课件64张PPT。第二节 氮及其化合物
第1课时
氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮一、氮气与氮的固定
1.氮气
(1)氮元素的存在
①氮原子的结构
原子结构示意图: ________,一般通过___________与
其他原子结合。共用电子对②自然界中,氮元素主要以氮气的形式存在于空气中,(2)氮气的物理性质无色无味难(3)氮气的化学性质
氮气的化学性质_____,通常很难与其他物质发生化学
反应。
①还原性
_________________稳定N2+O2 2NO②氧化性
a.N2与H2反应生成NH3,反应的化学方程式为
_____________________。
b.在点燃条件下与金属镁反应,化学方程式为
___________________?N2+3H2 2NH3N2+3Mg Mg3N2【情境·思考】
氮气保护技术通常应用于珍贵文物的保存和保护,国内外不乏先例。美国的《独立宣言》就密封在氮气环境中;中国博物馆和中南海毛主席故居纪念馆也是应用氮气保护法;北京房山云居寺“99石经回藏”也是氮气保护的成功典范。为什么氮气可以作为保护气? 提示:氮气性质稳定,常温下不与物质发生反应,故可作保护气。2. 氮的固定
(1)含义:将大气中_______的氮转化为___________的
过程叫做氮的固定。
(2)分类:游离态含氮化合物【巧判断】
(1)氮的固定中氮元素一定被氧化。 ( )
提示:×。人工固氮合成氨反应中氮元素被还原。(2)雷雨天含氮物质发生的反应都属于氮的固定。
( )
提示:×。雷雨天只有反应N2+O2 2NO属于氮的固
定。3.自然界中氮的循环二、NO和NO2
1. 物理性质无色无味不红棕色刺激性易2.化学性质
(1)实验探究:无明显现象无色气体变红棕色红棕色变为无色(2)结论:在一定条件下,NO与NO2可以相互转化,反应的
化学方程式为
①NO→NO2: ______________;
②NO2→NO: ____________________(工业制取硝酸)。2NO+O2====2NO23NO2+H2O====2HNO3+NO【微思考】
(1)NO和NO2分别采用什么方法收集?说明原因。
提示:常温下NO能与O2反应,只能用排水法收集;NO2能与水反应生成NO,故只能用排空气法收集。(2)NO2转化为NO的变化中,NO2只能作氧化剂吗?
提示:NO2与水反应转化为NO的同时生成HNO3,NO2既作氧化剂又作还原剂。【情境·思考】
某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加,但树木、灌木、草等植被非常茂密,但很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗?提示:雷雨天时在闪电的作用下,空气中氮气与氧气反应生成NO,然后发生NO→NO2→HNO3,HNO3随雨水进入土壤,为植被提供了丰富的氮肥。知识点 氮的氧化物的性质及有关计算
【重点释疑】
1.NO和NO2性质的对比2.氮的氧化物溶于水的计算
(1)原理
解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理,无论
是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者或三者的
混合气体,反应的实质是3NO2+H2O====2HNO3+NO,2NO+O2 ====2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不能是NO2。(2)方法——加合式法
①NO2和O2混合气体溶于水的计算
由4NO2+O2+2H2O====4HNO3可知:②NO与O2同时通入水中
2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO
总的化学方程式为4NO+3O2+2H2O====4HNO3
可知:③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中:
a.可先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理。
b.也可先将NO2和H2O反应转化为NO,再按4NO+3O2+2H2O ====4HNO3情况处理。【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法
(1)原子守恒法
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O====2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。(2)电子守恒法
NO与O2的混合气体通入水中发生反应:2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO,在这当中,存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲,NO→HNO3,N的化合价升高是由于被O2氧化,因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。【思考·讨论】
(1)要使充满NO2和O2混合气体的试管倒扣水槽中,让水充满试管,必须按什么样的体积比混合?
提示:由3NO2+H2O====2HNO3+NO和2NO+O2====2NO2得4NO2+O2+2H2O====4HNO3,即当NO2和O2的体积比为4∶1时可完全溶于水。(2)将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管,倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体,则原混合气体中O2为多少毫升?提示:①若剩余的是NO,由反应3NO2+H2O====2HNO3+NO,
得NO2体积为2 mL×3=6 mL。则原有O2体积为(10 mL-
6 mL)× =0.8 mL。 ②若剩余的是O2,则有10 mL
-2 mL=8 mL NO2和O2的混合气体按反应4NO2+O2+2H2O
====4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL× =6.4 mL,
O2体积为10 mL-6.4 mL=3.6 mL。 【案例示范】
【典例1】下列对NO、NO2的描述,不正确的是 ( )
A.NO2是红棕色气体,易溶于水,不是酸性氧化物
B.NO可以用排水法收集,但不能由N2和O2直接化合而得到
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物
D.NO、NO2都有毒,且NO是汽车尾气的有害成分之一【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1) N2和O2直接化合得到NO,不能得到NO2。
(2)NO与NO2均不是酸性氧化物。【解析】选B。NO2是红棕色气体,易溶于水,与水发生
反应:3NO2+H2O====2HNO3+NO,由于反应前后元素的化合
价发生了变化,因此NO2不是酸性氧化物,A正确;NO不溶
于水,可以用排水法收集,由于N2性质稳定,室温下不容
易反应,但在放电时可由N2和O2直接化合而得到,B错
误;NO与氧气发生反应会产生NO2;NO2溶于水反应产生硝酸和NO,因此二者在一定条件下可相互转化,且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物,C正确;NO、NO2都有毒,且在汽车发动时,在电火花作用下N2和O2化合产生NO,NO是汽车尾气的有害成分之一,D正确。【易错提醒】(1)NO不能和碱反应,是不成盐化合物;NO2和碱反应化合价发生了变化,所以二者均不是酸性氧化物。
(2)N2和O2反应,不管量和条件如何变化,均只能生成NO。【典例2】(2019·郑州高一检测)将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中,再通入
0.4 mol O2,充分反应后,整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为 ( )
A.1∶2 B.2∶5
C.3∶7 D.无法确定【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)NO2与O2混合物完全溶于水的比值为4∶1。
(2)NO与O2混合物完全溶于水的比值为4∶3。【解析】选C。设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol
NO和(1-a) mol NO2,根据4NO+3O2+2H2O====4HNO3和
4NO2+O2+2H2O====4HNO3可得: 所以a=0.3,
V(NO)∶V(NO2)=3∶7。 【母题追问】(1)1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol,则NO与NO2体积比为多少?提示:1∶9。设n(NO2)=a mol
3NO2+H2O====2HNO3+NO 气体减少
3 mol 1 mol 2 mol
a mol (1-0.4)mol
a=0.9
故NO与NO2体积比为1∶9。(2)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1,试管倒立于盛满水的水槽中,为使整个试管充满水,需通入多少 O2? 提示:0.5。通入的氧气的物质的量为 ×0.5 mol+
mol=0.5 mol。【迁移·应用】
1.科学家研究发现SARS病毒的全部基因组组分都可以在蝙蝠的粪便里找到,且SARS样冠状病毒基因内部多个位点频繁重组。病毒学研究证实,一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是 ( )
A.一氧化氮是一种红棕色的气体
B.常温常压下,一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C.一氧化氮可以由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集【解析】选C。A项,NO是无色气体,NO2是红棕色气体;B
项,NO与O2能直接发生化合反应2NO+O2====2NO2;C项,
N2+O2 2NO;D项,NO不溶于水,可用排水法收集。2.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。试回答下列问题: (1)写出观察到的现象:
①__________________________;?
②__________________________;?
③__________________________。?
(2)最终试管中剩余的气体是________,体积为________。?【解析】通入的O2与NO发生反应生成NO2:2NO+O2====
2NO2,所以看到有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2+H2O====2HNO3+NO。两个反应的总方程式为4NO+3O2+2H2O====4HNO3。气体被消耗,所以看到试管内液面上升;根据总反应方程式可以计算出,氧气全部反应,剩余NO的体积是1.0 mL,NO为无色气体,这是可观察到的第三个现象。答案:(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色 ②试管内液面升高 ③最后试管内剩余一种无色气体 (2)NO 1.0 mL【补偿训练】
将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够长的时间后,试管内气体的体积缩小为原来的一半,则原混合气体中N2和NO2的体积比是 ( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.3∶1【解析】选C。将试管倒立于水中,只有NO2和H2O反应,
生成的NO与不反应的N2为剩余气体。设原气体的体积
为V,NO2的体积为x,根据差量法求解:
3NO2+H2O====2HNO3+NO ΔV减
3 1 2
x 解得:x= V(N2)=V- 故 【素养提升】
中国汽车销量增长幅度很大,同时也带来了空气污染。汽车尾气转化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。(1)汽车尾气的主要污染成分包括哪些?
(2)由图分析写出汽车尾气转化装置里发生的反应?在反应中氮的氧化物分别表现什么性质?
(3)由图可以推出NO和O2必须在催化剂表面才能反应吗?
(4)汽车尾气的排放有哪些危害?【解析】(1)汽油不完全燃烧生成CO,放电条件下氮气
与氧气反应生成NO,部分NO与氧气反应生成NO2,故尾气
的主要污染物为CO、NO2、NO等;(2)由过程图中进出的
物质可知,发生的反应为2NO+O2====2NO2, 2NO2+4CO
4CO2+N2,第一个反应中NO表现还原性,第二个反
应中NO2表现氧化性;(3)NO和O2在空气中就能迅速反应生成NO2;(4)汽车尾气被人吸收造成伤害,排入大气会引起光化学烟雾、硝酸型酸雨等。答案:(1)CO、NO2、NO等 (2)发生的反应为2NO+O2
====2NO2,NO表现还原性;2NO2+4CO 4CO2+N2,NO2表
现氧化性 (3)不对,NO和O2在空气中就能迅速反应生
成NO2 (4)汽车尾气被人吸收造成伤害,排入大气会引
起光化学烟雾、硝酸型酸雨等【课堂回眸】课件101张PPT。第2课时
氨 和 铵 盐 一、氨
1.物理性质无色刺激性小于极易700【情境·思考】
制冷剂为液态,在一定的温度下又可以变为气态,即能够在制冷系统的蒸发器内蒸发并从被冷却物体中吸取热量而汽化,然后在冷凝器内将热量传递给周围介质(水或空气)而变为液体的媒介物。制冷剂的种类很多,空调常用的制冷剂有氨、氟利昂等。氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨作为制冷剂,是利用了它的什么性质?试分析它有什么缺点?
提示:氨气易液化变为液体,且液氨变为气体时会吸收大量的热。缺点是有刺激性气味、有毒、可以燃烧和爆炸。2.化学性质
(1)实验探究:形成红色喷泉,瓶内液体呈红色产生大量白烟氨极易溶于水,水溶液呈碱性氨气与氯化氢气体反应生成白色晶体【微思考】
若将NH3换为NO2,能否形成喷泉?若能形成,则实验后液体能否充满烧瓶?
提示:能形成喷泉,但不能充满烧瓶。NO2易溶于水并与水发生反应:3NO2+H2O====2HNO3+NO,有NO气体产生,故用NO2与H2O做喷泉实验时,液体只能充满烧瓶容积的2/3。(2)氨气的性质氨的催化氧化是工业_______的基础。制硝酸(3)氨水的性质【情境·思考】
管道工人用浓氨水检验氯气管道是否漏气,如果管道某处漏气,会产生白烟,原理是什么?(已知2NH3+3Cl2
====N2+6HCl)氨气遇浓硫酸也会产生白烟吗?提示:若氯气管道漏气,发生反应:2NH3+3Cl2====N2+
6HCl、NH3+HCl====NH4Cl,产生的白烟是固体NH4Cl;不挥发性酸,如H2SO4、H3PO4不能形成蒸气,遇氨气不会产生白烟。二、铵盐
1.用途与物理性质
(1)用途:农业上常用作化肥,如硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵等。
(2)物理性质:易溶于2.化学性质
(1)铵盐的化学性质【易错提醒】并不是所有的铵盐受热分解都产生氨气,如硝酸铵。(2)实验探究试管中有气泡产生,试纸变蓝铵盐与强碱反应生成氨气 +OH- NH3↑+H2O检验铵根离子的存在制取氨【情境·思考】
有一位农民伯伯看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了,就放在太阳下面晒,下午取的时候发现少了许多。请解释相关原因?提示:在太阳光的照射下,碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气,故固体减少。三、氨气的实验室制法【巧判断】
(1)向某溶液中加入稀NaOH溶液,湿润的红色石蕊试纸不
变蓝,则原溶液中一定无 。 ( )
提示:×。某溶液中加入稀NaOH溶液,即使生成NH3·H2O,
没有加热,也不会放出氨气。(2)NH4Cl受热分解,所以可用加热的方法分离NH4Cl和NaCl。 ( )
提示:√。NH4Cl受热分解生成NH3和HCl脱离固体,到达温度低的部位两者再反应生成NH4Cl,达到分离NH4Cl和NaCl的目的。(3)氨气的制备实验中可以采用碱石灰干燥氨气。 ( )
提示:√。氨气溶于水溶液显碱性,不与碱石灰反应,故可用碱石灰干燥氨气。知识点一 喷泉实验
【重点释疑】
1.原理和装置
(1)氨气喷泉实验(2)实验成功的关键——“三要”
①装置气密性——要好。
②烧瓶和气体——要干。
③烧瓶内的氨气——要满。2.喷泉的常见类型3.常见产生喷泉实验的组合【思考·讨论】
喷泉,指由地下喷射出地面的泉水,是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。某同学组装了一套喷泉实验装置(如图所示)。(1)如何操作才能引发该喷泉实验?
提示:打开止水夹,用手(或热毛巾等)焐热烧瓶,氨气受热膨胀,使氨气通过导管与水接触,即产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶,烧瓶内氨气溶于水)(2)某同学做课本中喷泉实验时,打开止水夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内,可并未产生喷泉,试分析实验失误可能的原因是什么?
提示:①装置气密性不好;②收集的NH3纯度较低;③烧瓶不干燥等。【案例示范】
【典例】(2019·岳阳高一检测)物质A是
一种白色晶体,它与浓NaOH溶液共热,放出
无色气体B,用圆底烧瓶收集干燥的气体B。
按如图所示装置仪器,打开止水夹,挤压胶头滴管的胶头
时,可以得到蓝色喷泉。向放出气体B的溶液中加入稀硝
酸酸化,再加入硝酸银溶液,产生白色沉淀。(1)A的化学式是____________。?
(2)可用于除去B中水分的干燥剂是________。收集气体B的方法是_____________。?
(3)溶液显蓝色的原因是____________(用化学用语表示)。?
(4)取实验后烧瓶中的溶液加热,观察到的现象是__
___________________。?【解题指南】解答本题需注意以下三点:
(1)常见气体的溶解性及其水溶液的酸碱性。
(2)形成喷泉的原理及引发喷泉的操作。
(3)掌握氨水的碱性和不稳定性。【解析】(1)由溶液变蓝可知溶液显碱性,B为NH3,由白
色沉淀可知A中含有Cl-,所以A为NH4Cl。(2)NH3为碱性气
体,只能用碱石灰或生石灰、KOH固体等不与氨气反应的
干燥剂干燥。氨气的密度比空气小,应用向下排空气法
收集。(3)氨水中NH3·H2O电离得到 、OH-故溶液显
碱性。(4)氨水不稳定,在加热条件下NH3·H2O分解生成
氨气和水,碱性逐渐减弱,溶液由蓝色又变为紫色。答案:(1)NH4Cl
(2)碱石灰(或答生石灰、KOH固体等任一种不与氨气反
应的干燥剂) 向下排空气法
(3)NH3·H2O +OH-
(4)有刺激性气味气体产生,溶液由蓝色又变为紫色 【母题追问】(1)如何检验生成气体B的成分?
提示:将湿润的红色石蕊试纸粘在玻璃棒的一端,靠近盛有气体B的烧瓶,若试纸变蓝,则B为氨气。
(2)若烧瓶中气体B换为HCl,将会出现什么现象?
提示:挤压胶头滴管的胶头时,可以得到红色喷泉。【迁移·应用】
1.(2019·石家庄高一检测) 如图的装置中,干燥烧瓶中盛有某种气体,烧杯和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.Cl2(饱和食盐水) 无色喷泉
B.NH3(H2O含石蕊) 蓝色喷泉
C.HCl(H2O含石蕊) 红色喷泉
D.CO2(NaOH溶液) 无色喷泉【解析】选A。Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小,无法形成喷泉,A不正确;NH3、HCl极易溶于水,而使烧瓶内压强减小,从而形成喷泉;CO2与NaOH溶液发生反应也会使烧瓶内压强减小形成喷泉。2.喷泉是一种常见的现象,其产生的原因是存在压强差。(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是________。?
A.SO2和H2O B.CO2和NaOH溶液
C.NH3和H2O D.NO和H2O(2)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是________上部烧瓶内气体压强;图Ⅱ是________下部锥形瓶内气体压强(填“增大”或“减小”)。?(3)某学生积极思考喷泉原理的应用,设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,则可能出现的现象为________。?
②在①操作的基础上,打开活塞c,产生的现象是____
____。?【解析】(1)极易溶于水或气体与溶液易发生化学反应可形成图Ⅰ中喷泉,A、C利用气体的溶解性形成喷泉,B中发生化学反应形成喷泉,而D中NO不溶于水,不能形成喷泉;
(2)图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,均产生压强差,形成喷泉,图Ⅰ是减小上部烧瓶内气体压强,而图Ⅱ是增大下部锥形瓶内气体压强;(3)①如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,有氨气的瓶内气压减小,HCl与氨气结合生成氯化铵,则观察到HCl气体进入盛有NH3的烧瓶,产生大量的白烟;
②在①操作的基础上,打开活塞c,瓶内气体减少,外压大于内压,形成喷泉,则现象为①②两烧瓶同时产生喷泉。答案:(1)D
(2)减小 增大
(3)①HCl气体进入盛有NH3的集气瓶,产生大量的白烟
②两烧瓶同时产生喷泉【补偿训练】
1.“氨的喷泉实验”体现了氨的哪些性质 ( )
①还原性 ②极易溶于水 ③有碱性物质生成 ④氧化性 ⑤氨易液化
A.①③⑤ B.②③ C.②③④ D.①②④【解析】选B。“氨的喷泉实验”产生的原因即氨气极易溶于水,酚酞溶液变红(或石蕊溶液变蓝)说明溶液显碱性;元素的化合价未变,故不体现还原性和氧化性;氨没有发生凝聚状态的变化,不体现其易液化的性质,故选B。2.已知NH3和HCl都能用来做喷泉实验。
若在同温同压下用两个相同容积的烧
瓶各收集满NH3和HCl气体,用如图所示
装置进行喷泉实验,则实验停止后,下
列对两个烧瓶内溶液的分析正确的是
(不考虑溶质的扩散) ( )A.溶质的物质的量浓度相同,溶质的质量分数不同
B.溶质的质量分数相同,溶质的物质的量浓度不同
C.溶质的物质的量浓度和溶质的质量分数都不同
D.溶质的物质的量浓度和溶质的质量分数都相同【解析】选A。同温同压下,体积相同的NH3和HCl的物质的量相等,质量不等,最终液体将充满烧瓶,即溶液的体积相等,故烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度相同,溶质的质量分数不同。知识点二 氨气的实验室制法和 的检验
【重点释疑】
1.氨气的实验室制法
(1)反应原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(2)装置:(3)氨气制备实验各部分装置的选择:2.氨气的其他制法3. 的检验方法
(1)原理:(2)方法:【易错提醒】(1)收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。
(2)发生装置的试管口略向下倾斜。
(3)由于氨气的密度比空气小,因此收集氨气时,导管口应插入试管的底部。(4)棉花团上蘸有稀硫酸,既防止空气对流又防止氨气逸出污染空气。
(5)干燥NH3不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。【思考·讨论】
(1)实验室制取氨气时,碱不选用NaOH、KOH,其原因是什么?
提示:消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是NaOH、KOH具有吸湿性,易结块,不利于产生氨气,在加热条件下还会腐蚀试管。(2)某同学根据铵盐受热分解的性质,认为可以采用加热NH4Cl来制备氨气,你怎么看?
提示:不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl,两种气体在试管口遇冷反应又生成NH4Cl,得不到氨气。【案例示范】
【典例】某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是____。?A.将氯化铵固体加热分解
B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C.将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气体装置制取氨气,适宜的装置是________。?(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据,下列性质与收集方法无关的是________________。?
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是_____________,集气的原理是____________。?【思维建模】解答有关气体制备问题的思维流程如下:【解析】(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量;氨气极易溶于水,若用稀溶液制取,产量较少。(2)由所给试剂看,不需要加热条件。
(3)收集气体可采用排空气法(密度与空气有较大差别、气体不能被O2氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。
答案:(1)B (2)C (3)②④
(4)d 利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气, 长管出空气,即可收集氨气 【母题追问】(1)干燥氨气时可以使用什么装置?
提示:干燥氨气时使用固体干燥剂,如碱石灰、氢氧化钠固体等,故仪器为干燥管或U形管。(2)NH3是一种污染性气体,为避免污染空气,实验中多余的NH3应如何进行吸收处理?试画出相应装置图。
提示:NH3是有刺激性气味的气体,多余的NH3要吸收掉以避免污染空气。可采用在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球吸收等方法,但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有:【迁移·应用】
1.(2019·珠海高一检测)关于实验室制取氨气的说法中正确的是 ( )
A.虽然氨水受热分解可产生氨气,在实验室也不能用加热浓氨水的方法制得氨气
B.通常可选择浓硫酸为干燥剂,除去氨气中的水蒸气C.既可用向下排空气法收集NH3,又可用排水法收集NH3
D.用碱石灰代替消石灰与NH4Cl固体加热制取NH3,可使反应速率加快【解析】选D。实验室可用加热浓氨水的方法制得氨气,A错误;氨气与浓硫酸反应,故不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气极易溶于水,故不能用排水法收集NH3,C错误。2.(2019·菏泽高一检测)实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示: (1)实验室用B装置制取氨气,通常使用的药品是________。?
(2)某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计:
①甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3,并用图C装置作为NH3的发生装置。固体NaOH的作用为????__。?②乙同学建议,将实验室制取氨气装置B的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气,并确定不污染环境,请根据其设想回答:若用排空气法收集NH3,请在图D的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置,标出所用的试剂(自选)名称。若用排液取气法收集NH3,可选用的试剂是________(填序号)。?
A.H2O B.浓硫酸 C.CCl4 D.饱和食盐水【解析】(1)利用装置B的特点,需要加热来制取氨气,则可选用NH4Cl和Ca(OH)2固体;(2)①加入NaOH使浓氨水中c(OH-)增大,促进NH3逸出,且NaOH固体溶解放热,降低NH3的溶解度,NH3逸出;②氨气的密度比空气小,所以应该用向下排空气法收集,故瓶口向上来收集时应短进长出,还应注意尾气吸收,氨气易溶于水、浓硫酸、饱和食盐水,故用排液法收集氨气只能选择CCl4。答案:(1)NH4Cl和Ca(OH)2固体 (2)①加入NaOH使浓氨水中c(OH-)增大,促进NH3逸出,NaOH固体溶解放热,使NH3的溶解度降低,NH3逸出
② C【补偿训练】
1.下列制备氨水的实验装置中最合理的是 ( )【解析】选B。制备氨水不需要干燥氨气,A、C选项错误;D选项,不能防止倒吸,错误。2.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是氨气发生装置
B.③是氨气发生装置
C.②是氨气吸收装置
D.④是氨气收集、检验装置【解析】选B。本题通过NH3的制取实验,意在考查学生实验分析、实验评价能力。①装置在管口处又生成NH4Cl,无法制得NH3,A项错误;选用装置③,使用浓氨水与CaO或NaOH作用,可制取NH3,B项正确;②作为NH3的吸收装置,漏斗插入水中,不能防止倒吸,C项错误;利用④收集NH3时,收集气体不纯,D项错误。【素养提升】
氮肥,是指以氮为主要成分,施于土壤可提供植物氮元素的肥料。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种;适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。氮肥按含氮基团可分为铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、氰氨态氮肥等。(1)农用氨水的浓度一般控制在含氮量15%～18%的范围内。氨水的施用原则是“一不离土,二不离水”。不离土就是要深施覆土;不离水就是加水稀释以降低浓度、减少挥发,或结合灌溉施用。农用氨水的使用体现了氨水的哪些性质?(2)硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵是常见的铵态氮肥。碳酸氢铵简称碳铵。它由氨水吸收二氧化碳制成,产品是白色细粒结晶,含氮17%左右,有强烈氨臭味。使用碳酸氢铵时一定要避免太阳光照射,避免高温。其中的原理是什么?写出制备碳酸氢铵的化学方程式。(3)化学氮肥生产的主要原料是合成氨,生产合成氨的哈伯法在德国首先实现工业化,成为氮肥工业的基础,反应的化学方程式是什么?实验室制备氨气的原理是什么?【解析】(1)氨水易挥发,浓度越大挥发性越强;深施覆土、加水稀释以降低浓度都是为了减少挥发。(2)碳酸氢铵受热易分解,故一定要避免太阳光照射,避免高温。(3)考查对反应方程式的识记。答案:(1)氨水的易挥发性 (2)避免碳酸氢铵分解
NH3·H2O+CO2====NH4HCO3
(3)N2+3H2 2NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O【课堂回眸】课件78张PPT。第3课时
硝酸 酸雨及防治 一、硝酸的性质
1.物理性质2.化学性质
(1)酸性:
在水中的电离方程式为_______________。
(2)不稳定性:
浓硝酸见光或受热会发生分解,化学方程式为
___________________________________。HNO3====H++ 4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O【微思考】根据浓硝酸的性质分析浓硝酸应该如何保存?
提示:浓硝酸见光或受热易分解,故浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中,并放置在阴凉处。 (3)强氧化性:
①实验探究:溶液变蓝大量气泡溶液变蓝红棕色NONO2【巧判断】
(1)硝酸的浓度越大,其氧化性越强。 ( )
提示:√。由铜与浓、稀硝酸反应的剧烈程度可知,硝酸的浓度越大氧化性越强。
(2)铜与浓硝酸反应只能生成二氧化氮气体。 ( )
提示:×。铜与浓硝酸反应开始生成NO2气体,但随硝酸浓度减小,会生成NO气体。(3)在铜与硝酸的反应中硝酸只表现氧化性。 ( )
提示:×。铜与硝酸反应中有NO2(或NO)生成,又有硝酸铜生成,硝酸既表现氧化性又表现酸性。 ②强氧化性的表现:写出下列有关反应的化学方程式:
a.与金属反应:
稀硝酸与铜反应:
_____________________________________。
浓硝酸与铜反应:
___________________________________。3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2Ob.与非金属反应:
浓硝酸与红热的C(被氧化为CO2)的反应为
___________________________________________。C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O【情境·思考】某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液显黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。(1)你能帮助该同学解释一下原因吗?
提示:浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色。(2)你能帮助该同学去除硝酸的黄色吗?
提示:向浓硝酸中通入氧气(或空气),发生反应4NO2+O2+2H2O====4HNO3,消除黄色。【情境·思考】
《本草纲目拾遗》记载:(硝酸)西洋人所造,性最猛,能蚀五金。王怡堂先生云:其水至强,五金八石皆能穿滴,惟玻璃可盛。上述描述体现了硝酸的哪些性质呢?
提示:酸性。3.硝酸的用途与工业制法
(1)用途:(2)工业制法:
①工业流程:②写出有关化学方程式:
N2→NH3: ____________________。
NH3→NO: _______________________。
NO→NO2: ______________。
NO2→HNO3: ____________________。N2+3H2 2NH34NH3+5O2 4NO+6H2O2NO+O2====2NO23NO2+H2O====2HNO3+NO二、酸雨及防治
1.SO2与NO2的主要来源、危害和防治2.酸雨
(1)概念:pH<____的降水。正常雨水由于溶解了CO2,其
pH约为5.6。
(2)成因:主要是大气中的___与___溶于水形成的。5.6SO2NO2(3)危害:
①直接损伤农作物、破坏森林和草原,使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。知识点一 硝酸的强氧化性
【重点释疑】
1.规律
(1)硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。
(2)浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO。
(3)还原剂一般被氧化为最高价态。2.表现
(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活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同;③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化,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实例: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-、
等均能被HNO3氧化。【思考·讨论】
(1)少量的Fe与足量稀硝酸反应,Fe被氧化为+2价还是+3价?过量的Fe与稀硝酸反应呢?提示:硝酸的氧化性较强,可将Fe氧化为Fe3+,故少量的Fe与足量稀硝酸反应,Fe被氧化为+3价;由于Fe可与Fe3+生成Fe2+,故过量的Fe与稀硝酸反应得到+2价铁。(2)铜投入稀硫酸中不会溶解,再向溶液中投入KNO3固
体,铜会不会溶解?为什么?
提示:会溶解。由离子方程式8H++2 +3Cu====3Cu2+
+2NO↑+4H2O可知,只要溶液中同时有H+和 ,铜就会
发生反应而溶解。【案例示范】
【典例】某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO设计了实验方案。
(1)甲同学设计如图实验(实验过
程中活塞2为打开状态)。①组装好装置检验气密性后,如何加入稀硝酸?
___________________________。?
②如何控制反应的进行?如何加快反应速率?
___________________________。??
③如何操作验证产生的气体为NO?
___________________________。?(2)乙同学设计了如图所示装置(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。①设计装置A的目的是________________________。?
②装置E和F的作用是________________________。为实现此作用,操作是__________________________。?
③装置D的作用是__________________________。?【解析】(1)①打开活塞1使左右大气相通,加入硝酸时,
液面才能达到液面a处;②关闭或开启活塞1能控制U形
管内产生气体的压强,当关闭活塞1,左侧压强大时能使
铜和稀硝酸分离从而停止反应;加热可加快反应速率;
③一氧化氮是无色气体,如果证明反应产生的气体是一
氧化氮,需要将活塞1打开,将气体放入分液漏斗中,气体在分液漏斗中变为红棕色,则证明反应所产生的气体是一氧化氮。(2)①装置中含有氧气,对NO的检验有干扰,A产生的CO2可以排除装置中的空气;②将注射器F中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO;③氮的氧化物是大气污染物,可以被氢氧化钠溶液吸收,干燥管可以防止倒吸。答案:(1)①打开活塞1,加入稀硝酸至液面a处
②通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行;在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率
③反应开始后,胶塞下方有无色气体生成,打开活塞1,漏斗中有红棕色气体,证明该气体为NO (2)① 产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
②验证NO的生成 将注射器F中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO ③吸收多余的氮氧化物,防止污染空气,防止倒吸【迁移·应用】
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【解析】选D。A.①中的碎玻璃不与浓硝酸反应,但仍
有红棕色气体产生,说明浓硝酸受热分解产生了二氧化
氮和氧气,A正确;B.通过A分析可知,浓硝酸受热可以分
解产生二氧化氮和氧气,所以②中红棕色气体可能来源
于硝酸分解,即不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应,B
正确;C.实验③中木炭没有与浓硝酸接触,浓硝酸没有被加热,生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝
酸蒸气与红热木炭反应或是挥发出的硝酸受热分解,从生成的二氧化氮看,都是来源于HNO3中+5价氮元素,所以红棕色气体是还原产物,C正确;D.由于空气中含有氧气,因此红热的木炭可能与氧气反应产生了CO2,且③中木炭和浓硝酸并没有接触,因此不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应,D错误。【补偿训练】
(2019·浏阳高一检测)下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是 ( )
A.使石蕊试液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2 【解析】选B。在上述反应A、C项中HNO3均表现出酸性。在B、D项中HNO3中氮元素的化合价均降低,表现出氧化性,并且在B项中又有Cu(NO3)2和水生成,说明此反应中HNO3还表现出酸性。【素养提升】
某同学通过查阅资料了解到:硝酸铜[Cu(NO3)2]的无水物和水合物都是蓝色晶体,但性质有很大不同。亮蓝色的无水硝酸铜是易挥发的固体,在真空中升华。请思考由铜粉制备硝酸铜有哪些途径?并评价哪种途径更优? 提示:途径一:3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+
4H2O。
途径二:Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
途径三:2Cu+O2 2CuO,
CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O。
途径三更优。原因是制备等量的Cu(NO3)2消耗的硝酸
最少且无污染性气体产生。知识点二 硝酸与金属反应的有关计算
【重点释疑】
1.硝酸与金属反应的规律
硝酸与金属单质反应时一部分被还原,一部分生成硝酸盐,故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性,但硝酸与金属反应一般不生成H2。(1)硝酸与铜的反应:
在反应中硝酸的作用可用如图表示:可以看出,随HNO3浓度的降低,还原产物会由NO2变为NO。
①由氮原子守恒可知,无论是NO2还是NO,被还原的硝酸
与被还原生成气体的物质的量总是相等的;
②未被还原的 与Cu2+构成Cu(NO3)2, 的物质的量
为Cu2+物质的量的2倍;③运用电子守恒、原子守恒,便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。(2)稀硝酸与铁的反应:
Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ①
3Fe(过量)+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O ②
反应物的量与生成物的关系如图所示:上述反应首先发生反应①,若Fe剩余再发生反应③Fe+
2Fe(NO3)3====3Fe(NO3)2,合并①③即可得反应②。所
以,无论反应①还是反应②,被还原的HNO3皆占参与反
应的HNO3的 。2.金属与硝酸反应常用的计算方法
(1)原子守恒法:HNO3与金属反应时,反应消耗的HNO3中
氮原子的物质的量等于显酸性的HNO3(以硝酸盐的 形
式存在于溶液中)的物质的量与显氧化性的HNO3(以NOx的
形式存在)的物质的量之和。(2)电子守恒法: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。
(3)电荷守恒:HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有:
c( )=c(H+)+n×c(Mn+)(Mn+代表金属离子)。【思考·讨论】
(1)铜与足量稀硝酸反应时,表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比是多少?提示:Cu与稀硝酸反应:3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑
+4H2O。当有8 mol HNO3参加反应时,有2 mol HNO3表现氧化性,6 mol HNO3表现酸性,故表现酸性的HNO3与作氧化剂的HNO3物质的量之比为3∶1。(2)m g Cu与足量的一定浓度的硝酸充分反应,生成V L NO、NO2混合气体(标准状况下),则参加反应的HNO3的物质的量是多少?提示:被还原的硝酸无论生成NO还是NO2,均有氮原子与
被还原HNO3的物质的量相等;未被还原(起酸性作用)的
硝酸等于Cu(NO3)2物质的量的2倍,故参加反应的硝酸的
物质的量为( ) mol。【案例示范】
【典例】(2019·三明高一检测)在标准状况下将
1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L,则混合气体中NO的体积为 ( )
A.112 mL B.1 008 mL C.224 mL D.448 mL【思维建模】解答有关金属与硝酸反应问题的思维流程如下:【解析】选A。混合气体的总物质的量为1.12 L÷
22.4 L·mol-1=0.05 mol,1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol,则NO2的物质的量为(0.05-n1) mol,根据得失电子守恒得3n1+(0.05-n1)×1=0.03×2,解得n1=0.005,V(NO)=0.005 mol
×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL。 【母题追问】(1)上题参加反应的硝酸的物质的量是多少?
提示:0.11 mol。由氮原子守恒知参加反应的硝酸的物质的量n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NOx) =2n(Cu)+n(NOx) =0.03 mol×2+0.05 mol=0.11 mol。(2)上题反应中起酸性作用与作氧化剂的硝酸的物质的量之比是多少?
提示:6∶5。起酸性作用与作氧化剂的硝酸的物质的量之比= 2n[Cu(NO3)2]∶n(NOx) =(0.03×2)mol∶
0.05 mol=6∶5。【规律方法】解答有关金属与硝酸反应的思维流程【迁移·应用】
(2019·汉中高一检测)9.7 g Cu和Zn的合金与足量的
稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下
为2.24 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液的c(H+)=
0.1 mol·L-1,此时溶液中 的浓度为 ( )A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1【解析】选B。n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为
0.1 mol×3=0.3 mol,n(Cu)+n(Zn)=0.3 mol÷2=
0.15 mol,n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]= 0.15 mol,其中所
含n( )=0.3 mol,溶液中c(HNO3)=c(H+)=
0.1 mol·L-1,其中含n( )=0.1 mol,溶液中 的总
浓度为0.4 mol·L-1。【补偿训练】
1.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水,当生成1 mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为 ( )
A. 2 mol B. 1 mol
C. 0.5 mol D. 0.25 mol【解析】选D。反应的方程式可以表达为4Zn+
10HNO3(稀)====4Zn(NO3)2 +NH4NO3+3H2O,所以被还原的
硝酸就是被还原成 的那部分,所以生成1 mol的硝
酸锌,相对应的生成硝酸铵物质的量就是0.25 mol,所
以硝酸被还原的部分就是0.25 mol。2.一定量的Cu和1 mol·L-1的稀硝酸反应,如果 的
浓度下降0.2 mol·L-1,则溶液中c(H+)同时下降(假定
反应前后溶液体积不变) ( )
A.0.2 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.6 mol·L-1 D.0.8 mol·L-1【解析】选D。由Cu与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+
8H++2 ====3Cu2++2NO↑+4H2O可知,当 浓度下降
0.2 mol·L-1时,c(H+)下降0.8 mol·L-1。3.1 L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物质的量浓度分别为0.1 mol·L-1和0.4 mol·L-1。若向该混合液中加入足量的铜粉,则最多能溶解铜粉的质量为 ( )
A.2.4 g B.3.2 g C.6.4 g D.9.6 g【解析】选D。据反应原理写出反应的离子方程式为
3Cu+2 + 8H+====3Cu2++2NO↑+4H2O
0.1 mol 0.9 mol
根据n( )计算溶解铜粉的质量:
m(Cu)= =9.6 g。【课堂回眸】温馨提示：
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课堂检测·素养达标
1. 下列反应起到了固氮作用的是 ( )
A.工业上N2与H2在一定条件下合成NH3
B.NO与O2反应生成NO2
C.NH3被O2氧化成NO和H2O
D.由NH3制备化肥NH4HCO3
【解析】选A。由定义知,氮的固定是将大气中游离态的氮转化成含氮化合物。
2.(教材改编题) 大家在吃薯条等膨化食品时,会发现袋子里东西并不多却鼓鼓囊囊的,袋子里填充的是食品级的氮气而非空气。主要作用有三个方面:①延长食品的保质期;②可以抵御外界潮气的侵入;③保护食品不被压碎。
下列关于N2性质的叙述中错误的是 ( )
A.氮气在氢气中能燃烧
B.氮气既具有氧化性,又具有还原性
C.将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定
D.氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮
【解析】选A。氢气与氮气在高温、高压、催化剂条件下才能反应,A错误;氮气中氮元素的化合价可以升高,也可以降低,故既具有氧化性,又具有还原性,B正确;将空气中的氮气转变成含氮化合物属于氮的固定,C正确;氮气与氧气在放电条件下反应生成NO,D正确。
3.众所周知,一氧化氮是一种大气污染物,是吸烟、汽车尾气及垃圾燃烧等释放出的有害气体,但是这种最常见、最简单的气体小分子在生物体内却是一种重要的信使分子,具有保护心血管、降低血压以及提高性能力的作用。
下列关于NO的说法中错误的是 ( )
A.NO是无色气体
B.NO是汽车尾气的有害成分之一
C.可以用向上排空气法收集NO
D.NO在一定条件下也可作氧化剂
【解析】选C。因NO可与空气中的O2反应生成NO2,故NO不能用排空气法收集,只能用排水法收集。
4.(2019·湛江高一检测) 在NO2被水吸收的反应中,发生还原反应的物质和发生氧化反应的物质的质量比为 ( )
A.3∶1 B.1∶3
C.1∶2 D.2∶1
【解析】选C。3O2+H2O2HO3+O,3 mol NO2中,有2 mol氮的价态升高,1 mol氮的价态降低,所以发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的质量比为1∶2。
5.下列物质之间的转化不能通过一步反应实现的是 ( )
A.N2NO B.N2NO2
C.NONO2 D.NO2NO
【解析】选B。A项,N2+O22NO;C项,2NO+O22NO2;D项,3NO2+H2O2HNO3+NO。
6.溴是深红棕色挥发性液体。在空气中迅速挥发为红棕色气体。易溶于乙醇、乙醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳,可溶于水形成橙黄色溶液。溴的熔点是
-7.2 °C,而沸点是 58.8 °C。同样NO2也为红棕色气体。
某同学拿到一集气瓶红棕色气体,但没有标签,无法直接确定它是什么成分。
(1)你能帮助它利用最简单的方法确定它的成分吗?
提示:由溴的沸点可知,可以采用降温的方法解决,用冷水冷却后,得到深红棕色液体的是溴蒸气,无明显变化的是NO2。
(2)该同学用玻璃片将集气瓶盖好,然后向其中加入少量水,振荡后变为无色,溶液也为无色。则集气瓶内红棕色气体是什么?出现该现象的原因是什么?
提示:NO2。NO2与H2O反应生成无色的NO。
(3)该同学对(2)中集气瓶继续进行操作:轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内,气体又变为红棕色。出现该现象的原因是什么?写出化学方程式。
提示:NO遇空气中的O2,与之发生反应生成红棕色的NO2,化学方程式为2NO+
O22NO2。
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课堂检测·素养达标
1.(2019·唐山高一检测)下列关于氨的叙述中,错误的是 ( )
A.氨易液化,因此可用作制冷剂
B.氨易溶解于水,因此可用来作喷泉实验
C.氨极易溶解于水,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
【解析】选C。氨易液化,常用作制冷剂,A项正确;极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)可作喷泉实验,B项正确;氨水不稳定,受热发生分解反应(NH3·H2ONH3↑+H2O),放出氨气,C项错误;氨水显弱碱性,可使酚酞试剂显红色,D项正确。
【补偿训练】
某同学在实验室中发现了一瓶无色而有刺激性气味的气体,根据气味判断可能是氨气,但不能确定是氨气。下列提供的方法中能帮他检验该气体是否为氨气的是 ( )
A.将湿润的红色石蕊试纸放在打开的瓶口
B.将湿润的蓝色石蕊试纸放在打开的瓶口
C.用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近打开的瓶口
D.将干燥的红色石蕊试纸放在打开的瓶口
【解析】选A。氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的蓝色石蕊试纸不变色;浓硫酸难挥发,遇氨气不产生白烟现象。只有A项能检验氨气。
2.关于铵盐的叙述:①铵盐易溶于水;②铵盐中氮元素均为-3价;③铵盐受热易分解;④铵盐只能跟碱反应,不能跟酸反应;⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是 ( )
A.①②③④⑤ B.①③⑤ C.③④⑤ D.①②④
【解析】选B。铵盐都是易溶于水的晶体,受热易分解,且都能与碱反应生成NH3或NH3·H2O,①、③、⑤正确;NH4NO3中氮元素为-3价、+5价,②错误;NH4HCO3或(NH4)2CO3既可与碱反应,也可与酸反应,④错误。
3.试管中盛有白色晶体,检验它是否是铵盐的方法中不可行的是( )
A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的pH试纸放在试管口
C.加浓氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口
D.加浓氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
【解析】选A。有的铵盐如NH4NO3受热分解不一定生成NH3,有的铵盐如氯化铵分解生成氨气和氯化氢,溶于水显酸性,A项不可行;NH3遇湿润的pH试纸测得其pH大于7,遇浓盐酸生成白烟,使湿润的红色石蕊试纸变蓝。B、C、D项可行。
4.大型影剧院容纳的人数众多,防火安全非常重要,单就幕布而言防火等级分为4个等级。
用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是 ( )
①幕布的着火点升高
②幕布的质量增加
③氯化铵分解吸收热量,降低了温度
④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气
A.①② B.①④ C.③④ D.②④
【解析】选C。氯化铵受热分解,分解时吸收热量,同时产生的气体隔绝了空气,故选C。
5.关于如图进行的实验的说法中正确的是 ( )
A.若甲烧瓶内是氨气,要产生喷泉,则烧杯中溶液一定呈酸性
B.若乙烧瓶内是二氧化碳,烧杯中是碱溶液,用热毛巾焐热烧瓶片刻即可产生喷泉
C.若丙装置中X为HCl,则烧瓶内可产生白雾
D.若丙装置中通入气体为Cl2,则烧瓶内一定无喷泉产生
【解析】选B。因氨气极易溶于水,故烧杯中可以是水,水呈中性,A错误;通过赶出烧瓶中二氧化碳而使NaOH与CO2反应,导致压强减小,引发喷泉,B正确;NH3+HClNH4Cl,产生的是白烟而非白雾,C错误;发生反应:8NH3+3Cl2
6NH4Cl+N2,生成固体NH4Cl,气体体积减小,烧瓶内可能产生喷泉,D错误。
【补偿训练】
某化学实验小组同学利用以下装置探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答:
(1)若用如图装置收集氨气时,应如何操作?并说明理由。
(2)打开如图装置中的止水夹c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨气具有哪些性质?
(3)为防止环境污染,用水吸收多余氨气,请画出装置图。
(4)甲同学设计用水吸收氨气的装置如图,乙同学认为会产生倒吸,他在甲同学的装置中加入了一种液体,就解决了问题,你知道他加入了什么?
【解析】(1)氨气比空气的密度小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入烧瓶底部。
(2)能形成喷泉,证明氨水极易溶于水,酚酞变红,说明水溶液显碱性。
(3)选择装置必须注意:①有利于氨气的吸收;②防止倒吸。
(4)产生倒吸的原因是氨气极易溶于水,产生压强差造成的,将氨气先通入有机溶剂后再与水接触,即可避免倒吸。
答案:(1)关闭止水夹c,打开止水夹a、b,从a处通入氨气
氨气比空气的密度小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入烧瓶底部
(2)极易溶于水;与水反应生成碱
(3)答案合理即可,可如图:
(4)向水中加入一定量的四氯化碳,使氨气经过四氯化碳后再进入水中
6.(2019·厦门高一检测)氨(NH3)是重要的含氮化合物。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三套实验装置:
(1)实验装置和所用药品都正确的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。?
(2)写出实验室制取氨气的化学方程式????????????????????__。?
(3)该实验装置与实验室制备________的装置相同。?
【解析】实验室制取氨气反应的原理是2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,是固体与固体需要加热的反应,故与实验室制取O2的装置相同,制取的氨气应用碱石灰干燥,而不能用浓硫酸干燥。
答案:(1)丙
(2)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
(3)氧气
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课堂检测·素养达标
1.下列因果关系不正确的是 ( )
选项
原因
结果
A
大量植树造林
温室效应
B
SO2和NO2气体的大量排放
酸雨
C
含氮、磷等生活废水的大量排放
水华、赤潮
D
汽车尾气的大量排放
光化学烟雾
【解析】选A。植物光合作用会吸收二氧化碳,大量植树造林不会导致温室效应,A错误;SO2和NO2气体大量排放,最终会转变成硫酸和硝酸,形成酸雨,B正确;氮、磷是植物的营养元素,含氮、磷等生活废水的大量排放,会导致水体富营养化,藻类疯长,引发水华、赤潮,C正确;汽车尾气的大量排放,会产生氮氧化物,从而造成光化学烟雾,D正确。
2.建材厂家常常在铝质材料的表面镀铜,提高材料的美观程度。
某兴趣小组为除去镀在铝表面的铜镀层,可选用的试剂是 ( )
A.稀硝酸 B.浓硝酸 C.稀硫酸 D.浓盐酸
【解析】选B。Al在浓硝酸中钝化,铜与浓硝酸可反应。
3.公元八世纪,阿拉伯炼金术士贾比尔·本·哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸,这是人类关于硝酸最早的记录。
下列关于硝酸的叙述正确的是 ( )
A.NO2溶于水生成硝酸,所以NO2是酸性氧化物
B.硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气
C.浓硝酸见光或受热易分解,必须保存在棕色瓶中
D.硝酸与铜的反应只表现出氧化性
【解析】选C。NO2和硝酸中氮元素的化合价不相等,NO2不是酸性氧化物;硝酸与活泼金属反应时常生成盐和含氮氧化物;浓硝酸见光易分解,应保存在棕色细口瓶中;硝酸与铜反应生成硝酸铜及NO或NO2,硝酸既表现氧化性也表现出酸性。
【补偿训练】
下列对硝酸的认识不正确的是 ( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.金属与硝酸反应一定不产生氢气
D.可用铁或铝质容器盛装浓硝酸
【解析】选B。硝酸是强氧化性酸,且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,A正确;铜不论与浓硝酸还是与稀硝酸反应都不是置换反应,B不正确;因为硝酸是强氧化性酸,金属与硝酸反应均不产生氢气,C正确;铁或铝遇冷的浓硝酸钝化,故可用铁或铝质容器盛装浓硝酸,D正确。
4.已知3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,则下列说法不正确的是 ( )
A.Cu作还原剂,HNO3作氧化剂
B.HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C.每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol的电子转移
D.如果有8 mol HNO3被还原,则生成了2 mol NO
【解析】选D。根据反应知,A项正确;HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性,B项正确;根据双线桥分析,该反应每生成2 mol NO转移6 mol电子,C项正确;HNO3被还原生成NO,若有8 mol HNO3被还原,则生成8 mol NO,D项错误。
5.已知Fe3+溶液为棕黄色,Fe2+溶液为浅绿色,向Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量的稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是 ( )
A.颜色变浅 B.变为红色
C.没有改变 D.变为棕黄色
【解析】选D。Fe(NO3)2溶液中含有N,遇到盐酸提供的H+,就形成一个硝酸溶液环境,该溶液具有强氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+,溶液显棕黄色。
6.某化学小组为了探究铜与硝酸反应的情况,做了以下探究过程。按如图进行反应:
(1)开始反应会出现的现象是__________________________。反应的化学方程式为________________________。?
(2)若铜有剩余,反应将要结束时发生反应的化学方程式是____________。?
(3)待反应停止后,再加入少量质量分数为25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是____________。?
(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜消耗完时,共产生气体5.6 L(标准状况),消耗的硝酸的物质的量是__。?
【解析】(1)开始发生反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,溶液逐渐变蓝,有红棕色气体逸出。(2)随着反应的进行,硝酸浓度不断减小,故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。(3)加入稀硫酸后,H+与原溶液中的N构成强氧化性的环境,又能与过量的Cu反应,反应的离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。(4)n(NOx)==0.25 mol,故根据氮原子守恒可知,消耗n(HNO3)=2n(Cu)+n(NOx)=2×+0.25 mol=0.65 mol。
答案:(1)溶液逐渐变蓝,有红棕色气体逸出
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)加入稀硫酸后,H+与原溶液中的N构成强氧化性的环境,又能与过量的Cu反应,反应的离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
(4)0.65 mol
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课时素养评价 二
硫酸 硫酸根离子的检验
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分)
1.实验室有两瓶硫酸,分别是浓硫酸和稀硫酸,但由于同学的粗心将标签弄混了,请你帮助该同学选择既简单又可靠的区分方法 ( )
A.与铜片反应
B.与石蕊溶液反应
C.用玻璃棒各蘸少许涂在纸上
D.加入锌片看是否有气体生成
【解析】选C。常温下浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应,都能使石蕊溶液变红无法区别。向两种酸中加入锌片二者都反应:浓硫酸反应产生SO2,稀硫酸产生H2,可以区别,但不是最简单、最好的方法。只有C是利用了浓硫酸有脱水性而稀硫酸没有脱水性来区别,方法简单,所以选择C。
2.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
【解析】选D。粗盐提纯应先过滤得NaCl溶液,再倒入蒸发皿中蒸发结晶得NaCl晶体,A错;蒸发过程中应用玻璃棒搅拌,使滤液受热均匀,防止液体飞溅,B错;除杂加入试剂Na2CO3应在BaCl2之后再加入,C错。
3. (2019·聊城高一检测)浓硫酸有许多重要的性质,在与含有水分的蔗糖作用过程中未表现出的性质是 ( )
A.酸性 B.脱水性
C.吸水性 D.强氧化性
【解析】选A。浓硫酸与含有水分的蔗糖作用的过程中,首先表现出吸水性;放出的热量促使浓硫酸将蔗糖脱水炭化,表现出脱水性;生成的炭又与浓硫酸发生氧化还原反应产生CO2、SO2等气体,使体积迅速膨胀。可见整个过程中浓硫酸未表现酸性。
【补偿训练】
下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)的对应关系正确的是( )
A.在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(难挥发性)
B.在加热条件下铜与浓硫酸反应(强氧化性、酸性)
C.蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(吸水性)
D.浓硫酸可用来干燥某些气体(脱水性)
【解析】选B。在空气中敞口久置浓硫酸,浓硫酸会吸收空气中的水蒸气而使溶液质量增大,表现了吸水性;浓硫酸使蔗糖炭化,表现了脱水性;浓硫酸可干燥某些气体表现了吸水性。
4.(2019·济南高一检测)某溶液中可能含有的阴离子有S、C、Cl-等。为了检验其中是否含有S,除BaCl2溶液外,还需要的溶液是 ( )
A.硫酸 B.盐酸
C.NaOH溶液 D.NaNO3溶液
【解析】选B。检验S时,应先用盐酸酸化,若无明显现象,再用BaCl2溶液检验。
5.有一瓶Na2SO3溶液,由于它可能部分被氧化,某同学进行如下实验:取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,仍有白色沉淀。已知酸性条件下N具有强氧化性,可以氧化含+4价的硫的微粒。对此实验下述结论正确的是 ( )
A.Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化
B.加入Ba(NO3)2溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4
C.加硝酸后的不溶性沉淀一定是BaSO4
D.此实验能确定Na2SO3是否被部分氧化
【解析】选C。硝酸可以将+4价的硫氧化为+6价,加硝酸后的不溶性沉淀一定是BaSO4,但加硝酸之前也有可能是BaSO3,所以该实验不能确定Na2SO3是否被部分氧化。
6.(2019·洛阳高一检测)下列变化的原理相似的是 ( )
①浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小
②二氧化硫和氯气均能使品红溶液褪色
③二氧化硫能使品红溶液、氯水褪色
④常温下浓硫酸用铁制容器存放,加热条件下浓硫酸能与木炭反应
⑤二氧化碳、二氧化硫使澄清石灰水变浑浊
A.只有②③④ B.只有④⑤
C.只有③④⑤ D.全部
【解析】选B。浓硫酸吸水,浓盐酸挥发,导致浓度均减小,二者原理不同,①错误;二氧化硫与品红化合生成无色物质,氯气和水反应生成的次氯酸能氧化品红,二者原理不同,②错误;二氧化硫能还原Cl2,使氯水褪色,二氧化硫与品红化合生成无色物质,褪色原理不同,③错误;浓硫酸能使Fe钝化,加热条件下浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,都体现浓硫酸的强氧化性,④正确;二氧化硫、二氧化碳遇澄清石灰水分别生成亚硫酸钙、碳酸钙沉淀,⑤正确。
7.(2019·滁州高一检测)下列叙述或操作中正确的是 ( )
A.稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿着量筒壁慢慢地注入盛有水的量筒中,并不断搅拌
B.浓硫酸具有氧化性,稀硫酸无氧化性
C.浓硫酸不慎沾到皮肤上,立即用大量水冲洗
D.浓硫酸与铜的反应中,被氧化和被还原物质的物质的量之比为1∶2
【解析】选C。浓硫酸稀释时,不能在量筒中进行;浓硫酸和稀硫酸都有氧化性,只是被还原的元素不同,浓硫酸中是+6价的硫元素,而稀硫酸中是+1价的氢元素;浓硫酸与铜的反应中,被氧化和被还原物质的物质的量之比为1∶1。
8.(2019·南京高一检测)某同学通过查阅得到以下资料:
材料一:BaSO4、BaSO3都难溶于水,BaSO4难溶于强酸,但BaSO3可溶于强酸,故BaSO4作为造影剂用于X射线检查,而BaSO3不能。
材料二:三氯化铁与二氧化硫能发生下列反应:2FeCl3+SO2+2H2OFeCl2+FeSO4+4HCl。
在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入一定量的SO2,有白色沉淀生成,由此得出的结论中正确的是 ( )
A.白色沉淀是BaSO3
B.无法确定白色沉淀的成分
C.白色沉淀是BaSO3和BaSO4的混合物
D.FeCl3被SO2还原为FeCl2
【解析】选D。由题意知BaSO3不能在酸性溶液中存在,而Fe3+可以将SO2氧化为S,自身被还原为Fe2+,故沉淀为BaSO4,故只有D正确。
【互动探究】(1)如何用实验证明三氯化铁与二氧化硫发生了反应?
提示:取少量反应后的溶液于试管中,加足量盐酸酸化,再加少量BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,则说明反应发生了。
(2)如何通过实验进一步验证白色沉淀是否含有BaSO3?
提示:取少量白色沉淀于试管中,加足量盐酸,若白色沉淀不溶解,则说明白色沉淀无BaSO3,若白色沉淀部分或全部溶解且有刺激性气味气体产生,则说明白色沉淀有BaSO3。
【补偿训练】
已知①Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2↑、②Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O。下列说法不正确的是 ( )
A.浓硫酸和稀硫酸均有氧化性,所以硫酸是氧化性酸
B.过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2
C.Zn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4
D.不管是浓硫酸还是稀硫酸,若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等,则生成气体的物质的量相等
【解析】选A。从反应方程式知浓硫酸和稀硫酸均有氧化性,但稀硫酸不是氧化性酸,A项错误;过量的Zn在浓硫酸中反应先生成SO2,硫酸变稀后生成H2,B项正确;Zn与稀硫酸反应,被氧化,氧化产物是ZnSO4,C项正确;Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中,有1 mol H2SO4被还原时分别生成1 mol SO2和1 mol H2,D项正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共22分)
9.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤如图所示。
请回答下列问题:
(1)步骤①和②的操作名称是_________________。?
(2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是?______________________;?
步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了防止_______?__________?
当蒸发皿中有较多量固体出现时,应________,用余热使水分蒸干。?
(3)猜想和验证:
猜想
验证方法
现象
结论
猜想Ⅰ:固体A中含
CaCO3、
MgCO3
取少量固体A于试管中,滴加稀盐酸,并用内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩住试管口
?_____
猜想Ⅰ成立
猜想Ⅱ:
固体A中含
BaCO3
取少量固体A于试管中,先滴加________,再滴加Na2SO4溶液?
有气泡冒出,无白色沉淀
?_____
猜想Ⅲ:最后制得的NaCl晶体中还含有Na2SO4
取少量NaCl晶体于试管中溶解,
______?
?_____
猜想Ⅲ
成立
【解析】(1)由流程图可知,步骤①和②的操作名称是过滤。(2)滴加盐酸至无气泡放出时可判断步骤③加入盐酸是否“适量”。(3)本题主要考查基本实验操作,猜想Ⅰ主要是为了检验碳酸盐,可以加入强酸并将产生的气体通入澄清石灰水来进行检验;猜想Ⅱ是对C、Ba2+的检验;猜想Ⅲ是对S的检验,选用含Ba2+的合适试剂即可。
答案: (1)过滤 (2)滴加盐酸至无气泡产生为止 局部过热,造成溶液飞溅 停止加热(或熄灭酒精灯) (3)有气泡冒出,烧杯内壁变浑浊 稀硝酸(或稀盐酸) 猜想Ⅱ不成立 滴加BaCl2溶液和稀盐酸 有白色沉淀生成
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题7分,共14分)
10.对下列事实的解释正确的是 ( )
A.蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟,说明硫酸与氨气不反应
B.医疗上可用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药,是因为硫酸钡不溶于酸
C.向50 mL 18 mol·L-1的H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量等于0.45 mol
D.常温下,浓硫酸可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硫酸不反应
【解析】选B。氨气与挥发性酸反应可形成白烟,硫酸难挥发,A错误;随着反应的进行,硫酸的浓度降低,稀硫酸不能与铜反应,C错误;常温下浓硫酸使铝钝化(化学变化),形成致密的氧化膜阻碍了反应的继续进行,D错误。
11.(2019·海淀区高一检测)将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成33.6 L气体Y(在标准状况下)。将反应后的溶液稀释到1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,则下列叙述不正确的是( )
A.气体Y是SO2和H2的混合物
B.气体Y中SO2和H2的体积比为4∶1
C.反应中共消耗97.5 g锌
D.反应中共转移3 mol电子
【解析】选B。Zn和浓硫酸反应生成SO2,随着反应的进行,浓硫酸的浓度降低,变成稀硫酸,此时生成H2。反应消耗H2SO4的物质的量为18.5 mol·L-1×0.1 L-0.05 mol·L-1×1 L=1.8 mol,根据得失电子守恒得:
ZnZn2+,SSO2,
2H+H2。
此时生成1.5 mol气体,则转移电子为3 mol,反应掉的Zn为1.5 mol。
m(Zn)=65 g·mol-1×1.5 mol=97.5 g,
n(SO2)=1.85 mol-0.05 mol-1.5 mol=0.3 mol,
n(H2)=1.5 mol-0.3 mol=1.2 mol。
故混合气体中n(SO2)∶n(H2)=0.3 mol∶1.2 mol=1∶4。
二、非选择题(本题包括1小题,共16分)
12.某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时,两位同学提出以下见解:
为了验证甲、乙两同学的判断是否正确,丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X,且该反应装置已略去):
试思考:
(1)乙同学认为反应产生氢气的理由是什么?
(2)丙同学在安装好装置后,必不可少的一步操作是什么?
(3)装置B的作用是什么?加入的试剂是什么?
(4)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是什么?
(5)如果撤去装置B,是否还能判断气体X中含有氢气?
【解析】为确定有SO2产生,可在A中加入品红溶液,然后利用酸性KMnO4溶液将其除去;为确定有H2产生,需用H2还原CuO,检验生成物有H2O,但必须先用装置B中的液体干燥气体。
答案:(1)反应过程中H2SO4被消耗,且有水生成,故硫酸的浓度减小而锌与稀硫酸反应可生成氢气
(2)检验装置气密性 (3)吸收水蒸气 浓硫酸
(4)装置C中黑色粉末变红,装置D中白色粉末变成蓝色
(5)不能;混合气体通过KMnO4溶液时会带出水蒸气,干扰生成水的检验
【补偿训练】
(2019·西安高一检测)工业上制硫酸的设备分为三大部分,一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。如图:
在沸腾炉内FeS2与O2反应,生成SO2;在接触室内有催化剂存在的条件下SO2进一步与O2化合,生成SO3;SO3流经吸收塔时,采用98.3%的浓硫酸吸收,SO3与水化合形成硫酸。为研究吸收SO3应选用的物质,仿照工业上制备硫酸的流程设计了下面的实验装置。
(1)根据上述设计,说明该实验的目的是什么?
(2)写出在沸腾炉内发生反应的化学方程式。
(3)装置甲在本实验中的作用什么?
(4)反应中要求乙反应器内氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右,控制这一比例的实验现象是什么?
(5)实验时发现,丁装置在反应过程中先出现气泡,不久就出现了白雾,而丙装置一直都没有任何现象。据此可得出什么结论?
(6)请就上述实验装置某一方面说说你对该实验装置的评价。
【解析】(1)该实验的目的是比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果。
(2)工业制硫酸,沸腾炉内发生反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。
(3)装置甲的作用:①净化二氧化硫和氧气,吸收水分;②使二氧化硫和氧气充分混合;③通过观察气泡,调节气体的流速。
(4)甲装置中,通氧气气体的导管口产生气泡的速率大约是通二氧化硫导管口的2倍。
(5)丁装置在反应过程中先出现气泡,不久就出现了白雾,说明有水蒸气产生,则水与三氧化硫的反应是放热反应;丙装置一直都没有任何现象,说明浓硫酸吸收的效果比水好。
(6)SO2和SO3都是大气污染物,必须进行尾气吸收。
答案:(1)比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果
(2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(3)①干燥二氧化硫和氧气;②SO2和O2充分混合;③调节气体的流速
(4)甲装置中,通氧气气体的导管口产生气泡的速率大约是SO2导管口的2倍
(5)水与三氧化硫的反应是放热反应;浓硫酸吸收的效果比水好
(6)缺少尾气吸收装置等(合理答案均可)
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课时素养评价 五
氨 和 铵 盐
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.(2019·北京昌平区高一检测)通常情况下,既能用浓硫酸干燥,又能用碱石灰干燥的是 ( )
A.NH3 B.Cl2 C.NO D.HCl
【解析】选C。NH3是碱性气体,只能用碱石灰干燥,Cl2、HCl能与碱石灰反应,只能用浓硫酸干燥,NO既不与浓硫酸反应,又不与碱石灰反应,故选C。
2.爱吃虾的同学经常遇到这样一个问题,买来的虾,闻起来有刺鼻的氨水味,是虾坏了,还是有不良厂商进行药物处理了呢。浙江工业大学食品系丁教授研究结论是海虾的消化道里也能分解出氨。所以吃海鲜要用醋去腥味,其实就是这个道理。
下列关于氨水的说法不正确的是 ( )
A.氨水和液氨不同,氨水是由多种粒子构成的,液氨的组成中只有氨分子
B.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)
C.氨水显弱碱性,故通常保存在金属容器中
D.在1 mol·L-1氨水中,NH3·H2O、N、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1
【解析】选C。氨水是氨气溶于水所得的溶液,是混合物,溶液中有多种粒子,包括NH3·H2O等分子,N、OH-等离子,而液氨是纯净物,组成就是氨分子;当氨溶于水后,大部分氨与水结合,形成NH3·H2O,而NH3·H2O是弱碱,只有少部分电离,电离出N和OH-,因此在氨水中物质的量浓度最大的是NH3·H2O(除水外);氨水对许多金属有腐蚀作用,故一般情况下,氨水存放在陶瓷坛、橡皮袋等里面;根据氮原子守恒有c(NH3·H2O)+c(N)+c(NH3)=1 mol·L-1。
3.下列有关铵盐的叙述说法正确的是 ( )
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.检验铵盐中含有N的操作是取少量铵盐放入试管中,加入稀氢氧化钠溶液,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时,反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
【解析】选C。所有铵盐受热都易分解,但分解不一定产生NH3,氯化铵、碳酸氢铵等分解可生成NH3,NH4NO3分解不产生NH3,A项错误;检验N的操作关键是加入浓NaOH溶液,并加热,如果加入稀NaOH溶液或不加热,可能不放出NH3,B项错误;铵盐和强碱在水溶液中加热条件下反应的实质是N+OH-NH3↑+H2O,C项正确;可用加热法分离氯化铵和某些既不分解、也不升华的物质组成的混合物,但加热时NH4Cl分解生成NH3和HCl,冷却二者又重新化合,该过程为化学变化,不是升华,D项错误。
【补偿训练】
为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是 ( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸
④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤ B.④⑤ C.①③ D.①④⑤
【解析】选B。N检验一般是取少量样品与碱混合于试管中,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,看试纸是否变蓝;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看是否有白烟生成。因此④⑤一定用不到。
4.(2019·北京昌平区高一检测)下列操作能够达到实验目的的是( )
【解析】选D。Cl2、SO2等都能使品红褪色,所以A实验达不到实验目的,故A错误;NO不稳定,遇到空气会被氧化为NO2,所以B实验达不到实验目的,故B错误;干燥的氨气不能使干燥的红色石蕊试纸变蓝,所以C实验达不到实验目的,故C错误;因为氨气极易溶于水,所以采用防倒吸装置,故D正确。
5.(2019·厦门高一检测)某同学探究氨和铵盐的性质,相关实验操作及现象描述正确的是 ( )
A.加热NH4Cl晶体制备氨气
B.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟
C.将浓氨水滴到CaO上,会有氨气生成
D.除去碘中混有的少量氯化铵,可采用升华的方法
【解析】选C。NH4Cl受热分解为NH3和HCl,二者遇冷又会化合生成NH4Cl,A错;浓氨水具有挥发性,但浓硫酸难挥发,故不会发生反应,B错;浓氨水滴到CaO上,CaO与水反应生成Ca(OH)2,放出热量使氨水分解,会有氨气生成,C正确;碘易升华,NH4Cl受热易分解,不能用升华法除NH4Cl,D错。
6.如图利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无明显现象
NH3与浓硫酸不发生反应
C
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是MgCl2溶液
D
干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝色
NH3是一种可溶性碱
【解析】选A。浓盐酸有挥发性,挥发出的HCl气体与NH3反应生成了NH4Cl固体颗粒,A项正确;浓硫酸没有挥发性,不会出现白烟,但是仍然发生反应生成(NH4)2SO4,B项不正确;NH3·H2O能与大多数的金属阳离子反应生成氢氧化物沉淀,C项不正确;NH3溶于水并与水反应生成弱碱NH3·H2O,但NH3本身不是碱,D项不正确。
7.(2019·福州高一检测)同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为 ( )
A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定
【解析】选C。在相同条件下,气体摩尔体积相同,烧瓶的容积相同,根据n=V/Vm知,氨气、NO2的物质的量之比为1∶1,因NO2能与水反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,所以各烧瓶中溶质的物质的量之比为3∶2,做完喷泉实验后,盛放氨气的烧瓶、含NO2的烧瓶中溶液的体积比为3∶2,所以瓶内溶液的物质的量浓度之比为1∶1。
【补偿训练】
1.(2019·三明高一检测)下列化学方程式或离子方程式书写正确的是
( )
A.实验室用氯化铵和熟石灰制氨:N+OH-NH3↑+H2O
B.NH4HCO3加热分解:N+HCNH3↑+CO2↑+H2O
C.氨气与水反应:NH3+H2ONH3·H2O
D.氨水中加入氯化铁溶液:Fe2++2NH3·H2O2N+Fe(OH)2↓
【解析】选C。A项,该反应属于固体间的加热反应,不能书写相应的离子方程式;B项,NH4HCO3加热分解不能书写离子方程式;C项,氨气与水的反应为可逆反应;D项,向氨水中滴加FeCl3溶液应生成Fe(OH)3沉淀,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O
Fe(OH)3↓+3N。
【易错提醒】涉及氨水的离子方程式书写时的注意事项
(1)氨水作反应物时,用NH3·H2O表示:如C项:NH3·H2O+H+N+H2O。
(2)生成氨水时,若反应物为浓溶液或稀溶液在加热条件下反应用NH3表示,如B项:N+OH-NH3↑+H2O。
(3)生成氨水时,若反应物为稀溶液且不加热,用NH3·H2O表示,如NH4Cl稀溶液与NaOH稀溶液反应:N+OH-NH3·H2O。
2.有以下四种溶液:①NH4Cl,②(NH4)2SO4,③NaCl,④Na2SO4,下列试剂能将它们区别开的是 ( )
A.HCl B.BaCl2
C.NaOH D.Ba(OH)2
【解析】选D。HCl与四种物质都无明显现象;BaCl2与②、④均有白色沉淀生成;NaOH与①、②均能生成刺激性气味气体;Ba(OH)2可区别开四种物质:2NH4Cl
+Ba(OH)22NH3↑+2H2O+BaCl2,(NH4)2SO4+Ba(OH)2BaSO4↓+2NH3↑+2H2O,Na2SO4
+Ba(OH)2BaSO4↓+2NaOH。
3.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中正确的是( )
【解析】选D。A项,NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体,在试管口遇冷又会重新化合生成NH4Cl;B项,向CaO中滴加浓氨水,CaO遇水生成Ca(OH)2,同时放出大量热,使浓氨水分解出氨气,但不能用浓硫酸干燥NH3;C项,固体加热时,试管口应略向下倾斜,防止产生的水蒸气冷凝倒流,损坏试管;D项,浓氨水加热制取并收集NH3的方法和试剂均正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共28分)
8.(14分)利用下图装置(夹持装置略)制取和收集纯净、干燥的氨气,并探究氨气的性质。
(1)关闭装置Ⅰ中的止水夹,向分液漏斗中加适量水,打开活塞,说明Ⅰ气密性良好的现象是_____________________?__。?
(2)利用装置Ⅰ制取氨气,不能选用的试剂为浓氨水和________(填字母)。?
A.氢氧化钠 B.碱石灰
C.硝酸钾 D.生石灰
(3)根据实验要求,仪器连接的顺序(用字母编号表示):a接________、________接________、________接________。?
(4)收集氨气,按如图装置进行NH3性质的探究实验。
①打开旋塞1,B瓶中的现象是________________________________________,原因是________________________________________,稳定后,关闭旋塞1;?
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是_______________________________________
_____________。?
【解析】(1)向烧瓶中加一定量水,没过分液漏斗的下端,关闭止水夹,再加一定量的水,分液漏斗内液面不下降,可说明气密性良好。
(2)实验室为快速制取氨气,可以向浓氨水中加入氢氧化钠、生石灰或碱石灰。
(3)实验室制取纯净、干燥的氨气的装置连接顺序为制气、净化干燥、收集、尾气吸收。
(4)①A容器压强为150 kPa,B容器压强为100 kPa,A容器压强大于B容器,先打开旋塞1,A容器中的氯化氢进入B容器,氨气和氯化氢反应,NH3+HClNH4Cl,生成氯化铵固体小颗粒,所以B瓶中的现象是出现白烟;②氨气、氯化氢为气体,反应生成的氯化铵为固体,压强减小,再打开旋塞2,硝酸银溶液倒吸入B瓶中,生成氯化银白色沉淀。
答案:(1)分液漏斗内液面不再下降 (2)C (3)b c e f d (4)①产生白色的烟 氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒,NH3+HClNH4Cl,氯化铵小颗粒形成白烟(提示:A中气体压强大于B中)
②烧杯中的硝酸银溶液会倒吸入B瓶中,B瓶中生成白色沉淀
9.(14分)某兴趣小组周末去游乐园游玩,被游乐园中心美丽的喷泉吸引,联系到课堂中学习的氨气的性质,产生了探究喷泉产生原因的浓厚兴趣。该小组在实验室设计了如下3个装置。
(1)图1为实验室制取氨气的实验装置。
利用图1中的A装置还可制备哪些气体?写出反应的化学方程式。
(2)一位学生用制得的氨气,按图2装置进行喷泉实验,烧瓶已充满干燥的氨气,引发喷泉实验的操作是什么?
(3)另一学生积极思考产生喷泉的其他方法,设计了图3装置。首先在锥形瓶中分别加入足量的下列物质,反应后产生喷泉的是哪组?
A.CaCO3粉末和浓盐酸
B.NH4HCO3溶液与稀NaOH溶液
C.HCl和AgNO3溶液
D.HCl和酚酞溶液
【解析】(1)采用的是固+固混合加热制气的方法,故用氯化铵和氢氧化钙固体混合加热制NH3,反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。用该制气装置还可以制备O2。(2)打开橡皮管的夹子,挤压胶头滴管的胶头,使少量的水进入烧瓶,由于氨气易溶于水,使烧瓶中的气体压强减小,引发喷泉。
(3)图3是利用反应生成大量的气体,由气体自身产生的压强将液体压上去而产生喷泉,故A可以。
答案:(1)O2 2KClO32KCl+3O2↑(合理即可)
(2)打开橡皮管的夹子,挤压胶头滴管的胶头,使少量的水进入烧瓶 (3)A
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
10.(2019·咸宁高一检测)有关氨气的实验较多,下面对这些实验的实验原理分析正确的是 ( )
A.氨气极易溶于水的性质可以解释氨气的喷泉实验
B.氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验
C.铵盐的水溶性大是实验室中用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物制取氨气的原因
D.NH3·H2O的热不稳定性可以解释液氨用作制冷剂
【解析】选A。B项氨气与氯化氢的反应不是氧化还原反应;C项铵盐的水溶性与制氨气无关;D项液氨用作制冷剂是利用氨的易液化的性质,故B、C、D选项均错误,A项正确。
【补偿训练】
(2019·大连高一检测)探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ( )
A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水
B.氨水中滴加酚酞试剂溶液变红,说明NH3·H2O为弱碱
C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热不稳定
D.将红热的铂丝伸入如图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,不能说明氨气的氧化产物为NO2
【解析】选B。氨气极易溶于水,使试管内压强迅速降低,液体迅速充满试管,A正确;氨水中滴加酚酞试剂溶液变红,只能说明氨水显碱性,不能说明NH3·H2O碱性的强弱,B错误;加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热分解,不稳定,C正确;氨气催化氧化生成一氧化氮,一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮,D正确。
11.NH3是一种重要的化工原料。生活中的合成纤维、塑料、染料的生产会应用到氨气。氨气还可以制备一系列无机物质(如图)。下列说法正确的是( )
A.NH4Cl和NaHCO3都是常用的化肥
B.NH4Cl和Na2CO3受热时都易分解
C.NH3具有还原性
D.上述转化关系中只有2个氧化还原反应
【解析】选C。NH4Cl是常用化肥,而NaHCO3为小苏打,不能用作化肥,A错误;Na2CO3受热不易分解,B错误; NH3能发生催化氧化反应,故氨气具有还原性,C正确;上述转化关系中有3个氧化还原反应:NH3NONO2HNO3,D错误。
【互动探究】(1)上题转化关系中生成1 mol NO时,转移________ mol电子。?
提示:5。NH3NO中氮的化合价由-3价变成+2价,变化5价,故生成1 mol NO时,转移5 mol电子。
(2)写出NH3生成NaHCO3的化学方程式。
提示:NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3+NH4Cl。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
12.(2019·西安高一检测)某课外活动小组欲利用CuO与NH3的反应研究NH3的某种性质并测定其组成,设计了如图实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为________;仪器b中可选择的试剂为________________。?
(2)实验室中,利用装置A,还可制取的无色气体是________(填字母)。?
A.Cl2 B.O2 C.CO2 D.NO2
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色粉末,量气管有无色无味的气体产生,上述现象证明NH3具有________性,写出相应的化学方程式: _________
___________?__。?
(4)E装置中浓硫酸的作用:____________________。?
(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作:____________。?
(6)实验完毕,若测得干燥管D增重m g,装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢的原子个数比值为________(用含m、n字母的代数式表示)。?
【解析】(1)装置中仪器a为分液漏斗;仪器b是利用分液漏斗中滴入的浓氨水使b中的固体溶解放热促进一水合氨分解生成氨气,氢氧化钠固体、氧化钙固体、碱石灰固体等均可。
(2)制备氯气需要加热,且氯气为黄绿色气体,A不符合;可以制备O2,利用固体过氧化钠和水的反应,B符合;可以制备CO2气体,利用稀盐酸和大理石的反应,C符合;NO2是红棕色气体,D不符合。
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色粉末,量气管有无色无味的气体产生,说明氨气和氧化铜反应生成铜、氮气和水,氨气被氧化铜氧化表现还原性,结合原子守恒配平写出化学方程式:3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2。
(4)依据流程分析,E中浓硫酸吸收过量的氨气,阻止F中水蒸气进入D影响实验效果。
(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作是慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平,保持压强平衡再读数。
(6)干燥管D增重m g,则水的物质的量=,装置F测得气体(N2)的体积为n L(已折算成标准状况),物质的量=,依据元素守恒得到氮原子和氢原子物质的量之比=(×2)∶(×2)=,则氨分子中氮、氢的原子个数比为。
答案:(1)分液漏斗 生石灰(或氢氧化钠固体或碱石灰)
(2)B、C (3)还原 3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2
(4)吸收未反应的氨气,阻止F中水蒸气进入D
(5)慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平
(6)
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课时素养评价 六
硝酸 酸雨及防治
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。
下列环境问题与产生的主要原因不相符的是 ( )
①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的
②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的
④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的
A.只有①② B.只有②③
C.全部 D.只有②
【解析】选D。“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。
2.某化学兴趣小组对2018年雅加达亚运会的金牌中金属的成分提出猜想:甲认为该金属是由纯金制成的;乙认为该金属是由金银合金制成的;丙认为该金属是由黄铜(铜锌合金)制成的。
为了验证他们的猜想,取制造这种金牌的材质粉末少量进行实验,加入下面一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误,该试剂应是 ( )
A.硫酸铜溶液 B.盐酸
C.稀硝酸 D.硝酸银溶液
【解析】选C。稀硝酸可以溶解Cu、Ag、Zn,但不与Au反应,因此可根据金属粉末的变化来判断,若不溶解则甲正确,若部分溶解则乙正确,若全部溶解则丙正确。
3.下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是 ( )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性
【解析】选D。A项,浓硝酸因有酸性而使紫色石蕊溶液变红色,又因浓硝酸的强氧化性而使其褪色;B项,因稀硝酸有强氧化性,与铁反应不产生H2;C项,因浓硝酸不稳定,光照或受热易分解,因此应用棕色瓶盛装,避光保存;D项,稀硝酸与氢氧化亚铁反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,表现了硝酸的酸性和强氧化性。
【易错提醒】
(1)硝酸与金属反应无H2生成。
(2)硝酸与金属、FeO、Fe(OH)2、Fe3O4、Na2SO3、Na2S等反应不仅表现酸性,还表现强氧化性;硝酸与碳等非金属单质、HI、HBr、H2S 、SO2等还原性物质反应时,只表现其氧化性。
(3)在酸性溶液中,N能将Fe2+、Br-、I-、S2-、S等氧化,而不能大量共存。
(4)稀硝酸与铁反应时,当HNO3过量时,产物为Fe(NO3)3;当Fe过量时,产物为Fe(NO3)2;
当Fe与HNO3恰好耗尽时,产物可能是Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或Fe(NO3)3与Fe(NO3)2的混合物。
4.碳与浓硝酸共热,产生的气体分为两份,第一份气体先通入适量蒸馏水中再通入石灰水中;第二份气体直接通入石灰水中,则石灰水的变化可能是( )
A.第一份不变浑浊;第二份变乳白色
B.第一份变乳白色;第二份不变浑浊
C.第一份变乳白色;第二份变乳白色
D.第一份不变浑浊;第二份不变浑浊
【解析】选B。碳与浓硝酸共热,产生NO2和CO2的混合气体,第一份气体先通入适量蒸馏水中,NO2与水反应生成硝酸和NO,NO和剩余气体(CO2)通入石灰水中,石灰水变乳白色浑浊;第二份气体直接通入石灰水中,NO2与水反应生成硝酸,石灰水不变浑浊。
5.硝酸甘油又称硝化甘油、三硝酸甘油酯,用作血管扩张药,治疗心绞痛。硝酸与醇发生酯化反应,即可制得硝化甘油。
下列关于硝酸的说法中正确的是 ( )
A.硝酸电离出的H+能被Zn还原成H2
B.常温下,向浓硝酸中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体
C.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,可在管口观察到红棕色气体
D.过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈红色
【解析】选C。A项,硝酸具有强氧化性,与Zn反应生成含氮氧化物等,不能生成H2;B项,Fe被浓硝酸钝化,阻止进一步反应;C项,稀硫酸电离出H+,N在酸性条件下具有强氧化性,被Fe2+还原为NO,试管口遇O2生成红棕色的NO2,正确;D项,过量的Fe粉中加入稀硝酸,生成的Fe2+与KSCN溶液不反应。
6.一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应,在相同条件下用排水法收集反应产生的气体,下列叙述正确的是 ( )
A.硝酸浓度越大,硝酸被还原之后的生成物的价态越低,对应的硝酸的氧化性越弱
B.硝酸浓度不同,生成Cu(NO3)2的物质的量不同
C.硝酸浓度越大,产生的气体越少
D.两者用排水法收集到的气体体积相等
【解析】选D。硝酸的浓度越大氧化性越强,与产物的价态无关,故A错误;等量的Cu与酸反应,生成Cu(NO3)2的物质的量相同,故B错误;等量的Cu与酸反应,浓硝酸反应生成气体多,故C错误;因3NO2+H2O2HNO3+NO,最终收集气体均为NO,由电子守恒可知,收集NO的体积相等,故D正确。
7.(2019·怀安高一检测)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是 ( )
A.前者基本没有改变,后者变棕黄色
B.前者变棕黄色,后者也变棕黄色
C.前者变棕黄色,后者基本没有改变
D.前者、后者都基本没有改变
【解析】选C。Fe2+和N、S在溶液中可以大量共存,但加入盐酸后,N在酸性条件下表现出强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。S与H+在水溶液中不能结合成浓硫酸,不能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液颜色基本没变。
【易错提醒】
本题容易错选D,原因是忽视了Fe(NO3)2中存在N,在酸性条件下表现强氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,从而使溶液变为棕黄色;本题也容易错选B,原因是错误认为加入HCl后,H+物质的量浓度增大,H+和S会结合成浓硫酸,从而把Fe2+氧化为Fe3+,也使溶液变为棕黄色。
8.2019年两会期间全国人大代表就关于对危废实施负面清单管理,加强有价金属元素资源综合利用,实现高质量发展提出了自己的看法。工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜。为节约原料和防污染,宜采取的方法是 ( )
A. Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2
B. CuCuOCu(NO3)2
C. CuCuSO4Cu(NO3)2
D. Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2
【解析】选B。稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO,NO是有毒气体,会污染大气,A错误;铜与氧气反应生成CuO,CuO与稀硝酸反应生成硝酸铜,生成相同的量的硝酸铜,反应消耗硝酸最少,且没有生成污染性气体,B正确;铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,二氧化硫有毒,属于污染性气体,C错误;浓硝酸与铜反应生成硝酸铜和二氧化氮,二氧化氮是有毒气体,会污染大气,所以不能用浓硝酸与铜反应制备硝酸铜,D错误。
9.(2019·北京朝阳区高一检测)下列各组离子中,能在水溶液中大量共存的是
( )
A. Na+、Ag+、Cl-、C
B. Na+、Mg2+、Cl-、S
C. Fe3+、K+、S、OH-
D. Fe2+、H+、S、N
【解析】选B。A项,Ag+与Cl-、C可以形成AgCl沉淀、Ag2CO3沉淀,该组离子不能在溶液中大量共存,错误; B项,Na+、Mg2+、Cl-、S间既不能形成沉淀也无气体或水产生,该组离子可以在溶液中大量共存,正确;C项,Fe3+与OH-可以形成Fe(OH)3沉淀,该组离子不能在溶液中大量共存,错误;D项,酸性条件下N与Fe2+发生氧化还原反应而不能大量共存,错误。
【补偿训练】
如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L-1的硝酸,加热充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是 ( )
①N ②Fe3+ ③H+ ④NO ⑤NO2
A.① B.①⑤
C.②④⑤ D.①②③⑤
【解析】选B。由于Fe与浓硝酸反应时二者的相对用量不确定,所以H+、Fe3+是否存在是不确定的。即使有少量NO生成,也会被装置内氧气氧化,故只能选N和NO2。
10.(2019·天津静海区高一检测)某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4,向其中加入1.5 mol Fe,充分反应(已知N被还原为NO),最终溶液体积为1 L。下列说法正确的是 ( )
A.所得溶液中c(N)=2.75 mol·L-1
B.所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶2
C.反应后生成NO的体积为33.6 L(标准状况下)
D.所得溶液中的溶质只有FeSO4
【解析】选A。第一步反应:从比例关系来看,只有H+ 完全反应。
Fe + 4H+ +N Fe3+ + NO↑+2H2O
1 4 1 1 1
1.25 mol 5 mol 1.25 mol 1.25 mol 1.25 mol
铁粉剩余1.5 mol-1.25 mol=0.25 mol,硝酸根离子剩余4 mol-1.25 mol=2.75 mol
n(Fe3+)=1.25 mol,V(NO)=n(NO)×Vm=
1.25 mol×22.4 L·mol-1=28 L;
第二步反应:从比例关系来看,铁粉完全反应。
Fe + 2Fe3+ 3Fe2+
1 2 3
0.25 mol 0.5 mol 0.75 mol
铁离子剩余:1.25 mol-0.5 mol=0.75 mol,生成n(Fe2+)=0.75 mol
根据以上分析可知
所得溶液中c(N)==2.75 mol·L-1,故A正确;所得溶液中c(Fe2+)∶
c(Fe3+)=0.75∶0.75=1∶1,故B错误;反应后生成NO的体积为V(NO)=n(NO)×
Vm=1.25 mol×22.4 L·mol-1=28 L(标准状况下),故C错误;反应所得溶液中阳离子为铁离子、亚铁离子和钾离子,阴离子为硫酸根离子和硝酸根离子,故D错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
11.(10分)将红热的黑色固体单质甲投入显黄色的溶液乙中剧烈反应产生混合气体A,A在常温下不与空气作用,有如下变化关系:
试推导:
(1)甲为________,乙为________,丙为________。?
(2)混合气体A为________。?
(3)气体B为________,蓝色溶液C为________。?
(4)甲与乙反应的化学方程式是?______________。?
【解析】由“红热的黑色固体单质”可知甲为单质碳,显黄色的溶液常见的有浓硝酸,C与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O,即混合气体A为CO2、NO2;NO2与H2O反应生成NO和HNO3,CO2与澄清石灰水反应,则气体B为NO,单质丙与硝酸反应生成气体B和蓝色溶液C,蓝色溶液应为Cu(NO3)2溶液,故单质丙为Cu。
答案:(1)C 浓硝酸 Cu (2)NO2、CO2 (3)NO
Cu(NO3)2溶液 (4)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
12.(10分)某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“硝酸与铜反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是________________________________。?
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是________________________________。?
再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是_________________________
________。?
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是________,理由是________________________________________________________。?
方案
反应物
甲
Cu、浓硝酸
乙
Cu、稀硝酸
丙
Cu、O2、稀硝酸
【解析】(1)加入药品之前要检查装置的气密性;(2)加入水后,浓硝酸变稀,与Cu反应变缓,产生NO无色气体;(3)丙方案发生的反应为2Cu+O22CuO,CuO+
2HNO3Cu(NO3)2+H2O,无污染性气体生成,且HNO3只显酸性,耗酸量少。
答案:(1)检查装置气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 反应变慢,气体颜色变淡
(3)丙 耗酸量最少,无污染
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
13.(2019·西安高一检测)下列反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是
( )
A.氧化铝和硝酸 B.少量氧化铁和硝酸
C.硫化氢和硝酸 D.铜和浓硝酸
【解析】选D。HNO3中氮元素价态降低,表现HNO3的氧化性。反应中生成盐,表现出HNO3的酸性。Al2O3与HNO3反应生成Al(NO3)3和水,Fe2O3与HNO3反应生成Fe(NO3)3和水,都只表现HNO3的酸性。Cu与浓硝酸反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,既表现出氧化性又表现出酸性。
14.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列物质①FeCl3,②Fe2O3,③Cu(NO3)2,④KNO3,⑤NaCl,铜粉溶解的是 ( )
A.只有①② B.只有②④
C.只有①②③ D.除⑤之外
【解析】选D。铜粉在稀硫酸中不溶解,加入①②两种物质时,相当于加入了Fe3+,会发生反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,铜粉溶解;当加入③④两种物质时,相当于加入了N,会发生反应3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。因此上述物质中除⑤之外都可使其溶解。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
15.(2019·西安高一检测)有人用如图所示的实验装置探究浓硝酸、稀硝酸分别跟铜片的反应:
(1)实验a中试管上部会看到的现象是?_______________________。?
判断铜被氧化的现象是_______________________。?
(2)实验b中试管上部观察到的现象是?______________________________。?
反应的化学方程式是_______________________。?
(3)除了气体颜色方面的差别外,两实验中还有哪些实验现象有明显差异____________。由此你能得出的结论是____________。?
(4)以前做过浓硫酸跟铜共热的实验,与浓硝酸跟铜反应的实验相比较,浓硝酸的氧化性____________(填“大于”“小于”)浓硫酸。?
【解析】根据气体的颜色变化判断反应产生的气体,由此推出铜与硝酸发生反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+
2NO↑。通过比较反应条件,浓硫酸与Cu反应需加热,而浓硝酸与Cu反应不需要加热,可推出浓硝酸的氧化性比浓硫酸强。
答案:(1)无色气体变红棕色 溶液变蓝色说明铜被氧化为C (2)b中试管上部气体先显淡红棕色后红棕色消失 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,O2+2NO2NO2 (3)反应速率明显不同,实验a中快,实验b中慢 浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强 (4)大于
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课时素养评价 四
氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)
1.下列关于氮气的说法中错误的是 ( )
A.通常情况下N2性质很稳定,所以N2可以在电焊时作保护气
B.N2+O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C.N2在空气中约占质量比的
D.在反应3Mg+N2Mg3N2中N2作氧化剂
【解析】选C。N2很稳定,常用作保护气,但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2,故汽车尾气会造成环境污染,N2在空气中的体积含量约为,N2与金属、H2反应时作氧化剂。
【补偿训练】
下列关于自然界中氮的循环(如下图)的说法不正确的是 ( )
A.氮元素均被氧化
B.工业合成氨属于人工固氮
C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D.碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环
【解析】选A。A项,合成氨反应中,氮元素的化合价降低被还原,错误;B项,工业合成氨属于人工固氮,正确;C项,硝酸盐转化为蛋白质经动物消化使蛋白质转化为氨气和铵盐,实现了含氮无机物和含氮有机物的相互转化,并且碳、氢、氧三种元素也参加了氮的循环,C、D正确。
2.(2019·西安高一检测)2019年3月德国滤清专家曼胡默尔推出一项新技术,用于降低污染严重地区的二氧化氮(NO2)浓度。曼胡默尔进一步开发了该技术并集成了新开发的复合过滤介质。
下列关于氮的氧化物的说法中正确的是 ( )
A.氮的氧化物都是酸性氧化物,都是大气污染物
B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性
C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物
D.只能用排空气法收集NO2
【解析】选D。氮的氧化物均会对大气产生污染,NO、NO2不是酸性氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为最高价,只有氧化性,B项错误;酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物,有些酸性氧化物可与水化合生成酸,反应中中心元素化合价不变,HNO3对应的酸性氧化物是N2O5,C项错误。
【补偿训练】
(2019·武汉高一检测)把少量的NO2气体通入过量的小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是( )
A.O2 B.NO2
C.NO2和O2 D.CO2和NO
【解析】选C。少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者物质的量比为1∶2,同时还有少量水蒸气逸出,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,CO2与过氧化钠反应生成的O2与NO反应生成NO2,O2有剩余,同时逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。
3.(2019·济南高一检测)工业上常用原理:NOx+NH3N2+H2O,使其转化为无毒的N2,现有NO、NO2的混合气体3.0 L,可与3.5 L相同状况的NH3恰好完全反应,全部转化为N2,则在原混合气体中NO和NO2的物质的量之比是
( )
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3
【解析】选D。相同状况下,气体的体积比等于物质的量之比,则3.0 mol NO、NO2混合气体与3.5 mol NH3恰好反应生成N2,设NO为x mol,则NO2为(3-x) mol,由得失电子守恒可知2x+4(3-x)=3×3.5,x=0.75,故原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
4.为了有效实现NO和NO2的相互转化,设计如下实验:按图组装好实验装置,并检查装置气密性,实验前用排水法收集半瓶NO气体。
(1)打开止水夹,推动针筒活塞,使O2进入烧瓶。关上止水夹,观察到什么现象?原因是什么?
(2)然后轻轻摇动烧瓶,烧瓶中观察到什么现象?产生此现象的原因是什么?
(3)若最后烧瓶中充满了水,则原烧瓶中NO与通入氧气的体积之比为多少(同温同压下)? 用化学方程式说明。
【解析】(1)无色的NO能与O2反应产生红棕色的NO2。(2)轻轻摇动烧瓶,使得NO2与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,所以烧瓶中红棕色气体又变为无色,因为烧瓶内气体的量减少,引起烧瓶内气体的压强降低,所以烧杯内的水会倒吸入烧瓶中,使烧瓶中液面上升。(3)发生的反应为①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,联立可得方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3时,完全溶于水
答案:(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色;发生了反应2NO+O22NO2
(2)①烧瓶中红棕色气体又变为无色,
②烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升);发生了反应3NO2+H2O2HNO3+NO
(3)4∶3;发生的反应为①2NO+O22NO2,②3NO2+H2O2HNO3+NO,联立可得方程式:
4NO+3O2+2H2O4HNO3,当NO与氧气的体积之比为4∶3时,完全溶于水
一、选择题(本题包括1小题,共6分)
6.伴随着国六标准的出台,以及最严的监管制度出台,给尾气处理行业带来新的机遇。某汽车生产厂家为汽车装有的一种尾气处理装置使用铂作催化剂,可将CO、NO、NO2和碳氢化合物等转化为无害的物质,有效降低了尾气对环境的危害。
下列有关说法中不正确的是 ( )
A.铂表面被做成蜂窝状更有利于提高催化效果
B.在铂催化下,NO可被CO氧化为N2
C.尾气处理装置使用铂作催化剂可加快CO的氧化
D.碳氢化合物在铂催化下,可直接将CO氧化为CO2
【解析】选B。由题意知铂作催化剂,可加快反应速率;做成蜂窝状增大了接触面积,有利于提高催化效果;CO具有还原性;所以选B。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
7.2019年1月西班牙马德里市议会重新启动了二氧化氮(NO2)高污染议定书。该议定书旨在改善城市的空气质量,从而加强对公民健康的保护,使其免受高污染事件的有害影响,特别是对患有呼吸问题的人和孕妇的有害影响。氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O ①
2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O ②
①在反应①中,氧化剂是哪种物质?在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为多少?
②由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物?解释原因。
(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应得到空气中的成分,从而消除污染,试写出该反应的化学方程式。
【解析】(1)①在反应①中NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是NO2,它们的物质的量之比为1∶1。②二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化,二氧化氮不是酸性氧化物。
(2)根据原子守恒定律结合题目信息可知,NO与CO反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。
答案:(1)①NO2 1∶1
②不是 因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生变化
(2)2NO+2CON2+2CO2
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