第2课时 氨和铵盐
素养要求
1.能从物质的类别、元素的价态角度，预测氨气、铵盐的性质及转化规律；
2．能设计和评价喷泉实验及发生的可能性，通过实验室制备氨气的实验，全面认识气体制备实验。增强“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
一、氨气
1．物理性质
颜色 气味 密度 溶解性 沸点
____ ______ 气味 ______ 空气 ____溶于水(常温下，体积比为______) 较低， 易液化
2.氨气易溶于水——喷泉实验——【实验5－6】
实验装置 操作及现象 结论
(1)打开止水夹，并________________ (2)烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成______，瓶内液体呈______ 氨____溶于水， 水溶液呈____性
3.化学性质
(1)与水反应
化学方程式：NH3＋H2O NH3·H2O
①NH3·H2O是一元弱碱，电离方程式：________________________________________，能使红色石蕊试纸变________。
②NH3·H2O不稳定，易分解，化学方程式为________________________。
(2)与酸反应
将蘸有浓盐酸的玻璃棒和蘸有浓氨水的玻璃棒相接近，可观察到__________，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)催化氧化
________________________________________，其中氨气表现________性。
二、铵盐
1．物理性质
绝大多数铵盐是________溶于水的白色或无色晶体。
2．化学性质(写化学方程式)
(1)不稳定性，受热易分解，如
NH4Cl：________________________________________________________________________；
NH4HCO3：________________________________________________________________________。
(2)与碱反应(如氢氧化钠与硝酸铵溶液反应)
NH4NO3＋NaOHNaNO3＋NH3↑＋H2O。
3．N的检验
(1)原理：______________________________________；
(2)操作流程：
【学而思】
1.NH4Cl分解可产生NH3，能否用于实验室制备NH3
2．为什么碳酸氢铵化肥在太阳下放置其质量会越来越少？
三、实验室制法
提醒 氨气不能用浓H2SO4、P2O5等酸性干燥剂干燥，也不能用无水CaCl2(中性干燥剂)干燥，因为发生反应CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)1 mol·L－1的氨水中，c(NH3·H2O)为(1 mol·L^(-1))。( )
(2)浓氨水与所有酸反应过程均可产生白烟。( )
(3)NH3可以用水作喷泉实验，说明NH3易溶于水。( )
(4)任何铵盐受热均生成NH3。( )
(5)实验室可以用NH4Cl和NaOH加热制取NH3。( )
2．关于氨的下列叙述中，错误的是( )
A．氨易液化，因此可用来作制冷剂
B．氨易溶于水，因此可用来作喷泉实验
C．氨极易溶于水，因此氨水比较稳定不容易分解
D．氨溶于水显弱碱性，因此可使酚酞试剂变为红色
3．下列关于氨水的叙述正确的是( )
A．氨水显碱性，是因为氨水是一种弱碱
B．氨水和液氨成分相同
C．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)
D．1 mol·L－1的氨水指在1 L溶液中含NH3、NH3·H2O、N物质的量之和为1 mol
4．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是( )
A．①能用作氨气发生装置
B．②是氨气吸收装置
C．③是氨气发生装置
D．④是氨气收集、检验装置
5．关于铵盐的叙述中不正确的是( )
A．都是晶体
B．都易溶于水
C．铵盐都能与碱反应，也可能与酸反应
D．所有铵盐中，氮元素化合价都是－3价
6．“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，关于如图所示三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是( )
A．加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体
B．加热时，②中溶液变红，冷却后又变为无色
C．加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红，体现SO2的漂白性
D．三个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
目标1 喷泉实验
例1. 喷泉是一种常见的自然现象，如图是化学教材中常用的喷泉实验装置，在烧瓶中充满干燥气体，而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列气体和液体的组合中不可能形成喷泉的是( )
A．HCl和H2O B．O2和H2O
C．NH3和H2O D．CO2和NaOH溶液
归纳 常见能形成喷泉的物质组合
气体 吸收剂
NH3 水或盐酸
HCl 水或氢氧化钠溶液
SO2、CO2 浓氢氧化钠溶液
NO2与O2 水
例2. 喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。
(1)实验室制取氨气的化学方程式___________________________。
①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是________________________。该实验的原理是_________________________________________。
②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用图3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________。
A．Cu与稀盐酸
B．NaHCO3溶液与NaOH溶液
C．CaCO3与稀硫酸
D．NH4HCO3与稀盐酸
(3)从产生喷泉的原理分析，图1、2是________上部烧瓶内的压强。图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________原理相似。
归纳 1.引发喷泉的实验操作
打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头。
2．实验成功的关键
(1)装置的气密性良好；(2)烧瓶要干燥；(3)烧瓶充满气体。
关键能力
1.喷泉实验原理
当气体接触外部的水或溶液时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。
2．使容器内外产生较大压强差的两种方法
(1)减小内压法：如图Ⅰ所示。
烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形成喷泉。
(2)增大外压法：如图Ⅱ所示。
锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→容器内压强增大→锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。
拓展 不希望发生的类喷泉——倒吸
如实验室中用下列方法制备、收集O2，实验结束时，先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，就不会发生水的倒吸。这就是一种被制止了的“喷泉”。
[对点练]
1.
如图的装置中，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，下列与实验事实不相符的是( )
A．CO2(浓NaOH溶液)/无色喷泉
B．NH3(H2O含酚酞)/红色喷泉
C．SO2(浓NaOH溶液)/红色喷泉
D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
2．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。
(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是________________________________________________________________________。
(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是______________________________
________________________________________________________________________。
若要在该装置中产生“双喷泉”现象，其操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
目标2 氨气的实验室制法
例3. 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)。
(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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
归纳 验满方法
(1)方法一：用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
(2)方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。
关键能力
1.制取氨气的净化和尾气处理装置
(1)净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(2)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置有：
2．快速制取氨气的方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2O NH3↑＋H2O 注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解，②加热温度不宜过高
浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使NH3·H2O分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的放出
浓氨水＋固体CaO NH3·H2O＋CaO=== NH3↑＋Ca(OH)2 CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3的放出；③增大溶液中OH－的浓度，减少NH3的溶解
提醒 实验室制取氨气时反应物的选择
(1)可用(NH4)2SO4代替NH4Cl，但不能用 NH4NO3、(NH4)2CO3或NH4HCO3。
(2)不能用NaOH或KOH代替Ca（OH）2，因为它们易吸湿结块，不利于NH3的逸出，另外NaOH易腐蚀试管。
[对点练]
3．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
4．某同学在实验室中利用下列装置制备NH3：
(1)如果选用A装置作为氨气的发生装置，则反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)选择图中的装置，欲收集一瓶干燥的氨气，装置的使用顺序为A→________→________→________→________(按气流方向，用大写字母表示)。
第2课时 氨和铵盐
知识基础
一、
1．无色 刺激性 小于 极易 1∶700
2．(1)挤压滴管的胶头 (2)喷泉 红色 极易 碱
3．(1)NH3·H2O N＋OH－ 蓝
NH3·H2ONH3↑＋H2O
(2)白烟 NH3＋HCl===NH4Cl
(3) 还原
二、
1．易
2．NH4ClNH3↑＋HCl↑ NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑
3．N＋OH－NH3↑＋H2O 蓝
【学而思】
1．提示：不能，NH4Cl受热分解产生NH3和HCl，当温度降低时，NH3与HCl又可化合生成NH4Cl。
2．提示：铵盐受热易分解，在太阳光照射下，碳酸氢铵受热分解生成CO2、NH3和H2O。
三、
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O 向下 蓝
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．答案：C
3．解析：溶于水的氨气大部分与水反应生成NH3·H2O，所以除水外，物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O；NH3·H2O是一种弱碱，在水中发生部分电离使溶液呈碱性；氨水中共含有六种粒子，分别是H2O、NH3、NH3·H2O、N、OH－和少量的H＋，是一种混合物，液氨是纯净物。
答案：D
4．答案：C
5．解析：NH4NO3中N元素化合价分别为－3价和＋5价。
答案：D
6．解析：加热时，①中上部汇集了NH4Cl固体，是由于氯化铵不稳定，受热易分解，分解生成的NH3与HCl遇冷重新反应生成氯化铵，A正确；加热时氨气逸出，②中溶液加热时为无色，冷却后氨气溶解，溶液又变为红色，B错误；SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，受热，品红溶液恢复原色，所以加热时，③中溶液变红，冷却后又变为无色，C错误；可逆反应应在同一条件下进行，题中实验分别在加热条件下和冷却条件下进行，不是可逆反应，D错误。
答案：A
核心素养
[例1] 解析：若能形成喷泉，则烧瓶中的气体必须在液体中易溶或与液体反应，使烧瓶中压强减小。O2在H2O中不易溶，也不发生反应，不可能形成喷泉。
答案：B
[例2] 解析：(1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头即可，图2则需先打开止水夹，再用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可。(2)能在锥形瓶内反应产生气体，压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH4HCO3和稀盐酸，其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少。(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉，图3是下部压强增大导致喷泉，人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ①打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头 NH3溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉 ②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾
(2)D (3)减小 增大 3
[对点练]
1．解析：气体与液体易发生反应或易溶即可形成喷泉。CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，形成无色喷泉；NH3易溶于水，溶液显碱性，为红色，形成红色喷泉；SO2能与NaOH溶液反应，能形成无色喷泉；HCl与AgNO3溶液反应，生成白色沉淀，形成白色喷泉。
答案：C
2．解析：(1)打开a、b活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，由于NH3极易溶于水，使烧瓶Ⅱ内气体压强迅速减小，烧杯中的水迅速进入烧瓶Ⅱ中，形成喷泉。
(2)先打开a、c活塞，再将胶头滴管中的水挤入烧瓶Ⅱ中，烧瓶Ⅱ中的气压迅速减小，烧瓶Ⅰ中的HCl气体会进入烧瓶Ⅱ中，且与NH3化合生成NH4Cl，产生白烟。
(3)在(2)基础上，若关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水会迅速进入烧瓶Ⅰ中，形成喷泉；若不关闭a活塞，打开b活塞，烧杯中的水便会同时进入烧瓶Ⅰ和Ⅱ中，形成双喷泉。
答案：(1)先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管胶头
(2)烧瓶Ⅱ中产生白烟
(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管胶头(或先打开a活塞，挤压胶头滴管胶头，再打开c活塞)，片刻后，关闭a活塞，打开b活塞 先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管胶头(或先打开a活塞，挤压胶头滴管胶头，再打开c活塞)，片刻后，打开b活塞
[例3] 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)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催化剂,△4NO＋6H2O。
答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O (2)丙 (3)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] (4)乙 2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4===NH4HSO4) (5)C (6)4NO＋6H2O
[对点练]
3．解析：实验室制取氨气的方法有：铵盐与碱加热制取氨气，常用NH4Cl与Ca(OH)2反应，固体与固体反应，因为有水生成，试管口应向下倾斜，③错误；向CaO固体中滴加浓氨水，CaO与水反应使溶液中c(OH－)增大，消耗了水，并且放出大量的热，使NH3·H2O分解放出氨气；加热浓氨水，加快氨气挥发。①是错误的，因为氯化铵分解生成的NH3与HCl冷却后又生成NH4Cl，不能得到NH3。
答案：C
4．解析：(1)实验室加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物来制取氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
(2)制取的氨气中混有水蒸气，需干燥除去，故发生装置后连接装置C，氨气极易溶于水，密度比空气小，可采用向下排空气法收集，收集装置选择装置D，为防止水蒸气混入，在集气瓶后连接干燥装置C，装置F进行尾气处理，故装置连接顺序为CDCF。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)C D C F第3课时 硝酸 酸雨及防治
素养要求
1.结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。
2．结合真实情境，认识硫、氮的化合物对生态环境的影响，了解酸雨及防治。
一、硝酸
1．物理性质
纯硝酸为____色、有______气味的液体，沸点____，____挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“____硝酸”。
2．化学性质
(1)强酸性
硝酸是具有______的一元强酸，在水中的电离方程式为______________________，具有酸的通性，但硝酸与金属反应一般________H2。
(2)不稳定性
①化学方程式：______________________。
②实验室中浓硝酸显黄色是浓硝酸分解生成的____________又溶于硝酸所致。一般将其保存在________试剂瓶中，并放置在________处。
(3)强氧化性
实验物质 稀硝酸 浓硝酸
实验现象 试管内开始产生少量____色气体，反应逐渐加快，气体在试管口变为____色，溶液逐渐变____，铜丝逐渐变____ 试管内产生大量____色气体，溶液逐渐变____，铜丝逐渐变____
实验结论 常温下，稀硝酸与铜缓慢反应生成____ 常温下，浓硝酸与铜迅速剧烈反应生成________________________________________________________________________
硝酸浓度不同，与金属反应的产物也不同：
①浓硝酸与Cu反应的化学方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②稀硝酸与Cu反应的化学方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
常温下，浓硝酸使________钝化。除金、铂外几乎能氧化所有的金属。
拓展 “钝化”的理解
(1)在常温下，铁、铝被浓硝酸或浓硫酸氧化，在表面上生成了致密的氧化膜，阻止了化学反应的进行，这种现象叫做“钝化”。
(2)“钝化”既是化学反应的结果，也是化学反应的终止。
3．硝酸的工业制法
写出每一步反应的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
4．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造________________________和硝酸盐等，在实验室里是一种重要的化学试剂。
【学而思】
1.浓硝酸、稀硝酸与Cu的反应产物分别为NO2、NO，反应中，稀硝酸中氮元素的化合价降低较多，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强，对吗？
2．稀硝酸可以将铁氧化成亚铁离子吗？为什么足量的铁粉与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2呢？
归纳 1.硝酸的“五性”
(1)挥发性；(2)刺激性；(3)腐蚀性；(4)不稳定性；(5)强氧化性。
2．金属单质与硝酸发生反应时，硝酸既表现出强氧化性又表现出酸性；非金属单质与硝酸发生反应时，硝酸只表现出强氧化性。
二、酸雨及防治
【学而思】
1.汽车燃油中不含氮元素，汽车尾气中的氮氧化物从何而来？
2．燃煤脱硫技术中，向燃煤中加入生石灰，若改为加入石灰石是否可行？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)稀硝酸与锌反应可放出氢气。( )
(2)浓、稀硫酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。( )
(3)过量的铜与浓硝酸反应有NO生成。( )
(4)常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体。( )
(5)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H2SO4和浓HNO3与Fe和Al都不反应。( )
(6)酸雨主要是由NO、NO2污染物造成的。( )
2．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指( )
A．氨水 B．硝酸
C．醋 D．卤水
3．关于硝酸的说法中正确的是( )
A．Cu可以溶解在稀硝酸中并生成H2
B．浓硝酸不能与非金属单质反应
C．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子
D．常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体
4．将浓硝酸滴在石蕊试纸上，产生的现象是( )
A．变红色 B．先变红，后变黑
C．变蓝色 D．先变红，后褪色
5．某实验过程如图所示：
则③试管中的现象是( )
A．无明显现象，因稀硫酸不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C.铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
6．大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染可分为一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与其他物质发生反应，生成新的污染物。有下列物质：①SO2，②NO，③NO2，④CO2。其中不易导致二次污染的是( )
A．①②③④ B．①③
C．②④ D．④
目标1 硝酸的强氧化性
例1. 下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B 常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上 试纸变蓝色 浓HNO3具有酸性
提醒 比较浓硝酸、稀硝酸氧化性的强弱，不是看它们的还原产物中氮元素的价态，而是看与同种还原剂反应时的剧烈程度(或反应的难易程度)，如铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈，则氧化性：浓硝酸>稀硝酸。
关键能力
硝酸的强氧化性
HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如
3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
②活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化(加热时反应)。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律：非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O
②举例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)硝酸与还原性化合物的反应
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HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、S等均能被HNO3氧化。
提示 含N的溶液中离子共存问题
在中性或碱性的稀溶液中N不表现氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，N表现出强氧化性，如存在H＋、N的溶液中不能大量存在 Fe2＋、S2－、I－、S、Br－等还原性离子。
[对点练]
1．下列关于硝酸的说法中正确的是( )
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
2．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
目标2 金属与硝酸反应的计算
例2. 将6.4 g铜加入50 mL a mol·L－1的硝酸溶液中，铜全部溶解，得到NO2和NO的混合气体。将反应后溶液稀释至100 mL，测得N的浓度为3 mol·L－1。
(1)混合气体中NO2和NO的总物质的量为________________(用含a的式子表示)。
(2)稀释后的溶液中H＋的物质的量浓度为________ mol·L－1。
归纳 足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生变化。例如Cu与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时HNO3的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，HNO3的还原产物为NO，最终得到NO2和NO的混合气体。
关键能力
硝酸与金属反应的计算规律
1．原理分析
2．计算方法
(1)原子守恒法
HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以N的形式存在于溶液中；另一部分作为氧化剂转化为还原产物。这两部分含氮物质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。
(2)得失电子守恒法
HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。
(3)电荷守恒法
HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)根据电荷守恒有c(N)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法
金属与H2SO4、HNO3的混合酸溶液反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应利用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属、H＋或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
[对点练]
3．38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 mL(标准状况)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是( )
A．1.0×10－3 mol
B．1.6×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol
D．2.4×10－3 mol
4．某稀溶液中HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别为3.0 mol·L－1和2.0 mol·L－1。取该溶液20 mL，加入3.2 g铜粉，充分反应后，产生的气体在标准状况下的体积约是( )
A．0.75 L B．0.336 L
C．1.5 L D．0.448 L
目标3 氮氧化物的污染及治理
例3. 某工厂拟综合处理含N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N废水时，发生的反应为
N+5N＋4H＋===6NO↑＋4H2O
特别提示 SO2和NOx污染的防治方法——SO2和NOx的吸收
(1)NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3
8NH3＋6NO27N2＋12H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
关键能力
常见的环境大气类型
类型 形成原因 主要危害
温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰川融化
酸雨 SO2和氮氧化物的排放 使土壤酸化，腐蚀建筑物等
光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长
臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
归纳 NO在臭氧空洞形成过程中的作用
NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：
NO＋O3―→NO2＋O2
NO2＋O―→NO＋O2
总反应方程式为O3＋O===2O2，从整个反应来看NO作催化剂。
[对点练]
5．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
6．下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。
(1)下列气体容易形成酸雨的是________。
A．CO2 B．SO2
C．N2 D．NO2
(2)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是________________________________(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是________________________(用化学方程式表示)。
(3)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________(填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
第3课时 硝酸 酸雨及防治
知识基础
一、
1．无 刺激性 低 易 发烟
2．(1)挥发性 HNO3===+N 不产生
(2) NO2 棕色 阴凉
(3)无 红棕 蓝 细 红棕 绿 细 NO NO2
①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 铁、铝
3．①，还原反应
②，氧化反应
③2NO＋O2===2NO2，氧化反应
④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化反应和还原反应
4．化肥、农药、炸药、染料
【学而思】
1．提示：不对，浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。
2．提示：不可以，稀硝酸可以将铁氧化成Fe3＋，足量的铁粉与稀硝酸反应生成的Fe2＋是Fe3＋与Fe反应的结果，具体发生的反应为Fe+4+N===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
二、
<5.6 SO2 NO2 SO2＋H2O H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
【学而思】
1．提示：空气中的氮气和氧气在发动机高温条件下化合生成NO，进而被氧气氧化生成NO2。
2．提示：可行，高温条件下CaCO3分解生成CaO，可吸收SO2。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2．解析：根据所给四种物质的氧化性的强弱可判断，硝酸具有强氧化性，可溶解大部分金属，“强水”为硝酸。
答案：B
3．答案：C
4．答案：D
5．解析：稀硝酸与金属铜反应的实质是3Cu+8H++2N===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。在①中，反应完全后溶液中含有N；而在③中，当继续滴入稀硫酸后，新加入的H＋和原溶液中的N可继续与过量Cu反应放出NO气体。
答案：D
6．答案：D
核心素养
[例1] 解析：稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的氧化膜阻止了反应进行，B正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C错误；浓硝酸具有氧化性，能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D错误。
答案：B
[对点练]
1．解析：A项，常温下，铁遇浓硝酸“钝化”；加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。
答案：B
2．解析：加热条件下，浓硝酸分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，生成二氧化氮和氧气，则产生的气体一定是混合气体，故A正确；碳与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O，二氧化氮气体为红棕色，在加热条件下，浓硝酸可分解生成二氧化氮，不一定是与碳反应生成，故B正确；硝酸中N元素化合价为＋5价，二氧化氮中的N元素化合价为＋4价，化合价降低，生成的红棕色气体为还原产物，故C正确；碳加热至红热，可与空气中氧气反应生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应，故D错误。
答案：D
[例2] 解析：因为得到NO2和NO混合气体，说明原硝酸溶液为浓HNO3。发生的反应有Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O和3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。由n(Cu)＝＝0.1 mol和反应后溶液中含有n(NO)＝0.1 L×3 mol·L－1＝0.3 mol。
(1)由N原子守恒得n(NO2)＋n(NO)＝n(HNO3)总－n(NO)余＝(0.05a－0.3) mol。
(2)因为与Cu2＋结合的n(NO)＝2n(Cu2＋)＝2×0.1 mol＝0.2 mol，故溶液中与H＋结合的n(NO)＝0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，则c(H＋)＝＝1.0 mol·L－1。
答案：(1)(0.05a－0.3) mol (2)1.0
[对点练]
3．解析：根据氮原子守恒求解如下
n(Cu)＝n[Cu(NO3)2]＝＝6×10－4mol，
n(NO、NO2)＝＝1×10－3mol，
则反应消耗的HNO3为2×6×10－4mol＋1×10－3 mol＝2.2×10－3mol，C正确。
答案：C
4．解析：20 mL溶液中：n(H＋)＝0.14 mol，n(N)＝0.06 mol，n(Cu)＝0.05 mol。依据离子方程式计算：
3Cu ＋ 8H＋ ＋ 2 N===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3 8 2 2×22.4 L
0.05 mol 0.14 mol 0.06 mol V(NO)
三者反应时，H＋与N均过量，依据Cu的物质的量可得V(NO)≈0.75 L。
答案：A
[例3] 解析：工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)通过过量的石灰乳，CO2、SO2被吸收，生成CaCO3和CaSO3，气体1中含有N2、NO和CO，从后面产物有NaNO2知，通入的X可能是空气，将NO氧化为NO2，但不能过量，否则不能生成NaNO2，气体2为N2、CO，N2为无污染气体，所以捕获产物为CO，据此分析解答。固体1中包括过量的Ca(OH)2、CaSO3和CaCO3，A错误；通入的空气不能过量，不然会生成NO，B错误；气体2为N2、CO的混合气体，氮气无污染，所以捕获的气体为CO，C正确；NH、NO发生氧化还原反应生成无污染的氮气，根据元素守恒知，还生成水，反应的离子方程式为NH＋NO===N2↑＋2H2O，D错误。
答案：C
[对点练]
5．解析：雾和霾都属于胶体，其分散剂均为空气，A正确；由图可知，HNO3、H2SO4与NH3反应分别生成NH4NO3、(NH4)2SO4，分散到空气中，形成雾霾，B正确；由图可知，NH3参与化学反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C错误；过度施用氮肥，会使空气中NH3含量增大，并参与形成铵盐，从而形成雾霾，D正确。
答案：C
6．解析：(1)SO2、NO2易形成酸雨。(2)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2O H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4。②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(3)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有效措施。因此①③⑤正确。
答案：(1)BD
(2)①SO2＋H2O H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)
(3)C第三节 无机非金属材料
素养要求
1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联系。
2．结合真实情境中的应用实例，了解硅酸盐、硅和二氧化硅的主要性质。
3．通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。
一、硅酸盐材料
1．硅酸盐的组成和性质
从组成上看，无机非金属材料多含有__________、________等元素，具有________________等特点，以及特殊的光学、电学等性能。
特别提示 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。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。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高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
硅氧四面体的结构示意图
2．三种常见的硅酸盐产品——传统无机非金属材料
产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途
陶瓷 ________(主要成分为含水的________) — ________ 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
玻璃 ________、 ________、 ________ 玻璃窑 ________、 ________、 ________ 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等
水泥 ________、 ________ 水泥 回转窑 ________ 建筑材料、水利工程
【学而思】
根据制备玻璃的原料(纯碱、石灰石、石英砂)和玻璃的成分(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2)，写出制备玻璃的化学方程式。
纯碱＋石英→Na2SiO3：_____________________。
石灰石＋石英→CaSiO3：________________________________________。
二、新型无机非金属材料
1．硅
(1)硅的存在、结构、应用
第____族单质硅是应用最为广泛的________材料。
(2)高纯硅的制备
其中涉及的主要化学反应为
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
(3)化学性质
①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。
Si＋____F2===____，Si＋____HF===________，
Si＋2NaOH＋H2O===__________。
②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生反应。
Si＋O2________。
(4)用途
①半导体材料，如________等。
②新型能源，如________等。
2．二氧化硅
(1)存在
水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是________。
(2)结构
SiO2晶体是____空间网状结构，每个Si结合____个O，每个O结合____个Si，N(Si)∶N(O)＝____
Ｋ
二氧化硅晶体的结构模型图
(3)物理性质
熔点 硬度 溶解性
____ ____ ____于水
(4)化学性质
(5)用途
建筑材料、______纤维(主要成分______)、______坩埚、饰物和工艺品。
3．新型陶瓷
4．碳纳米材料
碳纳米材料在能源、________、医药等领域有着广阔的前景。
【学而思】
1.教材中描述“工业制备高纯硅的原理示意图”。能否通过反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，证明C、Si的非金属性强弱？
2．写出下列物质主要化学成分的化学式或名称。
(1)刚玉：___________________________；
(2)石英钟：___________________________；
(3)硅太阳能电池：___________________________；
(4)水晶镜片：___________________________；
(5)门窗玻璃：___________________________；
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。( )
(2)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。( )
(3)利用石英坩锅可熔融NaOH固体。( )
(4)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的。( )
(5)光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。( )
(6)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质。( )
(7)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。( )
(8)光电池可以将光能直接转化为电能。( )
2．我国古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸盐的是( )
A．陶俑 B．琉璃瓦
C．汉白玉 D．青花瓷
3．陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均产自中国陶瓷之乡，下列说法错误的是( )
A.陶瓷、玻璃和水泥均属于无机非金属材料
B．陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分为Fe2O3
C．陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等
D．陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成的
4．关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是( )
A．化学性质不活泼
B．可溶于水且显酸性
C．熔沸点较低，物理性质与CO2相似
D．是酸性氧化物，不溶于任何酸
5．下列关于硅、硅酸盐的说法正确的是________(填序号)。
①硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。
②硅的导电性介于导体与绝缘体之间。
③硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应。
④水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐材料。
⑤高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。
目标1 硅的制法
例1. 高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图如下：
(1)工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中加热到1 600～1 800 ℃，除生成粗硅外，也可以生成碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为_____________________。
(2)在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成(SiHCl_(3))的化学方程式为_______________________。
(3)还原炉中发生的化学反应为____________________。
提醒 解答信息实验题时要特别注意以下两点
(1)分析题目信息，注意实验操作或具有特殊性质的物质；
(2)与已掌握的知识进行对比分析，充分利用信息进行知识迁移。
关键能力
高纯硅的制备
(1)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。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。
(2)实验室制硅的方法
①将细沙(SiO2)和镁粉混合，高温制得粗硅：SiO2＋2Mg高温2MgO＋Si(粗)；
②制得的粗硅中往往含有镁、氧化镁，可以用盐酸除去：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O；
③过滤，滤渣即为纯硅。
[对点练]
1．现今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。工业上用“西门子法”以硅石(SiO2)为原料制备冶金级高纯硅的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
已知：室温下SiHCl3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进行，该反应的还原产物只有Si
B．为最大程度节约成本，上述生产工艺中能循环使用的物质有H2、HCl
C．“氧化”“分离”与“热解”的过程必须在无水、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
2．硅单质及其化合物应用范围很广。制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如图所示。
(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。(SiHCl_(3))遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是________________________。
目标2 含硅物质的性质与转化
例2. A、B、C、D、E五种含硅元素的物质，相互转化关系如图所示：
(1)推断A～E的化学式：A________，B________，C________，D________，E________。
(2)①写出B―→A的化学方程式______________________________。
②A―→C的离子方程式______________________________。
特别提示 硅及其化合物转化关系题中的突破口
(1)硅、二氧化硅的结构：如硅与金刚石结构相似。
(2)硅、二氧化硅的物理性质：如硬度大，熔、沸点高。
(3)特征性质：
①与强碱溶液反应放出H2的非金属单质是硅。
②不与H2O反应、能与氢氟酸反应(或雕刻玻璃)的酸性氧化物为SiO2。
③难溶于水的无机酸是H2SiO3。
关键能力
硅及其化合物的“价—类二维图”
及相关反应的化学方程式
①SiH4＋2O2SiO2＋2H2O(拓展反应)
②SiH4Si＋2H2
③Si＋O2SiO2
④SiO2＋2CSi＋2CO↑
⑤Si＋2F2===SiF4(或Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑)
⑥Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
⑦SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
⑧SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
⑨H2SiO3SiO2＋H2O
⑩Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
拓展 硅酸钠
(1)物理性质：可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。“水玻璃”具有很强的黏合性，是建筑行业常用的黏合剂。
(2)化学性质：易与酸反应。
与强酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
与CO2反应：CO2不足，Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；CO2过量，Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓。
[对点练]
3．关于硅及其化合物的叙述中，正确的是( )
A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH溶液和氢氟酸反应
B．二氧化硅与石灰石反应：
SiO2＋CaCO3 (CaSiO_(3))＋CO↑
C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：
SiO2＋2CSi＋2CO2↑
D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
4．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。
(2)装置B所盛的试剂是____________________，其作用是________________________________________________________________________。
(3)装置C所盛试剂是________，C中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(4)由此得到的结论是酸性________>________>________。
第三节 无机非金属材料
知识基础
一、
1．硅 氧 耐高温、抗腐蚀、硬度高
2．黏土 铝硅酸盐 硅酸盐 纯碱 石灰石 石英砂 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 石灰石 黏土 硅酸盐
【学而思】
提示：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑
二、
1．(1)二 氧化物和硅酸盐 三 ⅣA 半导体
(2)①SiO2＋2C1Si＋2CO↑
②Si＋3HClSiHCl3＋H2
③SiHCl3＋H2Si＋3HCl
(3)2 SiF4 4 SiF4↑＋2H2↑ Na2SiO3＋2H2↑ SiO2
(4)硅芯片 硅太阳能电池
2．(1)石英 SiO2(或二氧化硅) (2)立体 4 2 1∶2
(3)高 大 不溶
(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
CaO＋SiO2CaSiO3
2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O
(5)光导 SiO2 石英
3．SiC 金刚砂 共价 金刚石 大 高温抗氧化
4．信息 单层石墨 复合 复合 传感器 C60
【学而思】
1．提示：不能。硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。
2．答案：(1)Al2O3 (2)SiO2 (3)Si (4)SiO2 (5)硅酸盐
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
(7)√ (8)√
2．答案：C
3．解析：水泥、玻璃、陶瓷均属于无机非金属材料，故A正确；Fe2O3是红棕色物质，而陶瓷版“冰墩墩”上为黑色涂料，故不是氧化铁，故B错误；陶瓷可用于日用的器皿、建筑材料等，故C正确；陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制发生复杂的化学反应而制成的，故D正确。
答案：B
4．答案：A
5．解析：硅在自然界中只有化合态，没有游离态，硅主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，硅石的主要成分是SiO2，①不正确；②正确；硅在常温下能与F2、HF和强碱溶液反应，③不正确；水晶的成分是SiO2，④不正确；SiO2用于制光导纤维而不是硅，⑤不正确。
答案：②
核心素养
[例1] 解析：(1)二氧化硅与焦炭在高温下发生反应生成粗硅或碳化硅，化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑、SiO2＋3CSiC＋2CO↑。(2)粗硅与氯化氢在250～300 ℃条件下反应生成SiHCl3和H2。(3)还原炉内，H2与SiHCl3发生氧化还原反应，生成Si和HCl，化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑、
SiO2＋3CSiC＋2CO↑
(2)Si＋3HClSiHCl3＋H2
(3)SiHCl3＋H2Si＋3HCl
[对点练]
1．解析：SiO2与Mg在高温下反应生成Si、Mg2Si、MgO，经酸浸、过滤后得到较纯的Si单质。在氧化过程中Si与HCl反应生成SiHCl3和H2，在热解过程中H2与SiHCl3反应生成高纯硅和HCl，HCl和H2可循环使用。“还原”过程中生成Si、Mg2Si、MgO，其中Si、Mg2Si为还原产物，A错误；根据上述分析知生产工艺中能循环使用的物质有H2、HCl，B正确；H2、Si易与O2反应，SiHCl3易水解，所以“氧化”“分离”与“热解”的过程必须在无水、无氧的条件下进行，C正确；“氧化”过程中粗Si和HCl反应生成SiHCl3、H2，反应的化学方程式为Si＋3HClSiHCl3＋H2，D正确。
答案：A
2．解析：(1)根据原子守恒即可写出SiHCl3与H2反应制备高纯硅的化学方程式。
(2)根据得失电子守恒和原子守恒可知，SiHCl3和H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2。
答案：(1)SiHCl3＋H2Si＋3HCl
(2)SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl 高温下，H2遇O2发生爆炸
[例2] 解析：在空气中燃烧生成D，B可能为Si，B和D都能与NaOH溶液反应生成A，则A为Na2SiO3，A和盐酸反应生成C，C为H2SiO3，H2SiO3受热分解又生成SiO2，证明B为Si，E为CaSiO3。
答案：(1)Na2SiO3 Si H2SiO3 SiO2 CaSiO3
(2)①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
②Si＋2H＋===H2SiO3↓
[对点练]
3．解析：B项正确的化学方程式为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑；C项正确的化学方程式为SiO2＋2C2CO↑＋Si；D项水泥的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。
答案：A
4．解析：根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3；然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故将CO2通入Na2SiO3溶液前需将CO2中的HCl吸收，故可选用饱和NaHCO3溶液。
答案：(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体
(3)Na2SiO3溶液 Si＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋C (4)HCl H2CO3 H2SiO3第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
素养要求
1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫和二氧化硫的性质，强化“证据推理与模型认知”能力的发展。
2．了解二氧化硫与水反应的可逆性，理解二氧化硫的漂白性及其与氯水漂白原理的不同。
3．通过二氧化硫与水、与氧气反应的学习，初步建立可逆反应的概念。
一、硫
1．认识硫元素的“位—构—性”
2.硫单质的物理性质
俗称 色、态 溶解性
______ ________ ________溶于水，________溶于酒精，________溶于CS2
3.从化合价的角度认识硫单质的化学性质
(1)氧化性
硫和铜在加热时也能发生反应，生成硫化亚铜(Cu2S)
(2)还原性
硫在空气中燃烧，产生________火焰；在纯氧中燃烧，产生________火焰，燃烧产物为SO2，化学方程式为________________________________。
【学而思】
1.写出下列反应的化学方程式
(1)Fe、Cu与氯气反应。
____________________、____________________；
(2)Fe、Cu与S反应。
____________________、____________________。
根据上述反应，结合Cl、S的原子结构和元素周期律的相关知识，思考氯气、硫与金属反应的相似性和差异性？
2．请你用学到的知识解释下述现象。
利用Ag和S的反应可以鉴别出真假银：用布条沾上少量硫黄粉末在待鉴别的器皿表面用力摩擦，若摩擦处出现黑斑说明是真银，否则为假银。
二、二氧化硫(SO2)
1．物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性 毒性
______ 气体 ________ 比空气 ________ ________ 溶于水 ______毒
SO2水溶性实验——【实验5－1】
现象：液面迅速________，pH试纸变____________________________。
结论：SO2________溶于水，在通常状况下，1体积水可以溶解约__________体积SO2，水溶液呈__________性。
2．SO2的化学性质
(1)SO2是一种________氧化物，溶于水生成________而显酸性。________不稳定，容易分解成水和二氧化硫，因此该反应是一个________反应，用“ ”表示，化学方程式为________________________________________________________________________。
提醒 可逆反应的特点
(1)同一条件：正反应和逆反应发生的条件相同。
(2)同时进行：正反应和逆反应共存，用“ ”表示。
(3)反应物与生成物共存，反应物不可能完全转变成生成物，反应不彻底，反应物的转化率达不到100%。
(2)还原性：SO2与O2反应的化学方程式为________________________________________。
(3)氧化性：SO2与H2S反应的化学方程式为________________________________________。
(4)SO2的漂白作用探究
实验操作 实验现象 结论
品红溶液的颜色为红色，将品红溶液滴加到SO2的水溶液中，振荡后溶液__________，加热后溶液________ SO2具有________作用，但生成的无色化合物________________________________________________________________________
拓展 SO2气体与H2S气体混合，生成淡黄色固体；SO2溶液与H2S溶液混合，生成淡黄色沉淀。
3．SO2的用途
(1)漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。
(2)用于____________。
(3)用作____________。
4．SO2的实验室制备
原理：Na2SO3＋H2SO4(70%)===
________________
采用固液不加热装置，向上排空气法收集，用NaOH溶液进行尾气吸收，且需防倒吸。
【学而思】
1.根据以下实验现象并结合氧化还原反应规律，写出下列反应的离子方程式。
(1)SO2通入氯水中，氯水颜色变浅。
________________________________________________________________________。
(2)SO2通入氯化铁溶液中，溶液颜色由棕黄色变为浅绿色。
________________________________________________________________________。
2．氯气和二氧化硫都能使品红溶液褪色，褪色原理是否相同？若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体混合后漂白能力是否会增强？
[即时练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)自然界中不存在游离态的硫单质。( )
(2)S能氧化Fe，使Fe生成＋3价铁的化合物。( )
(3)S在空气中燃烧生成SO2，在过量的纯O2中燃烧生成SO3。( )
(4)SO2和CO2可用澄清石灰水鉴别。( )
(5)SO2使品红溶液褪色是因为SO2具有强氧化性。( )
(6)SO2的水溶液存在SO2、H2SO3的原因是SO2与H2O的反应为可逆反应。( )
2．下列化合物不能用相应元素的单质直接化合而成的是( )
①CuS ②FeS ③Al2S3 ④Fe2S3 ⑤Cu2S ⑥FeCl2 ⑦CS2 ⑧H2S
A．②⑤⑧ B．①④⑥
C．③④⑦ D．④⑥⑦
3．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞有如下描述：“得火则飞，不见埃尘。鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根。”这里的“黄芽”是指( )
A．硫 B．铜
C．铁 D．金
4．关于SO2的说法中，不正确的是( )
A．使某些有色物质褪色
B．无色，有刺激性气味，无毒
C．既有氧化性，又有还原性
D．既可溶于水，又可与水反应
5．除去二氧化碳中混有的少量二氧化硫气体，可选用的试剂是( )
A．饱和食盐水 B．NaOH溶液
C．足量澄清石灰水 D．饱和碳酸氢钠溶液
6．下列有关SO2性质的叙述不正确的是________(填序号)。
(1)能使澄清石灰水变浑浊。
(2)能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。
(3)能使品红溶液褪色。
(4)通入BaCl2溶液生成白色沉淀。
(5)通入足量的NaOH溶液中再加BaCl2溶液产生白色沉淀，该沉淀能溶于盐酸。
(6)1 mol二氧化硫与足量水反应生成1 mol亚硫酸。
目标1 SO2的检验与净化
例1. 某化学兴趣小组为了探究常温下某未知气体的成分，将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想1：该气体为CO2。
猜想2：该气体为SO2。
猜想3：________________。
为了验证猜想，该小组设计实验加以探究。
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入。
(1)B中应该装________(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_________________________________。
通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：
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，该小组同学确认该气体的成分为
________________________________________________________________________。
特别提示 SO2和CO2的鉴别方法对比
(1)物理方法
①根据气味鉴别：有刺激性气味的气体是SO2，无气味的是CO2。
②根据溶解性鉴别：同温同压下，将两种气体充满相同的试管，分别倒置于水槽中，试管内进水多的是SO2。
(2)化学方法
①利用SO2的漂白性：能使品红溶液褪色的是SO2，不能使品红溶液褪色的是CO2。
②利用SO2的还原性：能使酸性高锰酸钾溶液或氯水、溴水、碘水褪色的是SO2，不能使它们褪色的是CO2。
③利用SO2的氧化性：通入氢硫酸中，产生浅黄色沉淀的是SO2。
④利用SO2能发生反应产生BaSO4沉淀：通入FeCl3和BaCl2的混合溶液或Ba(NO3)2溶液中，产生白色沉淀的是SO2。
关键能力
SO2与CO2的性质比较
SO2 CO2
相同点 常温下都是气体
密度均大于空气
溶于水后的溶液均可导电
酸性氧化物，都能使澄清石灰水变浑浊，气体过量时又变澄清
Ca(OH)_(2)+SO_(2)=== CaSO_(3)↓+H_(2)O CaSO_(3)+SO_(2)+H_(2)O=== (Ca(HSO_(3))_(2)) Ca(OH)2＋CO2=== CaCO3↓＋H2O CaCO3＋CO2＋H2O=== Ca(HCO3)2
不同点 有刺激性气味，有毒 无味，无毒
易溶于水 可溶于水
具有还原性，能被O2、Cl2、Br2、I2、酸性KMnO4溶液等氧化 无还原性
具有漂白性，能使品红溶液褪色 没有漂白性
酸性：H2SO3>H2CO3
提醒 1. CO2中混有的SO2影响CO2的鉴别，应先除去SO2，再鉴别。
2．除去CO2中的SO2的常用方法是使混合气体通过饱和的NaHCO3溶液或使混合气体先通过足量的溴水或酸性(KMnO_(4))溶液(吸收SO2)，再通过品红溶液(检验SO2是否除尽)，最后通过浓硫酸。
[对点练]
1．下列溶液中，不能鉴别CO2、SO2气体的是( )
①石灰水 ②稀硝酸 ③KMnO4溶液 ④溴水
⑤酸化的Ba(NO3)2溶液 ⑥品红溶液
A．①⑤ B．②③④⑤⑥
C．只有① D．③④
2．如图所示，将SO2通入下列不同溶液中，实验现象与所得结论不正确的是( )
选项 溶液 现象 结论
A 品红溶液 红色溶液褪色 SO2有漂白性
B H2S溶液 产生黄色沉淀 SO2有氧化性
C 酸性KMnO4溶液 紫红色溶液褪色 SO2有漂白性
D 滴有酚酞的NaOH溶液 红色溶液褪色 SO2的水溶液呈酸性
3.将硫铁矿(主要成分为FeS2，含有少量的碳)焙烧所得尾气中主要含SO2、CO2。为了检验尾气的主要成分并验证尾气的部分性质，设计了以下实验。实验用到的装置和药品如图所示(部分实验装置可重复使用)。
请回答下列问题：
(1)为达到实验目的，请把装置按气流方向进行连接(用小写字母填写)：i→________→________→________→________→________→________→a→b→________→________。
(2)酸性高锰酸钾溶液的作用有二：
其一________________；其二________________________________________________________________________。
(3)装置E中被氧化的元素是______(填元素符号)。能证明尾气中含CO2的实验现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
目标2 常见漂白剂的漂白原理
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＋)、石蕊试液褪色
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在溶液中相遇具有漂白能力
归纳 SO2和Cl2的漂白现象分析
(1)通入品红溶液中
(2)通入紫色石蕊溶液中
关键能力
漂白原理比较
类型 漂白原理 漂白特点 变化 类型 举例
氧化型 漂白剂具有强氧化性，因与有色物质发生氧化还原反应而使其褪色 褪色后不会恢复原色 化学 变化 HClO、Na2O2、O3、H2O2等
化合型 漂白剂与某些有色物质发生化合反应而使其褪色 一定条件下发生分解，又恢复原色 化学 变化 SO2
吸附型 某些固体物质具有疏松多孔的结构，能吸附有色物质 —— 物理 变化 活性炭等
[对点练]
4．下列物质能使品红溶液褪色，且褪色原理基本相同的是( )
①活性炭 ②新制氯水 ③二氧化硫 ④臭氧 ⑤过氧化钠 ⑥双氧水
A.①②④ B．②③⑤
C.②④⑤⑥ D．③④⑥
5．将SO2通入显红色的酚酞溶液中，发现红色消失，主要原因是SO2( )
A.有漂白性 B．有还原性
C.有氧化性 D．溶于水中显酸性
6．某化学小组为了证明SO2和Cl2的漂白性，设计了如图所示的实验装置：
(1)他们制备Cl2依据的原理是MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑，应选用图中装置________(填“A”或“E”)制Cl2。
(2)反应开始后，发现B、D两个试管中的品红溶液都褪色，B中品红褪色的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
D中品红褪色的原因是__________________________________________。
(3)停止通气后，给B、D两个试管中的液体加热，B试管中的现象是________________________________________________________________________。
(4)C装置的作用是________________。已知NaOH溶液足量，则C中NaOH分别与两种气体反应的离子方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(5)将两种气体混合后通入品红溶液，一段时间后，品红溶液几乎不褪色。查阅资料得反应的化学方程式为_______________________________________。
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫
知识基础
一、
1．三 ⅥA 弱 －2、＋4、＋6
2．硫黄 黄色晶体 难 微 易
3．(1)S＋FeFeS H2＋SH2S (2)淡蓝色 蓝紫色 S＋O2SO2
【学而思】
1．(1)2Fe＋3Cl22FeCl3 Cu＋Cl2CuCl2
(2)Fe＋SFeS 2Cu＋SCu2S
提示：氯气、硫与金属反应均作氧化剂，氯气的氧化性强于硫，氯气能将变价金属氧化成高价态，硫能将变价金属氧化成低价态。
2．提示：Ag和S在摩擦时反应产生Ag2S黑斑。
二、
1．无色 有刺激性气味 大 易 有 上升 红 易 40 酸
2．(1)酸性 亚硫酸(H2SO3) 亚硫酸 可逆
SO2＋H2O H2SO3 (2)
(3)SO2＋2H2S===3S＋2H2O (4)红色褪去 恢复红色 漂白 不稳定
3．(2)杀菌消毒 (3)食品添加剂
4．Na2SO4＋H2O＋SO2↑
【学而思】
1．提示：(1)Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+S
(2)2Fe3++SO2+2H2O===4 H++2Fe2++S
2．提示：不同，氯气使品红溶液褪色是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，可以将有色物质氧化成无色物质，此过程是不可逆的，而二氧化硫使品红溶液褪色是可逆的。若将等物质的量的氯气和二氧化硫气体混合，在溶液中发生反应SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．解析：硫氧化性较弱，与变价金属反应一般生成低价的金属硫化物；Fe与Cl2反应一般生成FeCl3。
答案：B
3．解析：液态的金属汞受热易变成汞蒸气，在常温下，汞能与硫反应生成硫化汞(HgS)，从而防止其变成汞蒸气。“黄芽”指呈黄色的硫黄，故A项正确。
答案：A
4．答案：B
5．解析：CO2和SO2都能与NaOH溶液和石灰水反应，都不与饱和食盐水反应；因为H2SO3的酸性强于H2CO3，故可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2气体。
答案：D
6．解析：(1)正确，SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O。(2)正确，SO2＋H2O H2SO3，H2SO3使蓝色石蕊试纸变红。(3)正确，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色。(4)不正确，由于盐酸酸性强于亚硫酸，不发生复分解反应。(5)正确，SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，Na2SO3＋BaCl2===BaSO3↓＋2NaCl，BaSO3＋2HCl===BaCl2＋H2O＋SO2↑。(6)不正确，1 mol SO2不能完全反应。
答案：(4)(6)
核心素养
[例1] 解析：要验证气体的成分，必须先验证SO2是否存在，若存在应先除尽，因为SO2的存在对CO2的验证有干扰，再验证CO2是否存在。
答案：该气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B (2)验证混合气体中是否含有SO2
(3)验证混合气体中是否含有CO2
(4)CO2和SO2
[对点练]
1．解析：SO2和CO2都是酸性气体，都能使澄清的石灰水变浑浊，但SO2气体具有漂白性、还原性和氧化性，②⑤中通入SO2有遇空气变红棕色的气体生成且⑤中还有白色沉淀生成，所以只有①不能鉴别二者。
答案：C
2．解析：SO2有漂白性，使品红溶液褪色，表现了SO2的漂白性，A正确；SO2与H2S反应生成单质S，该反应中SO2中＋4价S元素被还原生成0价的单质S，二氧化硫被还原，作氧化剂，B正确；酸性KMnO4溶液能够氧化SO2，导致溶液褪色，表现了SO2的还原性，C错误；将二氧化硫通入含有酚酞的氢氧化钠溶液中，红色溶液褪色，二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，溶液碱性减弱，说明SO2的水溶液呈酸性，D正确。
答案：C
3．解析：硫铁矿(主要成分为FeS2，含有少量的碳)与氧气反应生成二氧化硫、氧化铁、二氧化碳，用品红溶液检验二氧化硫，用氯化铁溶液来验证二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液验证二氧化硫的还原性并除掉二氧化硫，用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，最后用澄清石灰水检验二氧化碳。
答案：(1)g h a b c d e f
(2)验证SO2有还原性 吸收SO2，以免干扰CO2的检验
(3)S、C和Fe 装置B后连接的A中品红溶液不褪色(酸性高锰酸钾溶液颜色变浅但未褪去)，装置C中澄清石灰水变浑浊
[例2] 解析：这道题是对有漂白性物质的漂白原理的综合考查。要正确解答本题，必须清楚常见漂白剂的漂白原理：Cl2、Na2O2、H2O2、O3等是因强氧化性而具有漂白性；SO2是能和有机色质化合生成无色物质；活性炭是因吸附有机色质而漂白。SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，能使品红褪色是因其漂白性，SO2不能使指示剂褪色，所以A错误；能使品红褪色的物质很多，不仅仅是SO2，B正确；这些漂白剂的漂白原理不相同，SO2漂白属于化合型，活性炭属吸附型，漂白粉、Na2O2属氧化型，C错误；等物质的量的SO2和Cl2在溶液中相遇反应生成H2SO4和HCl，从而失去漂白能力，D错误。
答案：B
[对点练]
4．解析：新制氯水、臭氧、双氧水、过氧化钠都是因为具有强氧化性，可以使品红褪色；SO2是因为与品红化合成不稳定的无色物质；活性炭是因为具有吸附作用而使品红褪色。
答案：C
5．解析：酚酞显红色，说明溶液中存在显碱性的物质。而二氧化硫溶于水后显酸性，可将碱性物质中和，而使酚酞褪色。
答案：D
6．解析：(1)利用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，需要酒精灯加热，因此应选用E装置。(2)(3)反应开始后，发现B、D两个试管中的品红溶液都褪色，B试管是由于SO2的漂白作用使品红溶液褪色，加热，溶液由无色重新变为红色；D试管是由于HClO的漂白作用使品红溶液褪色，加热，不会恢复。(4)NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；NaOH溶液与SO2反应的离子方程式为SO2+2OH－===S＋H2O。(5)Cl2与SO2在水中反应生成两种强酸HCl和H2SO4，从而失去漂白作用，反应的化学方程式为Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
答案：(1)E (2)SO2的漂白作用使品红溶液褪色 HClO的漂白作用使品红溶液褪色 (3)溶液由无色变为红色 (4)处理尾气 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、SO2+2OH－===S＋H2O (5)Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl第2课时 硫酸 硫酸根离子的检验
素养要求
1.通过浓硫酸分别与不活泼金属、非金属的反应，认识浓硫酸的强氧化性。
2．通过比较浓硫酸和稀硫酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。
3．通过实验学会硫酸根离子的检验方法。
一、硫酸
1．硫酸的工业制备
(1)流程
(2)原料
______________、______________、________________。
(3)原理
①二氧化硫的制取和净化：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②SO2氧化成SO3：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．硫酸的物理性质
浓硫酸是一种____________的液体，溶于水时放出大量的热。稀释浓硫酸时应将________沿器壁慢慢注入________中，并用玻璃棒不断________。
3．稀硫酸的化学性质
稀硫酸——具有酸的通性
(1)电离方程式为H2SO4===_____________________________________。
(2)稀硫酸的通性
【学而思】
1.接触法制备硫酸过程中，反应4FeS2＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2中生成8 mol SO2转移的电子数为多少？
2．为什么用98.3%的浓硫酸吸收SO3？能否直接用水吸收？
4.浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子，故常用做________。
(2)脱水性
浓硫酸能把有机物中的氧和氢按________脱去，留下黑色的炭。
实验操作
实验现象 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的碳，并放出有________气味的气体
实验结论 浓硫酸具有________
(3)强氧化性
①与金属的反应：除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，如与铜反应。——【实验5－3】
实验 操作
实验 说明 a.通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止 b.浸有NaOH溶液的棉团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境
实验 现象 a.试管中铜丝表面________ b.试管中的品红溶液逐渐变为________ 将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为________
实验 结论 Cu与浓硫酸反应的化学方程式为 Cu＋2H2SO4(浓)________________
②常温下，冷的浓硫酸能使________发生钝化，故可用铁槽车运输浓H2SO4。
③与非金属反应
加热时，浓硫酸与木炭反应的化学方程式为
C＋2H2SO4(浓)________________。
【学而思】
1.浓硫酸具有吸水性，常用作干燥剂，结合以下反应，说明浓硫酸不能干燥哪些物质？
(1)2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4
(2)H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O
2．(1)写出足量的Zn与浓H2SO4反应的化学方程式：________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)足量的Zn与浓H2SO4反应生成1 mol气体时消耗的Zn的物质的量为多少？转移电子数为多少？
(3)过量的铜与一定量的浓硫酸反应时，硫酸能否全部参加反应？
5.硫酸的用途
(1)实验室必备的重要试剂，如制取各种挥发性酸，作________等。
(2)重要的化工原料，可用于制________、________、________、染料、盐类等。
二、硫酸根离子的检验
1．S检验的实验探究——【实验5－4】
实验操作 实验现象 实验结论
先__________，加入稀盐酸后____________ S与Ba2＋反应生成不溶于稀盐酸的________，离子方程式：S＋Ba2＋===BaSO4↓
先__________，加入稀盐酸后____________
先__________，加入稀盐酸后________________________________________________________________________ C与Ba2＋反应生成的白色沉淀BaCO3，可溶于稀盐酸，离子方程式：________________________________________________________________________
2.检验S的正确操作
【学而思】
下列操作能否说明溶液中含有S
(1)向待测液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解，能否说明溶液中含有S
(2)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，能否说明溶液中含有S？(已知N在酸性环境中具有强氧化性。)
[即时练]
1．判断正误，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)常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显变化，说明铜在浓硫酸中发生“钝化”。( )
(3)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓H2SO4不能干燥SO2。( )
(4)浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓硫酸的强氧化性。( )
(5)1 L 18.4 mol·L－1浓硫酸与足量铜反应，生成9.2 mol二氧化硫气体。( )
2．向盐酸中加入浓硫酸时，会有白雾生成。下列叙述不属于导致产生该现象的原因的是( )
A．浓硫酸具有脱水性
B．浓硫酸具有吸水性
C．盐酸具有挥发性
D．气态溶质的溶解度随温度升高而降低
3．用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作错误的是( )
A．分别取10 mL溶液，质量大的是浓硫酸，质量小的是稀硫酸
B．观察液体流动性，流动性好的是稀硫酸，油状黏稠的是浓硫酸
C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液中，逐渐变为白色粉末的是浓硫酸，晶体溶解的是稀硫酸
D．将铝片分别投入溶液，快速放出气体的是浓硫酸，放出气体慢的是稀硫酸
4．关于浓H2SO4与Cu反应叙述正确的是( )
A．在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性
B．此反应属于复分解反应
C．在反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性
D．每1 mol铜参加反应就有2 mol浓H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2
5．硫酸是一种重要的化工原料，下列关于硫酸的说法不正确的是( )
A．硫酸可用于生产化肥、农药和炸药等
B．硫黄和黄铁矿可以作为制备硫酸的原料
C．工业制备硫酸时，SO2转化为SO3的反应需要在加热和催化剂存在的条件下进行
D．反应生成的SO3可以用水直接吸收来制备硫酸
目标1 浓硫酸的特性
例1. 某学习小组在鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：
操作 结论
甲 投入火柴梗 变黑者为浓硫酸
乙 加入金属铝片 产生刺激性气味气体者为浓硫酸
丙 分别加入到盛水的试管中 放出大量热者为浓硫酸
丁 用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的试剂瓶瓶口 冒白烟者为浓硫酸
戊 加到CuSO4·5H2O晶体中 变白者为浓硫酸
(1)其中可行的是________(填序号)。
(2)其中稍作改进就能成为可行方案的是__________，改进方法是________________________________________________________________________。
(3)完全错误的是________，因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
特别提示 浓硫酸吸水性和脱水性的区别
吸水性：浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质。
脱水性：浓硫酸将组成有机物的H、O元素按原子个数比2∶1以“H2O”的形式脱去的性质。
由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。
例2. 若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a～d均为浸有相应试液的棉花)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
拓展 硫酸铜(CuSO4)是白色的粉末，结合水后会变成蓝色晶体，俗称胆矾(CuSO4·5H2O)。硫酸铜的这一性质可以用来检验酒精中是否含少量水。胆矾可以和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。
关键能力
浓硫酸强氧化性的表现
1．与金属的反应
(1)Fe、Al的钝化
常温下，当Fe、Al遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。
(2)与氢之前的活泼金属反应
Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O
规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；
②浓硫酸一旦变稀，就发生：
Zn+H_(2)SO_(4)===(ZnSO_(4))＋H2↑。
(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
规律：①反应需加热，否则不反应；
②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；
③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；
④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。
2．与非金属反应
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
3．与还原性化合物的反应
常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。
[对点练]
1．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
2．将足量的铜片与100 mL 18 mol·L－1浓硫酸在加热条件下充分反应，收集到标准状况下的SO2气体V L，下列对此反应的有关说法中错误的是( )
A．该反应体现了浓硫酸的酸性和强氧化性
B．反应结束后两种反应物均有剩余
C．参加反应的Cu的物质的量为0.9 mol
D．被还原的硫酸的物质的量为 mol
3．某同学在研究Fe与H2SO4的反应时，进行了如图所示实验(部分夹持装置已略去)。
(1)实验Ⅰ中，铁与稀硫酸反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅱ中，铁丝表面迅速变黑，反应很快停止，其原因是________________________________________________________________________。
(3)实验Ⅲ中，加热试管A，产生大量气体，B中品红溶液褪色，D处始终未检测到可燃性气体，则试管A中产生的气体是________(填化学式)，C的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同学们得出以下结论：
①浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，浓硫酸的氧化性源于＋6价的硫元素，稀硫酸的氧化性源于________________________。
②造成反应多样性的因素有__________________________________
________________________________________________________________________。
目标2 硫酸根离子的检验方法应用
例2. 粗盐中常含有杂质MgCl2、CaCl2和Na2SO4，为将杂质除尽设计如下步骤：
下列有关说法不正确的是( )
A．除去Ca2＋的主要反应：Ca2++C===CaCO3↓
B.检验S是否除净的方法：取适量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液
C．试剂①②③分别是Na2CO3、NaOH、BaCl2
D．加稀盐酸调节pH，可除去NaOH、Na2CO3等杂质
特别提示 物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”
(1)三个必须：
①除杂试剂必须稍过量。
②过量试剂必须除尽，且容易除去。
③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。
(2)四个原则：
关键能力
一、除去粗盐中杂质的过程
二、S检验的误区
1．原理
利用S＋Ba2＋===BaSO4↓，白色的BaSO4沉淀具有不溶于盐酸、硝酸的性质。
2．试剂
稀盐酸、可溶性钡盐(BaCl2)。
3．方法
4．检验的误区
(1)只加可溶性钡盐，不酸化，误将C、P、S等干扰离子判断成SO_(4)^(2-)。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。
(2)误将Ag＋判断成S。如向待测液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解，断定含S。该错误是未注意溶液中不含S，而含Ag＋也会有同样现象。
Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)。
(3)误将S、HS判断成S。如向待测液中滴加用盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，便误以为溶液中含有S。该错误是未注意在酸性环境中N具有强氧化性，可将S、HS氧化成S。
[对点练]
4．甲、乙两位同学各设计一个实验来检验S，且都认为自己的试样中含有S，其方案如图所示：
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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂，按下图步骤操作：
(1)写出三种试剂的化学式：
A__________，B__________，C________________________________________________________________________。
(2)①加入过量A的目的是_________________________，
有关化学方程式为__________________________。
②加入过量B的目的是___________________________，
有关化学方程式为_____________________________。
③加热煮沸的目的是__________________________________。
(3)操作Ⅰ是__________，操作Ⅱ是_____________________________________。
第2课时 硫酸 硫酸根离子的检验
知识基础
一、
1．(1)黄铁矿 SO2 SO3
(2)硫黄或黄铁矿(FeS2) 空气 98.3%的浓硫酸
(3)①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2或S＋O2SO2 ② ③SO3＋H2O===H2SO4
2．无色黏稠、油状 浓硫酸 水 搅拌
3．(1)2H++S
【学而思】
1．提示：FeS2中S的化合价为－1，Fe的化合价为＋2，生成(8 mol SO2))转移的电子数为44NA。
2．提示：SO3能强烈吸水，在空气中发“烟”，与水剧烈反应生成H2SO4，同时放出大量热，形成酸雾。用98.3%的浓硫酸吸收SO3，不会出现酸雾，吸收SO3更充分。
4．(1)干燥剂 (2)水的组成比 刺激性 脱水性 (3)①逐渐变黑色 无色 蓝色 CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②Fe、Al ③CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
【学而思】
1．提示：不可干燥的气体：碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。
2．(1)提示：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)提示：根据反应方程式可知不管生成的是单一气体还是混合气体，生成1 mol气体时消耗的Zn的物质的量均为1 mol，转移电子数为2NA。
(3)提示：不能。Cu是不活泼金属，加热条件下只能与浓硫酸反应，与稀硫酸不反应。过量的铜与一定量的浓硫酸反应时，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，反应进行到一定程度后，浓硫酸变为稀硫酸，反应自动停止，H2SO4不能全部反应。
5．(1)干燥剂 (2)化肥 农药 炸药
二、
1．生成白色沉淀 沉淀不溶解 生成白色沉淀 沉淀不溶解 白色沉淀 生成白色沉淀 沉淀溶解，且有气泡产生 C＋Ba2＋===BaCO3↓，BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O
【学而思】
(1)提示：不能；溶液中存在Ag＋时也会产生白色沉淀。
(2)提示：不能；N在酸性环境中具有强氧化性，可将BaSO3氧化生成BaSO4。
[即时练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2．答案：A
3．解析：硫酸浓度越大密度越大，故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比，浓硫酸的质量大于稀硫酸，A正确；浓硫酸是黏稠的液体，流动性不如稀硫酸，B正确；浓硫酸具有吸水性，能吸收结晶水合物中的结晶水，故胆矾投入浓硫酸会变为白色粉末，投入稀硫酸中胆矾晶体溶解，C正确；常温下浓硫酸使铝片钝化无气体放出，铝片投入稀硫酸中有气体(氢气)放出，D错误。
答案：D
4．答案：C
5．解析：硫酸可用于生产化肥，如硫酸铵，生产农药，如制备硫酸铜来配制波尔多液，生产炸药，如做制备TNT的催化剂，A正确；硫黄或黄铁矿和氧气焙烧产生二氧化硫，二氧化硫和氧气反应产生三氧化硫，三氧化硫溶于水得硫酸，因此可以用硫黄或黄铁矿作为原料制取硫酸，B正确；工业制备硫酸时，SO2转化为SO3的反应在400～500 ℃、V2O5作催化剂的条件下进行，C正确；三氧化硫极易溶于水，溶于水易形成酸雾，因此工业生产中用98.3%的浓硫酸来吸收SO3，D错误。
答案：D
核心素养
[例1] 解析：(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计，方案可行。(2)乙中常温下铝遇浓硫酸使铝钝化，加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生H2。(3)丁错误，挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟，浓硫酸不属于挥发性酸。
答案：(1)甲、丙、戊
(2)乙 增加加热条件(或将结论改为常温下反应产生气体的为稀硫酸)
(3)丁 硫酸是高沸点酸，没有挥发性
[例2] 解析：铜和浓硫酸反应过程中，生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性，生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性，故A错误；a处的紫色石蕊溶液变红，其原因是SO2溶于水生成了酸，可说明SO2是酸性氧化物，故B正确；b处品红溶液褪色，其原因是SO2具有漂白性，而c处酸性高锰酸钾溶液褪色，其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应，SO2体现出还原性，故C错误；实验过程中试管底部出现白色固体，根据元素守恒可知，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸体现出吸水性，将反应生成的H2O吸收，故D错误。
答案：B
[对点练]
1．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错误；若A为铁，则常温下铁在浓硫酸中发生钝化，B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错误；SO2转化为SO3的反应是工业制H2SO4过程中重要的反应，D正确。
答案：D
2．解析：Cu与浓硫酸共热发生反应的产物为CuSO4、H2O和SO2，体现了浓硫酸的酸性和强氧化性，A正确；由于铜片足量，反应结束后Cu有剩余，随着反应的进行，浓硫酸逐渐变稀，而Cu与稀硫酸不能发生反应，则H2SO4也有剩余，B正确；Cu与稀硫酸不能发生反应，则参与反应的H2SO4的物质的量小于0.1 L×18 mol·L－1＝1.8 mol，即参与反应的Cu的物质的量小于＝0.9 mol，C错误；被还原的硫酸的物质的量等于n(SO2)，为mol，D正确。
答案：C
3．解析：(1)Fe和稀硫酸反应生成FeSO4和H2，离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(2)在常温下，浓硫酸与铁接触时，会使铁表面生成一层致密的氧化膜而钝化。(3)由试管A中产生的气体使品红溶液褪色，D处始终未检测到可燃性气体，可推断试管A中产生的气体为SO2，C的作用是吸收SO2，防止污染环境。(4)①浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，浓硫酸的氧化性表现在＋6价的硫元素上，稀硫酸的氧化性表现在＋1价的氢元素上。②造成反应多样性的因素有反应物的浓度、温度等。
答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)常温下，铁遇浓硫酸发生钝化 (3)SO2 吸收SO2，防止污染环境
(4)①＋1价的氢元素 ②反应物的浓度、温度等
[例2] 解析：除去Ca2＋的主要试剂是Na2CO3，则除去Ca2＋的主要反应是Ca2＋+C===CaCO3↓，故A正确；检验滤液中是否有S的方法是取适量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液，若有沉淀，则有S，否则没有，故B正确；经分析除去粗盐中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4所加试剂顺序是NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、NaOH、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH，故C错误；经分析，除杂试剂要过量，过量的NaOH、Na2CO3可用稀盐酸调节pH除去，故D正确。
答案：C
[对点练]
4．答案：(1)不严谨 不严谨 甲没有排除Ag＋等的干扰，乙没有排除S等的干扰
(2)向试样中先加过量的稀盐酸酸化，无沉淀产生，然后再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明试样中含有S，若无沉淀生成，则说明试样中不含S
5．解析：要使杂质一一除去，必须考虑到所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须除去，要除去Mg2＋，可用含OH－的试剂，除S可用含Ba2＋的试剂，故选用Ba(OH)2 。加入的过量Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，过量Ba2＋，可用稀盐酸除去，最后加热煮沸可除去HCl。
答案：(1)Ba(OH)2 K2CO3 HCl
(2)①除尽Mg2＋和S
MgCl2+Ba(OH)2===BaCl2+Mg(OH)2↓，
MgSO4+ Ba(OH)2===BaSO4↓+ Mg(OH)2↓
②除尽过量Ba2＋ Ba(OH)2＋K2CO3===BaCO3↓＋2KOH，BaCl2＋K2CO3===BaCO3↓＋2KCl
③使HCl挥发
(3)过滤 蒸发第3课时 不同价态含硫物质的转化
素养要求
1.认识硫元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。
2．能从物质类别和元素价态变化的视角，说明硫及其化合物的转化路径，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
一、自然界中硫的存在和转化
二、硫及其化合物的“价—类二维图”
①SO2＋2H2S===____________________________
④SO3＋H2O===____________________________________________
⑤SO2＋H2O===_____________________________________________
⑥H2SO3________________________________________
⑦SO2＋2NaOH===___________________________________
⑧H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
⑨H2SO3＋2NaOH===____________________________________________
⑩SO2＋Cl2＋2H2O===___________________________________
Cu＋2H2SO4(浓)_________________________________________________
2Na＋S_____________________________________
H2S＋2NaOH===_________________________________________
【学而思】
不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的，相同价态硫的转化是如何实现的呢？
写出②、③、④反应的化学方程式：
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
结论：相同价态硫的转化是通过加入__________、________反应实现的。
[即时练]
1．如图是硫在自然界的循环，相关说法不正确的是( )
A．大气中的硫可能以酸雨的形式进入土壤
B．煤和石油中的硫燃烧生成三氧化硫进入大气
C．化石燃料中的硫来自形成化石燃料的生物体
D．煤和石油燃烧产生的颗粒物可能是导致雾霾的成因之一
2．在下列反应中硫元素既表现氧化性又表现还原性的是( )
A．2Al＋3SAl2S3
B．S＋2H2SO4(浓)2H2O＋3SO2↑
C．H2SH2＋S
D．Cu＋H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋H2O
3．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要角度。请据图回答下列问题：
(1)X的化学式为______________，Y的化学式为______________。
(2)W的浓溶液与铜单质在加热条件下可以发生化学反应，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)欲制备Na2S2O3，从氧化还原角度分析，合理的是________(填字母)。
A．Na2S＋S
B．Na2SO3＋S
C．Na2SO3＋Na2SO4
D．SO2＋Na2SO4
(4)将X与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为________。
目标 不同价态含硫物质的转化
例1. 人们认识和应用物质常从两方面入手，一是从物质的类别认识该物质可能跟哪些物质发生反应；二是从物质所含元素的化合价分析该物质是否具有氧化性或还原性。如下图所示是硫元素的各个价态与物质类别的对应关系：
(1)写出指定物质的化学式：A________________，B________________。
(2)D转化为硫酸是酸雨形成的重要过程之一，写出其反应的化学方程式____________________________________。
(3)若C是铜盐，试写出由H2SO4→C的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为进一步减少SO2的污染并变废为宝，我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________。
提醒 SO2、SO3是酸性氧化物，H2SO3、H2SO4是酸，物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过与酸或碱反应联系在一起的。如：
关键能力
一、硫及其化合物间的转化规律
1．在硫元素的不同价态中，是硫元素的最低价态，只有还原性；是硫元素的最高价态，只有氧化性；、是硫元素的中间价态，既有氧化性又有还原性。
2．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。
3．当遇到强氧化剂或强还原剂时，硫元素的化合价可能发生“跳位”变化。例如：
H2S＋3H2SO4(浓)4SO2↑＋4H2O，
8HI＋H2SO4(浓)===H2S↑＋4I2＋4H2O。
4.硫元素的相邻价态之间一般不会发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用浓硫酸干燥SO2气体。
5．连续氧化关系：SSO2SO3。
6．通过非氧化还原反应实现含相同价态硫元素的物质之间的转化：
(1)
(2)
(3)SO3H2SO4―→Na2SO4 NaHSO4―→BaSO4。
二、认识不同价态含硫物质的性质及转化关系
1．根据硫元素的化合价，判断S表现氧化性还是还原性。含有－2价硫的物质通常只具有还原性；含有0价、＋4价硫的物质既有氧化性又有还原性；含有＋6价硫的物质只有氧化性。
2．利用氧化剂可将硫元素从低价态转化为高价态，该过程S发生氧化反应；利用还原剂可将硫元素从高价态转化为低价态，该过程S发生还原反应。
[对点练]
1．如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是( )
A．硫在自然界只有游离态
B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫
C．硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常将金属氧化成低价态
D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应
2．如图为硫及其部分化合物的“价—类二维图”，下列说法错误的是 ( )
A．S与O2在点燃时经一步反应生成Y
B．Z作氧化剂时，理论上可被还原为S单质
C．X、Y、Z中只有Y属于非电解质
D．X的水溶液在空气中放置，易被氧化
3．物质类别与元素化合价是研究物质性质的两个视角，下列是硫元素及其化合物的“价—类二维图”。根据要求回答下列问题：
(1)写出图中A的化学式：________。
(2)SO2属于________氧化物，因此可与NaOH、________________(写出与NaOH不同类别的一个具体物质)等反应。SO2与NaOH按照物质的量之比为1∶1完全反应的化学方程式是______________________________，生成的盐类物质的化学式为________________。
(3)小艾同学预测SO2具有还原性，其理论依据是________________________________，将SO2通入FeCl3溶液中，下列实验事实能够证实SO2具有还原性的是________。
①反应后溶液由黄色变为浅绿色；
②取反应后的溶液少许，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀；
③取反应后的溶液少许，加入Ba(OH)2溶液，产生沉淀，加入少量盐酸后沉淀部分溶解。
(4)SO2与酸性高锰酸钾反应时，后者的产物是Mn2＋，试写出该反应的离子方程式____________________________，其中SO2是________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
第3课时 不同价态含硫物质的转化
知识基础
一、
SO2 SO3 S FeS2 CuFeS2 CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
二、
①3S＋2H2O ④H2SO4 ⑤H2SO3 ⑥SO2↑＋H2O ⑦Na2SO3＋H2O ⑨Na2SO3＋2H2O ⑩H2SO4＋2HCl CuSO4＋SO2↑＋2H2O Na2S Na2S＋2H2O
【学而思】
②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O
③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
④SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3
酸 碱
[即时练]
1．答案：B
2．答案：B
3．解析：(1)由图可知X为H2S，Y为SO2。(2)W的浓溶液是浓硫酸，与铜单质在加热条件下发生反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(3)Na2S2O3中S元素化合价是＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2，A中S元素化合价都小于2，C、D中S元素的化合价都大于2，B符合题意。(4)X为H2S，与SO2混合可生成淡黄色固体，2H2S＋SO2===3S＋2H2O，反应中硫元素化合价由－2价变化为0价，H2S作还原剂，＋4价变化为0价，二氧化硫作氧化剂，则该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，所以该反应的氧化产物与还原产物的质量之比为2∶1。
答案：(1)H2S SO2
(2)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(3)B (4)2∶1
核心素养
[例] 解析：A中S的化合价为＋6价且为氧化物，因此A为三氧化硫；B中S的化合价为－2价且为气态氢化物，因此B为硫化氢；C为铜盐且由硫酸反应得到，因此C为硫酸铜；由硫元素的价态及对应物质的类别可知，D为亚硫酸，E为亚硫酸盐。
答案：(1)SO3 H2S
(2)2H2SO3＋O2===2H2SO4
(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O(其他合理答案也可)
(4)2CO＋SO2S＋2CO2
[对点练]
1．解析：硫在自然界中主要以化合态形式存在，在火山喷口附近或地壳的岩层里有游离态的硫存在，A错误；煤中含有硫元素，燃煤时生成SO2，加入生石灰后，SO2与CaO反应生成CaSO3，CaSO3再被O2氧化生成CaSO4，减少SO2的排放，起到脱硫的作用，B正确；硫具有弱氧化性，与变价金属(如Fe、Cu等)反应生成低价态金属硫化物，C正确；氢硫酸是弱酸，具有酸的通性，可与碱、碱性氧化物反应，D正确。
答案：A
2．解析：硫单质与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化硫，故A错误；Z为＋4价的硫，如Na2SO3，作氧化剂时，化合价降低，如与硫化氢溶液反应生成单质硫，Na2SO3被还原，故B正确；H2S、亚硫酸钠属于电解质，三氧化硫本身不能电离产生自由移动的离子，是非电解质，故C正确；硫化氢易被空气中的氧气氧化，反应为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，故D正确。
答案：A
3．答案：(1)H2SO3
(2)酸性 Na2CO3(Na2O或H2O) SO2＋NaOH===NaHSO3 NaHSO3
(3)SO2中S元素化合价为＋4价，化合价能升高，会被氧化为＋6价，说明具有还原性 ①②
(4)5SO2+2Mn+2H2O===5S＋2Mn2＋＋4H＋ 还原剂实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
实验目的
1．用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和S。
2．熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。
实验用品
器材：天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台(带铁圈)、陶土网、酒精灯、火柴。
试剂：粗盐、蒸馏水、0.1 mol·L－1 BaCl2溶液、20% NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6 mol·L－1盐酸、pH试纸。
实验过程和结论
1．溶解：用天平称取5.0 g粗盐，放入100 mL烧杯中，然后加入20 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使粗盐全部溶解，得到粗盐水。
2．除S：向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液(约2～3 mL)，使S与Ba2＋完全反应生成BaSO4沉淀，将烧杯静置。
3．检验S是否沉淀完全：
操作 现象 结论
静置后，沿烧杯壁向上层清液中继续滴加2～3滴BaCl2溶液 若溶液不出现浑浊 则表明S已沉淀完全
若出现浑浊 则应继续滴加BaCl2溶液，直至S沉淀完全
4.除Mg2＋、Ca2＋及过量的Ba2＋：向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液(约0.25 mL)，使Mg2＋与OH－完全反应生成Mg(OH)2沉淀；然后滴加过量的饱和Na2CO3溶液(2～3 mL)，使Ca2＋、Ba2＋与CO_(3)^(2-)完全反应生成沉淀。
5．检验Mg2＋、Ca2＋和Ba2＋是否沉淀完全：用与第3步类似的方法分别检验。
6．过滤：将烧杯静置，然后过滤，除去生成的沉淀和不溶性杂质。
7．除过量的OH－与C：向所得滤液中滴加盐酸，用玻璃棒搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸检验，使滤液呈中性或微酸性。
8．蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
9．冷却：用坩埚钳将蒸发皿夹持到陶土网上冷却，得到去除了杂质离子的精盐。
问题和讨论
1．本实验中加入试剂的顺序是什么？按照其他顺序加入试剂能否达到同样的目的？
2．为什么每次所加的试剂都要略微过量？第7步加入盐酸的目的是什么？
3．第6步和第7步的操作顺序能否颠倒？为什么？
归纳总结
粗盐精制的过程
1．图示：
2．除杂试剂顺序：
(1)BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl；
(2)NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl；
(3)BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl。
练习与应用
1．日常生活中的食盐是白色的细小晶体，它是由粗盐经过提纯，研细得到的。在“粗盐提纯”的实验中，下列做法正确的是( )
A．把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热
B．开始析出晶体后用玻璃棒搅拌
C．加入试剂的顺序为Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl
D．用过滤法除去粗盐中的泥沙
2．现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合溶液，选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或固体，从而实现Cl－、SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)的相互分离。
写出相应的实验过程：
实验操作 实验现象 实验目的
3.某溶液中含有硫酸镁和硫酸钠两种溶质，选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固体分离出来，设计实验流程如下：
(1)欲证明滤液中存在S、C，选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的________，发现有气泡生成，再向其中加入________溶液，出现白色沉淀，则可证明S、C均存在。
(2)如何洗涤碳酸镁沉淀？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如何检验碳酸镁沉淀是否洗涤干净？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．A、B是两种有刺激性气味的气体。试根据下列实验事实填空。
(1)写出A～F各物质的化学式：
A__________，B__________，C________________________________________________________________________，
D__________，E__________，F________________________________________________________________________。
(2)写出A、B跟水反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子
问题和讨论
1．提示：本实验中加入试剂的顺序是BaCl2溶液→NaOH溶液→饱和Na2CO3溶液→盐酸；试剂顺序还可以是BaCl2溶液→饱和Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸或NaOH溶液→BaCl2溶液→饱和Na2CO3溶液→盐酸。
2．提示：所加的试剂都要略微过量可以保证离子沉淀完全；加入盐酸的目的是除去过量的OH－与C。
3．提示：不能。若颠倒，加入盐酸时沉淀Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3会重新溶解，再次引入杂质。
练习与应用
1．答案：D
2．提示：
实验操作 实验现象 实验目的
加入过量的BaCl2溶液，过滤 产生白色沉淀 将S转化为BaSO4沉淀
加入过量的AgNO3溶液，过滤 产生白色沉淀 将Cl－转化为AgCl沉淀
加入过量的Na2CO3溶液，过滤 产生白色沉淀 将过量的Ba2＋、Ag＋转化为BaCO3、Ag2CO3沉淀
在所得的溶液中加入适量的硝酸 溶液中有气泡产生 将Na2CO3转化为NaNO3
将NaNO3溶液蒸发、冷却、结晶、过滤 — 得到NaNO3固体
3.解析：(1)熟悉C、S检验所用的试剂和加入的先后顺序。常用含有H＋的酸来检验C，常用含有Ba2＋的可溶性钡盐检验S。因C可与Ba2＋反应生成碳酸钡沉淀，干扰S的检验，故在检验S之前应先检验C，并将其除去。
(3)检验沉淀是否洗净时，实际上是检验最后一次洗涤液是否含有母液中的溶质离子，此题可通过检验最后一次洗涤液中是否含有S达到目的。
答案：(1)稀盐酸 氯化钡(答案合理均可)
(2)沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水自然流下，重复2～3次
(3)取少量最后一次洗涤液，滴加稀盐酸和氯化钡溶液。若有沉淀生成则说明没有洗涤干净；反之，已洗涤干净(答案合理均可)
4．解析：由框图中A、B两种气体等物质的量加入H2O中，生成含C、D的无色溶液，滴入Ba(OH)2溶液生成沉淀F和溶液D，D中滴入AgNO3溶液中有沉淀G，可知溶液C、D中含有S、Cl－。气体B通入到Ba(OH)2溶液中有沉淀生成，且B是有刺激性气味的气体，可知B为SO2，则A为Cl2。
答案：(1)Cl2 SO2 H2SO4 HCl BaSO3 BaSO4
(2)Cl2+SO2+2H2O===4H++S＋2Cl－实验活动5 不同价态含硫物质的转化
实验目的
1．通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。
2．应用氧化还原反应原理实现不同价态含硫物质的转化。
实验用品
器材：试管、天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、陶土网、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴
试剂：浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、H2SO3溶液、品红溶液。
实验过程和结论
1．S2－的还原性
在两支试管中加入1 mL Na2S溶液，向其中边振荡边滴加下列试剂，用浸NaOH溶液的棉团分别塞住两个试管口。
试剂 现象 结论
H2SO3溶液 试管中____________ Na2S作________被________；H2SO3作______，被______________
酸性KMnO4溶液 酸性KMnO4溶液的________，试管中__________________ Na2S被__________
写出反应的离子方程式：
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________。
2．浓硫酸的氧化性
按照如图所示连接仪器装置，向试管中加入1 mL浓硫酸和一小块铜片，塞上带导管的单孔橡胶塞，加热。
(1)现象：铜片表面有________产生；品红溶液逐渐________；反应试管的底部有________生成。
(2)结论：浓硫酸具有________性，能氧化不活泼金属，还原产物一般为____________。
(3)反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
3．单质硫的氧化性
将0.5 g硫粉和1.0 g铁粉均匀混合，放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端，当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒。
(1)现象：混合物保持红热，冷却后得到________色固体。
(2)结论：硫单质具有________性，能与金属发生反应生成硫化物。
(3)反应的化学方程式：_____________________________________。
问题和讨论
1．在上述实验中，含硫物质中硫元素的价态发生了怎样的变化？
2．铁粉与硫粉在空气中混合燃烧时，可能发生哪些化学反应？
3．实验中都用到了浸NaOH溶液的棉团，它的作用是什么？
4．设计实验实现硫元素的价态＋4→＋6的变化的实验方案，写出反应原理及必要的实验操作、现象。
练习与应用
下图表示物质A～F之间的转化关系，其中A为黄色固体物质，B、C为无色溶液，D为气体，E、F为白色沉淀。请填写下列各空：
(1)已知A～F均包含同一种元素，写出各物质的化学式：
A为______________，B为_____________________________________，
C为______________，D为__________________________________________，
E为______________，F为______________________________________________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
B→A：__________________________________________。
B→C：____________________________________________。
(3)写出C→F的离子方程式：________________________________________
___________________________________________。
(4)在A～F六种物质中，既有氧化性又有还原性的是(填字母代号)________。
实验活动5 不同价态含硫物质的转化
实验过程和结论
1．产生淡黄色沉淀 还原剂 氧化 氧化剂 还原
紫红色褪去 产生淡黄色沉淀 氧化
(1)2S2－＋H2SO3＋4H＋===3S↓＋3H2O
(2)5 S2－+2 Mn＋16H＋===5S↓＋8H2O＋2Mn2＋
2．(1)气泡 褪色 白色固体 (2)强氧化 SO2
(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
3．(1)黑 (2)氧化 (3)Fe＋SFeS
问题和讨论
1．提示：上述实验中，含硫物质中硫元素的价态的变化分别是①－2→0，＋4→0，②－2→0，③＋6→＋4，④0→－2。
2．提示：Fe＋SFeS，S＋O2SO2，
3Fe＋2O2Fe3O4。
3．提示：NaOH溶液可以与H2S、SO2反应，故浸NaOH溶液的棉团的作用是吸收尾气(H2S、SO2)，防止污染空气。
4．提示：原理：SO2+Br2+2H2O===S＋2Br－＋4H＋(或5SO2+2Mn+2H2O===5S＋2Mn2＋＋4H＋)；
操作：向盛有溴水(或酸性高锰酸钾溶液)的试管中通入SO2气体；
现象：溶液的颜色褪去。
练习与应用
答案：(1)S H2SO3 H2SO4 SO2 BaSO3 BaSO4
(2)H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O
H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl
(3)S＋Ba2＋===BaSO4↓
(4)ABDE
