 。
答案 (1)气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO
②H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
解析 (1)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳,因此在装置C中产生气泡,澄清石灰水变浑浊;由于草酸易升华,在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙,故在检验CO2之前必须将草酸蒸气除去,以免对二氧化碳的检验产生干扰,利用装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。
(2)①检验CO可用灼热的氧化铜,由于实验中需检验生成物二氧化碳,所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是:首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去,并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽;然后将气体进行干燥以免玻璃管H炸裂,再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后,用排水法收集未反应完的CO,以免污染空气,故装置的连接顺序是A、B、F、D、G、H、D、I。②若分解产物中含有CO,则玻璃管中黑色的氧化铜变为红色,其后的澄清石灰水会变浑浊。
考题点睛
针对训练
1.(2021湖南岳阳二模)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2。某校化学研究小组利用下图实验装置检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)。下列有关说法正确的是( )
A.②、③、⑤中依次盛装澄清石灰水、浓硫酸和氢氧化钠溶液
B.为了实验安全性,应先点燃①处酒精灯,后点燃④处酒精灯
C.当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO
D.若用碱石灰替换无水硫酸铜,也可达到检验H2和CO的目的
答案 B
解析 灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2,要检验产物中的H2和CO,需要除去产物中的少量二氧化碳,通入装置④的气体需要干燥,因此②中盛放氢氧化钠溶液,③中盛放浓硫酸,④中反应后的气体中含有水蒸气和二氧化碳,因此无水硫酸铜变成蓝色,说明含有氢气,⑤中澄清石灰水变浑浊,说明含有一氧化碳。除去二氧化碳不能选用澄清石灰水,因为其浓度太小了,A错误;生成的氢气和一氧化碳容易燃烧,可能发生爆炸,为了实验安全性,应先点燃①处酒精灯,用生成的气体排尽装置内的空气后,经验纯后点燃④处酒精灯,B正确;当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种,C错误;若用碱石灰替换无水硫酸铜,不能检验H2和CO,只能说明生成了H2和CO中的一种或两种,D错误。
2.(2021湖南百校联盟联考)某科研小组探究用非贵金属催化剂对汽车尾气进行催化转化,实验装置如下:
已知用草酸制备CO的反应为H2C2O4·2H2O CO↑+CO2↑+3H2O。下列说法错误的是( )
A.可用铜与稀硝酸反应制取NO并经无水CaCl2干燥
B.制取并纯化CO时,将草酸分解产生的气体依次通过足量NaOH浓溶液、碱石灰
C.设计装置b是为了收集生成的N2
D.装置c中盛放的试剂可以是澄清石灰水
答案 C
解析 CO、NO经干燥后在催化剂作用下发生反应,转化为无毒的CO2、N2,利用该原理可将汽车尾气处理后排放。通入装置a反应管前,气体必须干燥,铜与稀硝酸反应生成NO,可用无水CaCl2干燥,A正确;草酸受热分解产生的气体通过足量NaOH浓溶液可以除去CO2,通过碱石灰干燥,还可除去可能存在的极少量CO2,最终只剩下干燥的CO气体,B正确;装置b为安全瓶,用于防倒吸,C错误;装置c用于检验是否有CO2生成,故可以用澄清石灰水,D正确。
归纳总结
CO2和CO气体的除杂及检验方法
(1)除杂方法
气体除杂 除杂方法
CO中混有CO2 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶,然后干燥气体
CO2中混有CO 通过盛有灼热CuO的硬质试管
CO2中混有少量SO2或HCl 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,然后干燥气体
(2)检验CO气体:先通过灼热氧化铜,固体由黑色变为红色,再将产生的气体通过澄清石灰水,溶液变浑浊。
[注意]①澄清石灰水只用于检验CO2,不能用于除去混合气体中的CO2,应用NaOH溶液除去。②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。
考点二
硅及其化合物、硅酸盐材料
【能力概述】
【新教材·新高考】
新 教 材 变化 将硅及其化合物放在新型无机非金属材料中,删去了硅酸,“练习与应用”中涉及SiO2的性质
新 高 考 高频考点 从近两年新高考试题来看,硅及其化合物的性质与应用、硅酸盐材料仍是新高考命题的考查点
预测考向 预测2023年高考可能会在选择题中考查硅及其化合物的性质及应用、硅酸盐材料等
典例突破
(2020浙江7月选考,24)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是( )
A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2
答案 D
解析 Ca3SiO5可以写成CaSiO3·2CaO,可与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O,A正确;水泥是由黏土和石灰石经高温烧制而成,具有吸水性,为防止吸水变硬,要将水泥密封保存,B正确;H2SO3的酸性比H2SiO3强,题给硅酸盐与SO2发生反应:Ca3SiO5+3SO2+H2O === 3CaSO3+H2SiO3,C正确;Ca3SiO5与盐酸反应:Ca3SiO5+6HCl === 3CaCl2+H2SiO3↓+2H2O,固体为H2SiO3,D错误。
考题点睛
针对训练
1.(2022河北卷)定窑是宋代五大名窑之一,其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是( )
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
C.陶瓷烧制的过程为物理变化
D.白瓷的白色是因铁含量较高
答案 A
解析 传统陶瓷是典型的绝缘材料,常用于高压变压器的开关外包装和器件,A正确;陶瓷的主要成分为硅酸盐,而不是SiO2和MgO,B错误;陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应,有新物质生成,属于化学变化,C错误;由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色,故陶瓷中含铁量越多,陶瓷的颜色越深,白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含,D错误。
2.(2021北京石景山区一模)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下:
下列说法不正确的是( )
A.反应①中氧化剂和还原剂之比为1∶2
B.流程中HCl和H2可以循环利用
C.反应①②③均为置换反应
D.由②③反应推测,③为放热反应
答案 D
解析 反应①中SiO2与焦炭反应生成Si和CO,SiO2是氧化剂,C是还原剂,根据得失电子守恒推知,其物质的量之比为1∶2,A正确;②中消耗HCl生成H2,③中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循环利用,B正确;反应①②③都是“单质+化合物→新单质+新化合物”,故属于置换反应,C正确;反应③是SiHCl3与H2在1 100 ℃时反应生成Si和HCl,应为吸热反应,D错误。
归纳总结
硅及其化合物的性质与应用的易错点
(1)Si、SiO2都能与NaOH溶液、氢氟酸反应,但不能与其他酸反应。
(2)SiO2是酸性氧化物,但不与水反应,不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。
(3)在溶液中,硅酸盐能与稀盐酸、CO2等反应析出H2SiO3沉淀,如Na2SiO3+2HCl === 2NaCl+H2SiO3↓。
研专项 前沿命题
非金属元素及其化合物的性质与应用
题型 考查内容 选择题 考查知识 基于教材中Cl、S、N、Si等元素及其化合物的性质与用途设置选择题,考查物质的性质、用途等
核心素养 科学态度与社会责任
例题.(高考题组合)化学创造美好生活。下列说法不正确的是( )
A.氢氟酸可与SiO2反应,利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品
B.含氯消毒剂具有氧化性,用“84”消毒液对图书馆桌椅消毒
C.铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
D.熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固,常用于制作模型和医疗石膏绷带
思路指导
明确相关物质的性质,了解物质的用途,判断二者是否具有对应关系,做出合理的分析、判断。
答案 C
突破方法 常考非金属及其化合物的性质与用途的对应关系
序号 重要性质 主要用途
① 硅是常用半导体材料 用于制造芯片、硅太阳能电池
② SiO2导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维
③ 二氧化硫与O2反应 用作葡萄酒中食品添加剂
④ 液氨汽化时吸收大量的热 用作制冷剂
⑤ 氢氟酸与玻璃中的SiO2反应 用氢氟酸刻蚀玻璃
⑥ 次氯酸盐(如NaClO等)具有强氧化性 用于漂白棉、麻、纸张等
⑦ 硫酸钡难溶于水和盐酸 医疗上用作“钡餐”
针对训练
1.(双选)下列说法不正确的是( )
A.二氧化硅是酸性氧化物,能与水反应生成H2SiO3
B.石灰石在高温下可用于消除燃煤烟气中的SO2
C.BaCO3不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐
D.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
答案 AC
解析二氧化硅不能与水反应生成H2SiO3,A错误;高温下,石灰石与SO2反应生成CaSO3,进行燃煤脱硫,可消除燃煤烟气中的SO2,B正确;BaCO3与盐酸(胃酸的主要成分)反应生成易溶于水的BaCl2,易引起中毒,应用BaSO4作钡餐,C错误;工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料在高温下冶炼粗铜,D正确。
2.(2022山东济南一模)下列有关物质性质与应用的对应关系正确的是( )
选项 性质 实际应用
A 小苏打不稳定,受热分解生成CO2 用于泡沫灭火器
B 聚乙炔是无限延伸的线状结构 用于导电材料
C Al(OH)3受热分解,生成高熔点物质和水 用作塑料的阻燃剂
D 石墨是混合型晶体,含大π键 用作润滑剂
答案 C
解析 泡沫灭火器的原理是利用Al3+和 互相促进的水解反应的原理,不是利用NaHCO3的不稳定性,A项不合题意;有机物大多数不导电,但聚乙炔在一定条件下能导电,因为聚乙炔中有自由移动的电子,而不是因为其可以无限延伸的线状结构,B项不合题意;Al(OH)3受热分解,生成高熔点物质和水,可用作塑料的阻燃剂,C项符合题意;石墨可作润滑剂是由于其平面结构的层与层之间依靠分子间力(范德华力)结合,而不是含有大π键,D项不合题意。
