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强化点一
强化点二
元素及其化合物的推断题的解题方法
典例1
已知A是一种常见非金属单质,B是氧化物,E是A的氢化物,D是A的最高价氧化物对应的水化物,其转化关系如图所示:
?
(1)若E、D的水溶液均呈酸性,
C是氧化物,试写出反应③的化学方程式
。?
(2)若D是一种难溶于水的物质,试写出反应③的离子方程式:
。?
(3)若E、D水溶液均呈酸性,
C是氧化物,①~④的反应中属于氧化还原反应的是 。?
强化点一
强化点二
解析:(1)从框图中可知单质可被O2氧化,同时E、D的水溶液显酸性,说明A应是S,E是H2S,B是SO2,顺次推知C是SO3,D是H2SO4。
(2)非金属元素最高价氧化物对应水化物难溶于水的只有H2SiO3,则A是Si,B是SiO2,C应是硅酸盐,D是H2SiO3。
(3)当A是S时,①②③均是氧化还原反应。
答案:(1)2SO2+O2
2SO3
(2)SiO2+2OH-==
+H2O
(3)①②③
强化点一
强化点二
解答推断题的突破口
(1)特征现象:
①有颜色的气体:Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)和溴蒸气(红棕色)等。
②有漂白作用的气体:Cl2(潮湿的)、SO2等。
③在空气中点燃后火焰呈淡蓝色的气体:CH4、CO、H2等。
④通常可作为保护气的气体:N2和Ar等。
⑤溶于水显碱性的气体只有NH3。
⑥在空气中迅速由无色变为红棕色的气体只有NO。
⑦可溶于氢氟酸的酸性氧化物只有SiO2。
⑧能与NaOH溶液作用产生H2的非金属单质只有Si。
强化点一
强化点二
强化点一
强化点二
常见气体的实验室制法
典例2
已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜,用下图中的装置可以实现该反应。
强化点一
强化点二
回答下列问题:
(1)A中加入的物质是 ,?
发生反应的化学方程式是 ;?
(2)B中加入的物质是 ,其作用是 ;?
(3)实验时在C中观察到的现象是 ,发生反应的化学方程式是 ;?
(4)实验时在D中观察到的现象是 ,D中收集到的物质是 ,检验该物质的方法和现象是 ????? 。?
强化点一
强化点二
解析:(1)由题中信息知A装置为NH3的制取装置,故A中加入的物质是NH4Cl和Ca(OH)2固体,发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)B装置的作用是干燥NH3,所用药品为碱石灰(或CaO)。
(3)装置C中发生的反应为2NH3+3CuO
N2+3Cu+3H2O,观察到的现象是黑色固体粉末逐渐变红且右管口有水珠出现。
(4)D中冰水的作用是冷却,得到无色液体氨水。若检验NH3:用湿润的红色石蕊试纸,若变蓝则说明NH3的存在。若检验H2O的存在:用无水CuSO4,观察是否变蓝。
强化点一
强化点二
答案:(1)固体NH4Cl和Ca(OH)2
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O(其他合理答案也可)
(2)碱石灰(或CaO) 除去NH3气流中的水蒸气
(3)黑色粉末逐渐变为红色且右管口有水珠出现
2NH3+3CuO
N2+3H2O+3Cu
(4)出现无色液体 氨水 用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝;用无水CuSO4粉末检验,无水CuSO4变蓝
强化点一
强化点二
常见气体的制备
强化点一
强化点二
强化点一
强化点二
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1.M、N、X、Y均为常见的物质,它们之间有如下转化关系(反应条件和其他产物已略去):
下列选项符合的是( )
A.M:N2,X:O2
B.M:Al,X:NaOH
C.M:Fe,X:Cu2+
D.M:Ca(OH)2,X:Na2CO3
解析:A项为氮气的连续氧化,正确;B项,铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠与氢氧化钠不反应,B错误;铁与铜离子反应生成亚铁离子与铜,亚铁离子与铜离子不能继续反应,C错误;D项,Ca(OH)2与Na2CO3反应生成碳酸钙和氢氧化钠,二者不能再与碳酸钠继续反应,D错误。
答案:A
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2.如图是一套检验气体性质的实验装置。根据要求回答下列问题。
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(1)向装置中缓缓通入少量气体X,若关闭活塞K,则品红溶液褪色。据此判断气体X和洗气瓶内的溶液Y可能的组合是 。
(2)若打开活塞K,品红溶液褪色,同时澄清石灰水变浑浊,则判断气体X和洗气瓶内的溶液Y可能的组合是 。?
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解析:(1)当关闭K时,气体X必须经过洗气瓶,A中Cl2被Na2SO3溶液吸收发生反应Cl2+Na2SO3+H2O==Na2SO4+2HCl,不能使品红溶液褪色;B中SO2溶于水生成H2SO3,再和NaHCO3反应生成CO2,不能使品红溶液褪色;C中CO2与Na2SO3不反应,同时CO2也不能使品红溶液褪色;D中HCl和NaHSO3发生如下反应:HCl+NaHSO3==NaCl+
H2O+SO2↑,产生的SO2通入品红溶液中,品红褪色。
(2)当打开K时,气体X不通过洗气瓶直接进入品红溶液中,Cl2、SO2均可使品红溶液褪色,但Cl2不能使澄清石灰水变浑浊,SO2能使澄清石灰水变浑浊。
答案:(1)D (2)B
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3.A是一种酸式盐,它与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,按如图所示装置进行喷泉实验,挤压胶头滴管,可得到蓝色喷泉。若向A中加入稀盐酸,产生的无色气体C能使品红溶液褪色。
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请回答下列问题:
(1)A的化学式为 。?
(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)写出反应A→C的离子方程式: 。?
(4)A与过量NaOH溶液共热反应的离子方程式为 。?
解析:根据无色气体B能使石蕊溶液变蓝色,推知B为NH3;根据无色气体C能使品红溶液褪色,推知C为SO2;因为A为酸式盐,所以进一步推知A为NH4HSO3,NH4HSO3与过量NaOH溶液共热时能发生反应NH4HSO3+2NaOH
Na2SO3+NH3↑+2H2O。
答案:(1)NH4HSO3 (2)碱石灰 向下排空气法
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4.为了验证Cu和浓硫酸反应的产物中有SO2和H2O,选用如图所示仪器(内含物质)组装成实验装置,B中为无水硫酸铜、C中为品红溶液、D中为氢氧化钠溶液。
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(1)如按气流由左向右流向,连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母):a接 , 接 , 接 。?
(2)仪器B、C应有怎样的实验现象才表明已检验出SO2和H2O?B中 ,C中 ;若将B、C装置前后对调,对实验有何影响 ?? 。?
(3)D中氢氧化钠溶液的作用是 。?
(4)写出A中反应的化学方程式 。?
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解析:检验SO2用品红溶液,故检验SO2前先检验H2O,即气体先通过无水硫酸铜,再通过品红溶液;如果B、C装置前后对调,则无法证明是否生成了H2O;SO2有毒,是大气污染物,故需用NaOH溶液除去。
答案:(1)b c(或c b) e d f
(2)白色粉末变蓝 品红溶液褪色 如果C装置放在B之前,则不能检验出反应是否有水生成
(3)吸收多余的SO2,防止污染大气
(4)2H2SO4(浓)+Cu
CuSO4+SO2↑+2H2O
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5.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体,设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应):
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(1)设计装置A的目的是 ,为达此目的应进行的操作是 。?
(2)在(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸,并微热B中试管,观察到装置B中的现象是 ;B中反应的离子方程式是 。?
(3)将注射器F中的空气推入E中,E中的气体变为红棕色,该实验的目的是
。?
(4)D装置的作用是 。?
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解析:(1)因烧瓶中有空气,则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮,利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽,以排除对气体产物观察的干扰;为达到此目的,应进行的操作是使分液漏斗颈上玻璃塞上的凹槽对准小孔,打开K,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K。
(4)NO、NO2都有毒,会污染环境,氮的氧化物能被NaOH溶液吸收,则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物,防止污染空气。
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答案:(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽,以排除对气体产物观察的干扰 使分液漏斗颈上玻璃塞上的凹槽对准小孔并打开下面的活塞,再打开K,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K
(2)铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体仍无色,溶液变为蓝色
(3)验证E中的无色气体为NO
(4)吸收NO、NO2等尾气,防止污染空气第四章测评
(时间:90分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H—1 O—16 S—32 Ba—137
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分。每小题只有1个选项符合题意)
1.下列叙述正确的是( )
A.SO2具有还原性,故可作漂白剂
B.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg
C.浓硝酸中HNO3见光会分解,故有时在实验室看到的浓硝酸呈黄色
D.Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,故在与其他非金属反应的产物中的Fe也显+3价
解析A项,SO2可作漂白剂是因为SO2可与有色物质结合成不稳定的无色物质,并不是因其具有还原性;B项,金属单质Mg的制取应用电解法;D项,Fe与强氧化剂反应得到的产物中铁元素显+3价,与弱氧化剂反应得到的产物中铁元素显+2价,如Fe与S反应生成FeS。
答案C
2.下列有关氨水和氯水的说法正确的是( )
A.含有的物质种类相同
B.敞口放置后溶液的pH均可能减小
C.都能与SO2发生氧化还原反应
D.均具有强氧化性
解析氨水中含有NH3、H2O、NH3·H2O、H+、OH-、N,氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,A项错误;敞口放置后氯水逐渐变成盐酸,酸性增强,pH减小;氨水中的氨挥发,碱性减弱,pH减小,B项正确;氨水中NH3·H2O与SO2发生复分解反应,氯水中Cl2与SO2发生氧化还原反应,C项错误;氨水不具有强氧化性,D项错误。
答案B
3.下列实验过程中,始终无明显现象的是( )
A.NO2通入FeSO4溶液中
B.CO2通入CaCl2溶液中
C.NH3通入AlCl3溶液中
D.SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中
解析A选项,NO2溶于水生成硝酸,具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+(棕黄色)同时放出无色气体NO,NO遇空气变红棕色;B选项,CO2与CaCl2反应,无明显现象;NH3溶于水生成NH3·H2O,与Al3+作用产生Al(OH)3沉淀;在酸性条件下,N具有强氧化性,能将SO2氧化成S,S与Ba2+结合产生BaSO4白色沉淀。
答案B
4.下列说法正确的是( )
A.工业上用氯气与澄清石灰水反应制取漂白粉
B.氯气能与铁反应,所以液氯不宜贮存在钢瓶中
C.漂白粉露置于空气中会变质
D.工业上利用冷却结晶法提取海水中的食盐
解析漂白粉是用氯气与石灰乳(或石灰浆)反应制取,A项错误;常温下,氯气与铁不反应,故可用钢瓶贮存液氯,B项错误;漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2反应生成HClO,HClO不稳定易分解,因此漂白粉露置在空气中易变质,C项正确;NaCl的溶解度受温度影响变化不大,应采用蒸发结晶方法,D项错误。
答案C
5.(2019浙江4月选考,8)下列说法不正确的是( )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.天然气的主要成分是甲烷的水合物
C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D.硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
解析A项,液氯在常温下不与铁反应,因此液氯可以储存在钢瓶中,所以正确,不符合题意;B项,天然气的主要成分是甲烷,所以错误,符合题意;C项,天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅,所以正确,不符合题意;D项,自然界中存在着单质硫、硫化物和硫酸盐等,所以正确,不符合题意。
答案B
6.(2018全国Ⅱ,8)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氮有关(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
解析雾和霾的分散剂均为空气,A项正确;根据题目信息,硝酸铵和硫酸铵均为无机颗粒物,是形成雾霾的因素之一,B项正确;氨气分别和硝酸、硫酸生成硝酸铵和硫酸铵,是形成无机颗粒物的反应物,C项错误;过度施用化肥会导致空气中氨气含量增加,促进了无机颗粒物中硝酸铵、硫酸铵含量的增加,D项正确。
答案C
7.(2019北京,10)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是( )
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀盐酸
C
Cl2(HCl)
H2O、浓硫酸
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
解析A项,主体反应Fe+2FeCl33FeCl2属于氧化还原反应,A不选;B项,加入足量NaOH溶液发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀,过滤后用盐酸中和过量的NaOH得到不含MgCl2的NaCl溶液,B正确;C项,除去Cl2中的HCl,可将混合气体通过饱和食盐水,然后再用浓硫酸干燥,C不选;D项,主反应3NO2+H2O2HNO3+NO属于氧化还原反应,D不选。
答案B
8.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,A项错误;Na+、Mg2+、Cl-、S离子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,B项正确;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,C项错误;酸性条件下N与Fe2+发生氧化还原反应而不能大量共存,D项错误。
答案B
9.如图装置,将溶液A逐滴加入固体B中,下列叙述正确的是( )
A.若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液,则C中溶液褪色
B.若A为醋酸,B为贝壳,C中盛过量澄清石灰水,则C中溶液变浑浊
C.若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛AlCl3溶液,则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解
D.若A为浓硫酸,B为Na2SO3固体,C中盛石蕊溶液,则C中溶液先变红后褪色
解析浓盐酸与MnO2反应需要加热,A项错误;Al(OH)3不与弱碱性的氨水反应,C项错误;SO2具有漂白性,但不能使石蕊溶液褪色,D项错误。
答案B
10.下列实验“操作和现象”与“结论”对应关系正确的是( )
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向某溶液中加入氯化钡溶液,有白色沉淀生成,再加盐酸酸化,沉淀不溶解
该溶液中一定含有S
B
向某溶液中同时加入几滴KSCN溶液和少量新制的氯水,溶液变为红色
该溶液中一定含有Fe2+
C
向某溶液中加入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体
该溶液中一定含有C
D
向某溶液加入NaOH溶液并微热,产生能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体
该溶液中一定含有N
解析向某溶液中先加入氯化钡溶液,再加盐酸,有白色沉淀生成,溶液中含有S或银离子中的至少一种,A项错误;向某溶液中同时加入几滴KSCN溶液和少量新制的氯水,溶液变为红色,也可能是原溶液中含有Fe3+,B项错误;向某溶液中加入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,二氧化硫和二氧化碳均可以使石灰水变浑浊,说明溶液中可能有碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐或亚硫酸氢盐中的一种或几种,C项错误;向某溶液中加入氢氧化钠,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体即为氨气,则证明该溶液含有铵根离子,D项正确。
答案D
11.(2019浙江4月选考,13)不能正确表示下列变化的离子方程式是( )
A.二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应:5SO2+2H2O+2Mn2Mn2++5S+4H+
B.酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水:2I-+2H++H2O2I2+2H2O
C.硅酸钠溶液和盐酸反应:Si+2H+H2SiO3↓
D.硫酸铜溶液中加少量的铁粉:3Cu2++2Fe2Fe3++3Cu
解析A项,+4价S被氧化生成+6价S,+7价Mn被还原生成+2价Mn,符合离子方程式的书写要求,所以正确,不符合题意;B项,-1价I被氧化生成0价I,-1价O被还原生成-2价O,符合离子方程式的书写要求,所以正确,不符合题意;C项,硅酸根离子与氢离子结合生成不溶于水的硅酸,符合离子方程式的书写要求,所以正确,不符合题意;D项,两者反应应生成Fe2+而不是Fe3+,所以错误,符合题意。
答案D
12.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68
L
O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5
mol·L-1
NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60
mL
B.45
mL
C.30
mL
D.15
mL
解析根据题意可知Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2,所失电子的物质的量与1.68
L
O2(标准状况)所得电子的物质的量相等,则n(Cu2+)=2n(O2)=2×=0.15
mol,根据Cu2++2OH-Cu(OH)2↓可知,使所得Cu(NO3)2溶液中Cu2+恰好完全沉淀,消耗NaOH的物质的量为0.3
mol,需5
mol·L-1
NaOH溶液的体积为=0.06
L=60
mL。
答案A
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)A、B、C、D是中学化学常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(反应条件及部分产物已略去):
(1)若A是一种黄色固体单质,则反应②③的化学方程式分别为 ; 。?
(2)若A是一种金属单质,C是淡黄色固体,则反应③的化学方程式为 。?
(3)①②③三步反应中,一定属于氧化还原反应的是 (填序号)。?
解析题给反应中包含常见的“连续氧化”。在中学教材中,这样的“连续氧化”有:C(或CH4等)→CO→CO2;Na→Na2O→Na2O2;S(或H2S)→SO2→SO3;N2(或NH3)→NO→NO2等。据此可知:
(1)的路线为:S→SO2→SO3→H2SO4;
(2)的路线为:Na→Na2O→Na2O2→NaOH;
根据上述分析可知,反应①②是单质或化合物被氧气氧化的反应,一定属于氧化还原反应,而③则不一定。
答案(1)2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4
(2)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
(3)①②
14.(18分)(1)分别向盛有等量铜片的四支试管中加入等体积的①浓硫酸;②稀硫酸;③浓硝酸;④稀硝酸,能随即发生剧烈反应的是(填序号,下同) ,常温下缓慢反应(或微热后能发生剧烈反应)的是 ,常温下不反应,但加热后发生剧烈反应的是 ,加热也不发生反应的是 。由此可以得到上述四种酸氧化性由强到弱的顺序是 。?
(2)先将铜与浓硫酸加热时反应产生的气体X持续通入如图装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的大量气体Y也持续通入该装置中,可观察到的现象包括 。?
A.通入X气体后产生白色沉淀
B.通入X气体后溶液中无明显现象
C.通入Y气体后开始沉淀
D.通入Y气体后沉淀溶解
E.通入Y气体后溶液中无明显现象
由此可得到的结论是 。?
A.HNO3的酸性比H2SO4的强
B.盐酸的酸性比H2SO3的强
C.BaSO3能溶于盐酸
D.HNO3能氧化H2SO3(或SO2)
E.BaSO4不溶于水也不溶于HNO3溶液
解析(2)因为盐酸的酸性比H2SO3的强,所以SO2不与BaCl2溶液反应,即持续通入X气体(SO2)后溶液中无明显现象。NO2与水反应生成HNO3,HNO3氧化H2SO3(或SO2)生成S,所以通入Y气体(NO2)后开始生成BaSO4沉淀。
答案(1)③ ④ ① ② ③>④>①>②
(2)BC BCDE
15.(12分)有硫酸与硝酸的混合液,取出其中10
mL,加入足量的BaCl2溶液,将生成的沉淀过滤洗涤,干燥称得质量为9.32
g。另取这种溶液10
mL与4
mol·L-1的NaOH溶液25
mL恰好中和。则:
(1)混合液中c(H2SO4)=
mol·L-1,c(HNO3)=
mol·L-1;?
(2)另取10
mL的混合液与0.96
g铜粉共热时,产生气体的体积为
L(标准状况)。?
解析(1)由题意知:
n(H2SO4)=n(BaSO4)==0.04
mol
c(H2SO4)==4
mol·L-1
H+与OH-发生中和反应时,n(H+)=n(NaOH)=0.025
L×4
mol·L-1=0.1
mol,n(HNO3)=n(H+)-2n(H2SO4)=0.1
mol-0.04
mol×2=0.02
mol,c(HNO3)==2
mol·L-1。
(2)n(Cu)=0.015
mol,10
mL溶液中n(H+)=0.1
mol,n(N)=0.02
mol。
3Cu + 8H+ + 2N3Cu2++2NO↑+4H2O
3
mol 8
mol 2
mol
44.8
L
0.015
mol 0.1
mol 0.02
mol
V(NO)
因0.1×3>0.015×8,故Cu与H+二者之中H+过量;又因0.02×3>0.015×2,故Cu
与N二者之中N过量。则Cu、H+、N三者之中H+与N均过量,Cu全部溶解,生成NO的体积应据Cu的物质的量来计算,V(NO)=0.015
mol×=0.224
L。
答案(1)4 2
(2)0.224
16.(10分)SO2是国内外允许使用的一种食品添加剂,在食品工业中发挥着护色、防腐、漂白和抗氧化的作用。我国对于SO2的添加量有明确规定:SO2残留量不得超过100毫克/千克。
某研究小组用如下图装置对市售黄花菜中的SO2进行测定。其中,溶液X为黄花菜进行充分浸泡后所得的浅黄色浸泡液,Y为加入的试剂(Y的浓度及体积均未标出)。查阅资料发现,在水溶液中正四价硫元素主要以S形式存在,且SO2与S化学性质相似。因此,该小组同学将SO2的测定问题转化为溶液中S的测定。
(1)结合化学知识解释浸泡液X中存在S的原因是 。?
(2)甲同学预测可用Na2S溶液验证X中是否含有S,该预测应用的是Na2S的 性。查阅资料发现该反应较为复杂,因此未做进一步验证。?
(3)乙同学为验证X中是否含有S,进行了实验ⅰ:
实验序号
试剂Y
现象
ⅰ
酸性KMnO4溶液
①
根据实验ⅰ的现象得出结论:溶液X中含有S。实验ⅰ的现象是 ,S在反应后转化为 。?
(4)丙同学认为也可以用H2O2溶液来验证溶液X中是否含有S,进行了实验ⅱ:
实验序号
操作
现象
ⅱ
a.向溶液X中加入适量H2O2溶液,振荡
无明显现象
b.继续滴加 ,振荡?
无明显现象
c.再滴加 ,振荡?
产生白
色沉淀
通过实验ⅱ可证明溶液X中含有S,写出操作b、c中滴加试剂的化学式 、 。?
(5)丁同学认为丙的实验方案不严谨,设计了对比实验ⅲ,证明了溶液X中含有S。实验ⅲ的方案是 (从操作、现象、结论方面描述)。?
(6)为测定市售黄花菜中SO2的含量,进行实验ⅳ:
实验序号
操作
ⅳ
a.将50克黄花菜研碎,用一定浓度的氢氧化钠溶液浸泡;
b.加稀硫酸酸化;
c.加入淀粉指示剂;
d.用浓度为0.01
mol·L-1的I2溶液滴定,消耗0.01
mol·L-1的I2溶液5.00
mL。
查阅资料发现:碘元素的常见价态有-1价,0价,+1价,+3价,+5价,+7价。
①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡的目的是(用化学方程式表示) 。?
②写出滴定反应的化学方程式: 。?
③该市售黄花菜中SO2的残留量是 毫克/千克。?
解析(1)浸泡液X中存在S的原因是SO2与H2O反应生成H2SO3,H2SO3在溶液中可电离产生H+和S。
(2)因为Na2S与S可以发生反应2S2-+S+6H+3S↓+3H2O,该反应中Na2S作还原剂。
(3)溶液X中含有的S既有氧化性,又有还原性,所以与酸性KMnO4溶液反应,溶液会褪色,发生的反应为5S+2Mn+6H+5S+2Mn2++3H2O。S在反应后转化为S。
(4)溶液X中含有S,加入适量H2O2溶液后,发生的反应为S+H2O2S+H2O,再向溶液中加入稀盐酸,没有反应发生,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,所以操作b、c中滴加的试剂分别为盐酸和BaCl2溶液。
(5)丁同学认为丙的实验方案不严谨,设计了对比实验ⅲ,证明了X中含有S。实验ⅲ的方案是:取溶液X,向其中滴加盐酸,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀,然后结合实验ⅱ,可证明溶液X中有S。
(6)①将黄花菜用氢氧化钠溶液浸泡是为了吸收黄花菜中的SO2,反应的化学方程式为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。②用浓度为0.01
mol·L-1的I2溶液滴定市售黄花菜的浸泡液,滴定反应的化学方程式为Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI。③用浓度为0.01
mol·L-1的I2溶液滴定,消耗0.01
mol·L-1的I2溶液5.00
mL,结合反应方程式:Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI,n(SO2)=n(Na2SO3)=n(I2)=0.01
mol·L-1×=5×10-5
mol,则浸泡液中SO2残留质量是5×10-5
mol×64
g·mol-1=3.2×10-3
g。所以市售黄花菜中SO2的含量是(3.2×10-3
g×1
000
mg·g-1)÷
kg=64
mg·kg-1。
答案(1)SO2与H2O反应产生H2SO3,H2SO3在溶液中可电离产生H+和S
(2)还原
(3)溶液褪色 S
(4)盐酸 BaCl2溶液
(5)取溶液X,滴加盐酸,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀,再结合实验ⅱ,证明溶液X中有S
(6)①SO2+2NaOHNa2SO3+H2O
②Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI
③64
-
11
-(共30张PPT)
第1课时 硫及其氧化物
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.活性炭因具有较强的吸附性,可使红色墨水变为无色。
2.HClO、新制氯水、消毒液、漂白粉因具有强氧化性,可作漂白剂。如氯水可使紫色石蕊溶液先变红后褪色。
3.硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰,而在纯氧中燃烧则发出明亮的蓝紫色火焰,同时产生刺激性气味气体SO2。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、硫(S)
知识铺垫
新知预习
自主测试
二、硫的氧化物
1.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质:
(2)化学性质:
?
①与H2O反应:SO2+H2O
H2SO3。
②与NaOH反应:SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O。
③与CaO反应:SO2+CaO==CaSO3。
④与O2反应:2SO2+O2
2SO3。
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.三氧化硫(SO3)
SO3熔点为16.8
℃,沸点为44.8
℃,常温下为液态,标准状况下为固态。
三氧化硫具有酸性氧化物的通性,主要反应如下:
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列说法中不正确的是( )
A.自然界中硫是一种淡黄色难溶于水的固体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和矿泉水里
C.硫与金属反应,生成金属的低价态化合物
D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
解析:硫的氧化性较弱,与变价金属化合时,只能将金属氧化为低价态,如与Fe、Cu反应,生成FeS、Cu2S。硫无论在空气中还是在纯氧中的燃烧产物都是SO2,而不是SO3,如果要使SO2转化为SO3,需在催化剂并加热的条件下与O2发生化合。
答案:D
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列对SO2和SO3的叙述中,正确的是( )
A.标准状况下,都是无色气体,都易溶于水
B.都是酸性氧化物,其水溶液都是强酸
C.都可使品红溶液褪色,加热时红色复现
D.都能与碱溶液反应
解析:标准状况下,SO3是无色固体,A项错误;SO2溶于水得到的H2SO3是中强酸,B项错误;SO2能使品红溶液褪色,加热时恢复红色,SO3则不能使品红褪色,C项错误;SO2和SO3都是酸性氧化物,都能与碱反应,D项正确。
答案:D
探究一
探究二
SO2的性质
问题探究
1.硫元素常见的化合价有-2价、0价、+2价、+4价、+6价,如何根据化合价判断S、SO2、SO3的氧化性和还原性?
答案:S、SO2中硫元素的化合价处于中间价态,既有氧化性又有还原性,SO3中硫元素的化合价处于最高价态,只有氧化性。
2.根据氧化还原反应规律分析,SO2的氧化产物和还原产物中硫元素的化合价分别是多少?SO2能否用浓硫酸干燥?
答案:+4价的硫元素被氧化,化合价升高,变成+6价,+4价硫元素被还原,化合价降低,变成0价或-2价。根据氧化还原反应规律可判断相邻化合价之间的含硫物质不能发生氧化还原反应,因此SO2不能被浓硫酸氧化,故可用浓硫酸干燥SO2。
探究一
探究二
3.具有漂白性的物质有哪些?指出漂白原理。
答案:具有漂白性的物质有:活性炭、次氯酸、过氧化钠、二氧化硫等。活性炭是利用吸附性,次氯酸和过氧化钠是利用强氧化性,二氧化硫是利用其与有色物质反应生成无色物质,其中二氧化硫的漂白性具有不稳定性。
4.二氧化硫和氯水都有漂白性,二者混合后漂白效果如何?写出相关的化学方程式。
答案:二氧化硫能与氯水发生氧化还原反应,使漂白效果减弱甚至失去漂白性。相关的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl。
探究一
探究二
知识归纳
1.二氧化硫的化学性质
探究一
探究二
2.SO2的漂白性
(1)SO2的漂白具有选择性,可以漂白品红溶液,以及棉、麻等物品,但不能漂白酸碱指示剂,如石蕊溶液、酚酞溶液等。
(2)SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,是因为SO2的还原性而非漂白性。
(3)利用氯水、SO2的漂白性,可以鉴别Cl2和SO2,方法是将气体分别通入品红溶液,品红溶液均褪色,然后再加热褪色后的溶液,恢复红色的通入的是SO2,不恢复原来红色的通入的是Cl2。
探究一
探究二
3.漂白原理分类
探究一
探究二
典例剖析
典例1
如图所示,在注射器中加入少量Na2SO3晶体,并吸入少量浓硫酸(以不接触纸条为准)。下列有关说法不正确的是( )
?
A.蓝色石蕊试纸变红后不褪色
B.品红试纸、蘸有KMnO4溶液的滤纸褪色都能证明SO2的漂白性
C.湿润的淀粉KI试纸未变蓝说明SO2的氧化性弱于I2的
D.NaOH溶液可用于除去实验中多余的SO2
探究一
探究二
解析:Na2SO3晶体和浓硫酸会发生反应:Na2SO3+H2SO4==Na2SO4
+SO2↑+H2O。A项,SO2能使蓝色石蕊试纸变红,但不能使它褪色,正确;B项,品红试纸褪色,体现了SO2的漂白性,而蘸有KMnO4溶液的滤纸褪色体现了SO2的还原性,错误;C项,氧化性:I2>SO2,所以SO2不能将I-氧化为I2,淀粉KI试纸不变蓝,正确;D项,实验中多余的SO2需用NaOH溶液吸收,防止污染大气,发生的反应为SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O,正确。
答案:B
探究一
探究二
变式训练1某化学实验小组的同学为探究和比较SO2和氯水的漂白性,设计了如下的实验装置。
探究一
探究二
(1)实验室用装置A制备SO2。某同学在实验时发现打开A的分液漏斗活塞后,漏斗中液体未流下,你认为原因可能是?
(2)实验室用装置E制备Cl2,其反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。若有6
mol的HCl参加反应,则转移的电子总数为 ;?
(3)①反应开始一段时间后,观察到B、D两个试管中的品红溶液出现的现象是:
B: ,D:
;?
②停止通气后,再给B、D两个试管分别加热,两个试管中的现象分别为:
B: ,?
D: 。?
探究一
探究二
解析:(1)A中分液漏斗的玻璃塞没有取下,漏斗内气体与空气不连通,故打开活塞后液体不能流下。(2)根据制取Cl2的反应原理可知,每生成1
mol
Cl2,消耗4
mol
HCl,转移2
mol电子,故有6
mol
HCl反应时则转移3
mol电子。(3)SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,但其漂白性是可逆的,加热后会恢复原来的颜色;Cl2通入品红溶液时与H2O反应生成HCl和HClO,HClO具有强氧化性,会把品红氧化而使其褪色,且该过程不可逆,故加热不会恢复原来的颜色。
答案:(1)
A装置中分液漏斗的玻璃塞没有取下来
(2)3×6.02×1023
(3)①品红褪色 品红褪色
②褪色的品红溶液又恢复成红色 无明显现象
探究一
探究二
二氧化硫与二氧化碳的比较与鉴别
问题探究
1.将SO2不断通入澄清石灰水中会产生什么现象?写出有关反应的化学方程式。
答案:先变浑浊,后又变为澄清溶液。涉及的化学方程式为
2.SO2和CO2都是酸性氧化物,如何鉴别这两种气体?
答案:(1)闻气味,SO2有刺激性气味;(2)利用SO2的漂白性,SO2能使品红溶液褪色;(3)利用SO2的还原性,SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
3.若要证明某气体是CO2和SO2的混合气体,需用哪些试剂?写出先后顺序。
答案:可用品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水。混合气体→品红溶液→酸性KMnO4溶液→品红溶液→澄清石灰水。
知识归纳
SO2和CO2性质的比较
探究一
探究二
探究一
探究二
探究一
探究二
典例剖析
典例2
某化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分。该小组成员将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊又变澄清,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:
探究一
探究二
【实验探究】
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入,则:
探究一
探究二
(1)B中应该装下列 试剂(填编号)。?
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 。?
探究一
探究二
解析:中学学过的能使澄清石灰水先变浑浊,又变澄清的气体,只有CO2和SO2,所以提出的猜想是:①气体为CO2;②气体为SO2;③气体为CO2和SO2的混合气体。要验证气体的成分,必须先验证SO2是否存在,并除尽,再验证CO2气体的存在,因为SO2的存在对CO2的验证有干扰。
答案:猜想3: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的混合气体
探究一
探究二
变式训练2检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是( )
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过NaOH溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过酸性KMnO4溶液,再通过澄清石灰水
解析:SO2、CO2都能使澄清石灰水变浑浊,需先除去SO2,再检验CO2。SO2具有还原性,而CO2没有,可根据此特点利用酸性KMnO4溶液除去SO2,再检验CO2。
答案:D
1
2
3
4
1.下列试剂或方法不能用来区分CO2与SO2的是( )
A.品红溶液
B.酸性高锰酸钾溶液
C.澄清石灰水
D.闻气味
解析:二氧化硫能使品红溶液褪色,二氧化碳不能,可以用品红溶液鉴别,A项不符合题意;二氧化硫具有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,可以鉴别二氧化硫和二氧化碳,B项不符合题意;二氧化硫和二氧化碳均能使澄清石灰水先变浑浊后澄清,不能鉴别二氧化硫和二氧化碳,C项符合题意;二氧化硫具有刺激性气味,二氧化碳是无色无味的,可以通过闻气味的方法鉴别,D项不符合题意。
答案:C
1
2
3
4
2.下列说法中正确的是( )
A.SO3与水反应生成H2SO3
B.标准状况下,1
mol
SO3的体积为22.4
L
C.硫与铁反应生成硫化亚铁,而氯气与铁反应生成三氯化铁,说明氧化性:Cl2>S
D.SO2、SO3均不能与BaCl2溶液反应
解析:SO3与水反应生成H2SO4,A项错误;标准状况下,SO3为固态,故1
mol
SO3的体积不等于22.4
L,B项错误;SO3能与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,D项错误。
答案:C
1
2
3
4
3.下列变化中,不属于化学变化的是( )
A.SO2使品红溶液褪色
B.氯水使有色布条褪色
C.活性炭使红墨水褪色
D.漂粉精使某些染料褪色
解析:SO2与品红化合生成无色物质,该反应属于化学变化,A项不符合题意;氯水中含有的HClO具有强氧化性,可以使有色布条褪色,该反应属于化学变化,B项不符合题意;活性炭具有吸附性,可以吸附色素,“活性炭使红墨水褪色”属于物理变化,C项符合题意;漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2,在空气中反应后生成的HClO具有漂白性,可以使某些染料褪色,该反应属于化学变化,D项不符合题意。
答案:C
1
2
3
4
4.利用如图装置,写出除去下列气体中的杂质的方法,并写出化学方程式(括号内的气体为杂质)。
(1)CO2(SO2) ,化学方程式: 。?
(2)SO2(HCl) ,化学方程式: 。?
解析:由于H2SO3的酸性强于碳酸,所以除去CO2中的SO2应让SO2与碳酸氢盐反应。同理可得(2)的答案。
答案:(1)将混合气体从左边导管通入盛有饱和NaHCO3溶液的题图装置中
SO2+2NaHCO3==2CO2+Na2SO3+H2O
(2)将混合气体从左边导管通入盛有饱和NaHSO3溶液的题图装置中
NaHSO3+HCl==NaCl+SO2+H2O第1课时 硫及其氧化物
基础巩固
1.下列反应中,SO2表现出氧化性的是( )
A.2SO2+O22SO3
B.SO2+H2OH2SO3
C.2H2S+SO23S↓+2H2O
D.SO2+2H2O+Cl2H2SO4+2HCl
解析A、D两项,SO2中硫元素的化合价均由+4价升高到+6价,表现了还原性;B项,SO2中硫元素的化合价未发生变化,SO2表现的是酸性氧化物的性质;C项,SO2中硫元素的化合价降低,表现出了氧化性。
答案C
2.化学与生活密切相关。下列说法错误的是( )
A.SO2可用于漂白纸浆和草帽
B.Fe2O3可用作红色油漆和涂料
C.活性炭可用于去除冰箱中的异味
D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查
解析胃酸的成分是盐酸,能够溶解BaCO3,产生重金属离子Ba2+,D项错误。
答案D
3.下列说法中错误的是( )
A.二氧化硫能漂白某些物质,说明它具有氧化性
B.二氧化硫的水溶液能使紫色石蕊溶液变红,但不能使之褪色
C.将足量二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色,说明二氧化硫具有还原性
D.二氧化硫漂白过的草帽过一段时间后又会恢复到原来的颜色
解析SO2的漂白作用不同于HClO,不是利用其强氧化性,而是与有色物质化合生成无色不稳定物质,A错,D正确;二氧化硫水溶液显酸性,但不具有漂白石蕊溶液的能力,B正确;SO2具有还原性,能被酸性KMnO4溶液氧化,C正确。
答案A
4.下列有关三氧化硫的说法中正确的是( )
A.SO3极易溶于水,且与水反应生成H2SO4
B.SO2、SO3均具有漂白性,均能使石蕊溶液变红色
C.SO3可与碱反应,但不与碱性氧化物反应
D.SO2在空气中易被氧化为SO3
解析SO3不具有漂白性,SO2不能漂白指示剂,两者均可使石蕊溶液变红色,B项错误;SO3既可与碱反应,也可与碱性氧化物反应,故C项错误;SO2不易被空气中的氧气氧化,只有在催化剂存在并加热时才能被氧化为SO3,故D项错误。
答案A
5.下列所给物质的性质和用途不正确的是( )
A.Na2O2 淡黄色固体、供氧剂
B.Fe2O3 红棕色粉末、炼铁原料
C.Cl2 浅绿色气体、自来水消毒
D.SO2 无色气体、工业制硫酸
解析Na2O2为淡黄色固体,可与二氧化碳和水反应生成氧气,常用于供氧剂,A项正确;Fe2O3不溶于水,性质稳定,是红色固体,可用于炼铁,B项正确;常温下氯气是一种黄绿色气体,氯气与水反应生成的HClO,具有强氧化性,则Cl2可用于自来水的消毒,C项不正确;二氧化硫为无色具有刺激性气味的气体,工业上二氧化硫通过催化氧化生成三氧化硫,三氧化硫与水反应生成硫酸,D项正确。
答案C
6.类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才能决定其正确与否。下列几种类推结论中错误的是( )
①钠与水反应生成NaOH和H2;高温下铁与水反应也生成碱和H2
②氢氧化铝加热分解为金属氧化物和水;氢氧化镁、氢氧化铁也能加热分解生成相应的金属氧化物和水
③碳酸钠、碳酸氢钠溶液均显碱性;钠盐溶液均能使酚酞变红
④铝和硫反应生成Al2S3;铁与硫反应生成Fe2S3
A.③④
B.①③④
C.②④
D.①②③
解析①活泼金属钠与水反应生成NaOH和H2,但是金属活动顺序中金属铝以后的金属常温下均与水不反应,高温下铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和H2,错误;②难溶性的碱受热分解,生成对应的氧化物和水,所以氢氧化镁、氢氧化铁也能在加热时分解生成对应的金属氧化物和水,正确;③碳酸钠、碳酸氢钠溶液均显碱性,而氯化钠、硫酸钠溶液显中性,所以并不是所有的钠盐溶液均能使酚酞变红,错误;④铝和硫反应生成Al2S3,由于硫的氧化性较弱,铁与硫反应生成FeS,不会生成Fe2S3,错误。
答案B
7.下列离子方程式正确的是( )
A.向NaOH溶液中通入少量SO2:SO2+OH-HS
B.向氯水中通入少量SO2:Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S
C.将SO2通入到饱和NaHCO3溶液中:2H++CH2O+CO2↑
D.将SO2通入到BaCl2溶液中:SO2+H2O+Ba2+BaSO3↓+2H+
解析SO2与过量NaOH溶液反应生成Na2SO3和水,反应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O,A错误;B正确;H2SO3的酸性比H2CO3的强,SO2通入饱和NaHCO3溶液中,反应的离子方程式为SO2+HCHS+CO2,C错误;H2SO3酸性比盐酸的弱,故SO2通入到BaCl2溶液中,无沉淀生成,D错误。
答案B
8.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按下图所示装置进行实验。
(已知:Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O)
请回答下列问题:
(1)装置A中盛放浓硫酸和亚硫酸钠的仪器名称分别是 、 。?
(2)反应后,装置B中发生的现象是 ,反应的离子方程式为 ;装置C中的现象是 ,表现了SO2的 ;装置D中现象是 ,发生反应的化学方程式为 。?
(3)装置E的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象?
。?
(4)F装置的作用是 ,漏斗的作用是 。?
解析浓硫酸与Na2SO3发生反应Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O,SO2能使氯水及酸性KMnO4溶液褪色,在反应中SO2表现还原性;SO2与装置D中的H2S发生反应SO2+2H2S3S↓+2H2O,从而使溶液变浑浊,该反应中SO2表现氧化性;SO2能使品红溶液褪色,但加热后溶液又恢复红色,说明SO2与品红溶液的作用具有可逆性;装置F用于吸收多余的SO2,因为SO2易与NaOH溶液反应,因此采用倒扣漏斗吸收SO2可防止液体倒吸。
答案(1)分液漏斗 圆底烧瓶
(2)溶液褪色 SO2+Cl2+2H2O4H++2Cl-+S 溶液紫色褪去(或溶液褪色) 还原性 有黄色沉淀生成 2H2S+SO23S↓+2H2O
(3)反应后将试管E在酒精灯上加热,溶液恢复红色
(4)吸收多余的SO2 防止倒吸
9.某研究小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。
(1)A中的化学方程式为 。?
(2)通入足量SO2时C中观察到的现象为 。?
(3)根据以上现象,该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应。
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式: 。?
②请设计实验方案检验有Fe2+生成 。?
③该小组同学向C试管反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液,若出现白色沉淀,即可证明反应生成了S。该做法 (填“合理”或“不合理”),理由是 。?
(4)D装置中倒置漏斗的作用是 。?
(5)为了验证SO2具有还原性,实验中可以代替FeCl3的试剂有 。?
a.浓硫酸
b.酸性KMnO4溶液
c.碘水
d.NaCl溶液
解析(1)在A中浓硫酸与亚硫酸钠固体发生复分解反应,产生二氧化硫气体,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)通入足量SO2时,在C中二氧化硫与氯化铁溶液发生氧化还原反应,生成S和Fe2+,因此观察到的现象是溶液由棕黄色变为浅绿色。
(3)①SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2OS+4H++2Fe2+;②检验有Fe2+生成的实验方法是取C中反应后的溶液,向其中滴入KSCN溶液,溶液不变红色,再滴加2~3滴新制的氯水,溶液变为红色;③硝酸具有强氧化性,可以将溶解的SO2氧化为H2SO4,生成的硫酸与BaCl2溶液反应产生白色沉淀会干扰实验,故该做法不合理。
(4)因尾气SO2易被NaOH溶液吸收,使装置内气体压强减小,容易引起倒吸现象的发生,所以倒置漏斗的作用为防止NaOH溶液倒吸。
(5)验证SO2具有还原性,可用酸性高锰酸钾或碘水等具有强氧化性的物质进行检验,检验过程中S元素的化合价升高,被氧化;SO2与浓硫酸、NaCl不反应,不能进行检验,b、c合理。
答案(1)Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)溶液由棕黄色变为浅绿色
(3)①2Fe3++SO2+2H2OS+4H++2Fe2+ ②取C中反应后的溶液,向其中滴入KSCN溶液不变红,再加入新制的氯水,溶液变红 ③不合理 硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4,干扰实验
(4)使气体充分吸收,防止溶液倒吸
(5)bc
能力提升
1.绿矾在高温下易分解,用如图装置检验绿矾的分解产物(加热装置已略去)。化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。二氧化硫的沸点为-10
℃,三氧化硫的沸点为44.8
℃。其中b为干燥的试管。下列有关说法不正确的是( )
A.SO2是还原产物,Fe2O3是氧化产物
B.b中所得到的硫酸的质量分数理论上为29.5%
C.将反应后的气体通入氯化钡溶液中,产生的沉淀为BaSO3、BaSO4
D.将反应后的气体通入硝酸钡溶液中,产生的沉淀只有BaSO4
解析反应中铁元素化合价升高,硫元素化合价降低,则SO2是还原产物,Fe2O3是氧化产物,A项正确;化学反应中生成1
mol
SO3的同时生成14
mol
H2O,发生SO3+H2OH2SO4,则反应后溶液中含13
mol
H2O和1
mol
H2SO4,则溶液的溶质质量分数为≈29.5%,B项正确;若将反应后的气体通入BaCl2溶液中,产生的沉淀为BaSO4,二氧化硫与氯化钡不反应,C项错误;将反应后的气体通入硝酸钡溶液中,溶液显酸性,硝酸根能把二氧化硫氧化为硫酸,三氧化硫溶于水也生成硫酸,则产生的沉淀只有BaSO4,D项正确。
答案C
2.如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用质量分数为60%H2SO4溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体,实验现象很明显,且不易污染空气。下列说法中错误的是( )
A.紫色石蕊溶液变蓝色
B.品红溶液褪色
C.溴水橙色褪去
D.含酚酞的NaOH溶液红色变浅
解析H2SO4与Na2SO3反应生成SO2,SO2溶于水生成亚硫酸,能使紫色石蕊溶液变红;SO2具有还原性,能使溴水颜色消失。
答案A
3.为除去混入CO2中的SO2和O2,下列试剂的使用顺序正确的是( )
①饱和Na2CO3溶液 ②饱和NaHCO3溶液 ③浓硫酸 ④灼热的铜网 ⑤碱石灰
A.①③④
B.③④⑤
C.②④③
D.②③④
解析混合气体通过饱和NaHCO3溶液能除去SO2,还能增加CO2,经过浓硫酸干燥后,再通过灼热的铜网,即可除去氧气。
答案D
4.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.该过程中可得到化工产品H2SO4
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C.该过程中化合价发生改变的元素为Fe和S
D.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4
解析根据工艺流程所示可知,该工艺中Fe2(SO4)3和H2O吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4。该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸亚铁和硫酸,A、B、D项正确;工艺流程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C项错误。
答案C
5.某同学为了检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应[C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O]产生的所有气体产物,选用了下图所示实验装置。
(1)①中无水硫酸铜的作用是 。?
(2)②中酸性KMnO4溶液的作用是 。?
(3)②中两次用到品红溶液,它们的作用分别是A ,B 。?
(4)③中出现的现象是 ,发生反应的离子方程式是 。?
解析该实验中无水CuSO4用于检验H2O,品红溶液用于检验SO2,澄清石灰水用于检验CO2;为防止SO2对CO2的检验造成干扰,应在检验CO2前除尽SO2,故酸性KMnO4溶液用于除SO2,品红溶液B用于检验SO2是否除尽。
答案(1)检验H2O
(2)除CO2中的SO2
(3)检验SO2 检验产物中的SO2是否除尽
(4)溶液变浑浊 CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O
-
7
-第2课时 二氧化氮、一氧化氮及酸雨
基础巩固
1.下列关于NO2和SO2的说法中错误的是( )
A.它们都是易溶于水的有色气体
B.它们都是具有刺激性气味的有毒气体
C.大气中的NO2和SO2可以形成酸雨
D.提高机动车尾气排放标准有利于提高空气质量
解析二氧化硫是无色气体,二氧化氮是红棕色气体,A项错误;NO2和SO2都是具有刺激性气味的有毒气体,B项正确;SO2溶于水会与水反应生成亚硫酸,亚硫酸易被氧化为硫酸,NO2溶于水会与水反应生成硝酸和一氧化氮,因此大气中的NO2和SO2可以形成酸雨,C项正确;提高机动车尾气排放标准可以减少二氧化硫和二氧化氮等气体的排放,因此有利于提高空气质量,D项正确。
答案A
2.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的( )
A.N2、NO2、Br2
B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2
D.N2、O2、Br2
解析气体呈红棕色说明含有NO2和Br2中的至少一种,溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气,所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO。原气体可能既有NO2也有Br2。
答案A
3.在一定温度和压强下,将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中,经足够长时间后,试管内气体体积缩小为原体积的,则原混合气体中N2与NO2的体积比是( )
A.2∶3
B.3∶2
C.3∶5
D.5∶3
解析NO2与水反应使气体的体积减小,设原混合气体的体积为5
mL,则:
3NO2+H2O2HNO3+NO ΔV
3
1
2
V(NO2)
5
mL×(1-)
V(NO2)=3
mL
V(N2)∶V(NO2)=(5
mL-3
mL)∶3
mL=2∶3
答案A
4.下列关于试剂保存或除杂试剂选择的叙述不正确的是( )
A.金属钠应该保存在煤油中
B.漂白粉可以敞开存放
C.除去NO中混有的NO2:排水集气
D.除去Cl2中混有的HCl气体:饱和食盐水洗气
解析钠极易与水和氧气等反应,钠不与煤油反应,密度大于煤油,因此金属钠可保存在煤油中,A项正确;次氯酸钙容易吸收空气中的水和二氧化碳转化为次氯酸,次氯酸易分解而使漂白粉变质,所以漂白粉不可以敞开存放,B项错误;二氧化氮溶于水生成硝酸和NO,则除去NO中混有的NO2可以用蒸馏水洗气的方法,C项正确;氯化氢极易溶于水,则除去Cl2中混有的HCl气体可以用饱和食盐水洗气,D项正确。
答案B
5.下列化学物质在实际生产、生活和科技等方面的叙述正确的是( )
A.二氧化硅是太阳能电池的主要材料
B.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使品红溶液褪色,其原理相同
C.在食品袋中放入装有硅胶、铁粉的透气小袋,可防止食物受潮、氧化变质
D.某雨水样品放置一段时间后,酸性增强,是因为溶解了CO2
解析晶体硅是太阳能电池的主要材料,A项错误;二氧化硫使品红溶液褪色是二氧化硫与有色物质化合生成了无色物质;活性炭能使品红溶液褪色体现了其吸附性;漂白粉、Na2O2能使品红溶液褪色体现的是强氧化性,漂白原理不完全相同,B项错误;硅胶可吸水,铁粉具有还原性,则食品袋中放入装有硅胶和铁粉的透气小袋,可防止食物受潮、氧化变质,C项正确;雨水样品放置一段时间后,酸性增强的原因是发生了反应2H2SO3+O22H2SO4,D项错误。
答案C
6.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
CO中毒
燃料的不完全燃烧
解析形成酸雨的氧化物主要是SO2和氮氧化物,CO2是造成温室效应的主要气体,引起光化学烟雾的主要气体为NO2,CO会造成人体中毒,由此判断,选项D正确。
答案D
7.把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管,最后收集到的气体是( )
A.氧气
B.二氧化氮
C.二氧化氮和氧气
D.二氧化氮和一氧化氮
解析少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,逸出的气体为NO、CO2,二者的物质的量之比为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中,CO2、水蒸气与过氧化钠反应生成了O2,V(NO)∶V(O2)<1∶1,所以最后收集到的气体是NO2和O2。
答案C
8.汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化剂转换器”(用铂钯合金作催化剂),它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出CO与NO反应的化学方程式:
。?
(2)“催化剂转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是 。?
(3)控制城市空气污染源的方法可以有 。?
A.开发氢能源
B.使用电动车
C.植树造林
D.戴上呼吸面具
解析在催化剂作用下把CO和NO都转化为参与大气生态环境循环的无毒气体,即NO转化为N2、CO转化为CO2,反应的化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。同时SO2也在催化剂的作用下转化为SO3,从而提高了空气的酸度。控制城市空气污染源主要是减少煤和汽油的使用。
答案(1)2CO+2NO2CO2+N2 (2)SO2转化为SO3,产生硫酸酸雾 (3)AB
9.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,因此必须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,
在反应①中,氧化剂是 ,还原剂是 。?
在反应②中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。?
(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气与二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式: 。?
答案(1)NO2 NO 1∶1
(2)8NH3+6NO27N2+12H2O
10.已知NO不溶于水,NO2易溶于水,且NO2与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO。将盛有48
mL
NO和NO2混合气体的容器倒置于水中(保持同温同压),待液面稳定后,容器内气体的体积变为24
mL,回答下列问题:
(1)原混合气体中含有NO
mL,含有NO2
mL。?
(2)若往剩余的24
mL气体中通入6
mL
O2,待液面稳定后,反应后容器内剩余气体的体积为
mL。?
(3)若往剩余的24
mL气体中通入24
mL
O2,待液面稳定后,反应后容器内剩余气体的体积为
mL。?
(4)若在原48
mL
NO、NO2中通入
mL
O2再倒置于水中,气体会全部被吸收。?
解析(1)设NO2的体积为x,则:
3NO2+H2O2HNO3+NO 体积差
3
1
2
x
(48-24)
mL
解得x=36
mL,V(NO)=(48-36)
mL=12
mL。
(2)4NO+3O2+2H2O4HNO3
4
3
8
mL
6
mL
则容器内剩余气体为NO,体积为24
mL-8
mL=16
mL。
(3)由4NO~3O2知,24
mL
NO只需消耗18
mL
O2,所以反应后容器内剩余O2的体积为24
mL-18
mL=6
mL。
(4)4NO+3O2+2H2O4HNO3
4
3
12
mL
9
mL
4NO2+O2+2H2O4HNO3
4
1
36
mL
9
mL
故通入18
mL
O2,可使管内气体全部被H2O吸收。
答案(1)12 36 (2)16 (3)6 (4)18
能力提升
1.化学与生产、生活息息相关。下列说法正确的是( )
A.对含硫燃料预先进行脱硫处理能从根本上防止硫酸型酸雨的产生
B.NaHCO3是焙制糕点所用发酵粉的主要成分之一,也是医疗上治疗胃酸过多的一种药剂
C.光导纤维的主要成分是硅
D.漂白粉的主要成分是次氯酸钙,应密封保存
解析SO2是形成酸雨的主要污染物,对燃煤进行脱硫,减少向大气排放SO2,可减少酸雨的形成,但不能从根本上防止硫酸型酸雨的产生,A项错误;碳酸氢钠与酸反应能生成二氧化碳,可用来发酵,也可治疗胃酸过多,B项正确;光导纤维的主要成分为二氧化硅,C项错误;漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物,次氯酸钙是有效成分,易与空气中的二氧化碳、水发生反应而变质,所以应密封保存,D项错误。
答案B
2.如图所示,试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中时,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
A.可能是N2与NO2的混合气体
B.可能是NO2气体
C.只能是NO一种气体
D.只能是NO2一种气体
解析由题意可知,试管内最终完全被水充满,说明气体中没有N2。原试管中盛有的是红棕色气体,则一定含有NO2。若为纯净物,则只有NO2;若为混合物,则可能含有NO2和NO。
答案B
3.在标准状况下,将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( )
A.
mol·L-1
B.
mol·L-1
C.
mol·L-1
D.
mol·L-1
解析设烧瓶的体积为V
L,由4NO2+O2+2H2O4HNO3知NO2的体积为V
L。又O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶,溶液的体积为V
L,NO2的物质的量为V
L÷22.4
L·mol-1=V
mol,所以硝酸的物质的量浓度为
V
mol÷V
L=
mol·L-1。
答案C
4.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.该转化过程中有3种元素的化合价发生变化
B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C.该装置将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2
D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2
解析由题中图示可以看出发生的反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2,由化学方程式知该转化过程中有N、O、C三种元素的化合价发生变化,A项正确;NO很不稳定,遇到氧气就被氧化为NO2,B项错误;由题意可知反应过程中将有毒的NO和CO转化为无毒的CO2和N2,C项正确;该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2,D项正确。
答案B
5.将V
mL
NO和NO2的混合气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合,通过水充分吸收后,得到5
mL无色气体B,试回答:
(1)A气体是 ,B气体是 。?
(2)A气体的体积是
mL。?
(3)V的取值范围是 。?
解析(1)NO、NO2混合气体与水反应后只能得到无色气体NO,即A为NO。NO与O2等体积混合后与水反应,据4NO+3O2+2H2O4HNO3知,剩余气体为O2。
(2)设A气体的体积为x,则x-x=5
mL,x=20
mL。
(3)按极限取值法,若V
mL全为NO,则V=20;
若V
mL全为NO2,则V=60,故其取值范围为20答案(1)NO O2 (2)20 (3)206.氮氧化物会严重污染大气,所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
(1)在反应①中,参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为 。?
(2)在反应②中,氧化产物是 (填化学式,下同),还原产物是 。?
(3)在反应①②中,参加反应的NaOH均为2
mol时,两个反应转移电子数的关系是① ②(填“>”“=”或“<”)。?
解析(1)根据反应①可知,产物NaNO2中氮元素的化合价为+3价,其中NO2中氮元素的化合价从+4价降低到+3价,NO中氮元素的化合价从+2价升高到+3价,因此氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶1,质量之比为23∶15。
(2)在反应②中只有氮元素的化合价发生变化,所以NO2既是氧化剂也是还原剂,氧化产物为NaNO3,还原产物为NaNO2。
(3)反应①中2
mol
NaOH参加反应,转移1
mol电子,反应②中2
mol
NaOH参加反应,转移1
mol电子,则两个反应转移电子数相等。
答案(1)23∶15 (2)NaNO3 NaNO2 (3)=
-
7
-(共31张PPT)
第二节 富集在海水中的元素——氯
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.写出下列反应的化学方程式
(1)钠与氯气反应:2Na+Cl2
2NaCl;
(2)硅与氯气反应:Si+2Cl2
SiCl4;
(3)氯水与氯化亚铁溶液反应:Cl2+2FeCl2==2FeCl3。
2.检验溶液中是否含有Cl-所用的试剂是稀硝酸和AgNO3溶液,反应的离子方程式为Ag++Cl-==AgCl↓。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、活泼的黄绿色气体——氯气
1.氯的原子结构及存在
(1)氯的原子结构。
氯的原子结构示意图为__________,氯原子容易得到一个电子而形成Cl-,表现出典型的非金属性。
(2)氯的存在。
氯在自然界中以化合态存在,主要以NaCl的形式存在。
2.氯气的发现
1774年瑞典化学家舍勒制取了氯气,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.物理性质
4.化学性质
Cl2的化学性质很活泼,具有很强的氧化性。
主要反应:
知识铺垫
新知预习
自主测试
5.次氯酸的性质
6.漂白剂的制取
(1)漂白液:反应的化学方程式为
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O,
有效成分是NaClO。
(2)漂白粉:反应的化学方程式为
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,
主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。
知识铺垫
新知预习
自主测试
二、氯离子的检验
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列说法不正确的是( )
A.氯气的密度比空气的大
B.氯气是黄绿色气体
C.可用鼻子对着盛有氯气的集气瓶瓶口闻氯气的气味
D.自来水常用氯气杀菌、消毒
解析:氯气有毒且有强烈的刺激性气味,闻其气味时不应将鼻子对着瓶口,而是用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气分子飘进鼻孔,C项错误。
答案:C
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列说法正确的是( )
A.液氯和氯水都含有氯离子
B.氯气和液氯都能使干燥的有色布条褪色
C.盐酸和氯水都含有氯离子
D.盐酸和氯水都能使湿润的有色布条褪色
解析:液氯中只含有Cl2不含Cl-,A项错误;干燥的氯气和液氯均不能使有色布条褪色,B项错误;氯气溶于水后发生反应Cl2+H2O==H++Cl-+HClO,C项正确;盐酸不能使有色布条褪色,D项错误。
答案:C
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.下列说法不正确的是( )
A.漂白粉溶液漂白的原理是与空气中的CO2反应生成次氯酸
B.84消毒液的主要成分是次氯酸钠
C.金属钠保存在煤油中
D.久置氯水酸性会减弱
解析:漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,能够与空气中的CO2、H2O反应生成具有漂白作用的次氯酸,A项正确;84消毒液由Cl2与NaOH溶液发生反应生成,其主要成分是次氯酸钠,B项正确;由于金属钠易与空气中的氧气、水蒸气发生反应,煤油的密度比钠小,煤油与钠不能发生反应,所以通常把金属钠保存在煤油中,C项正确;氯气溶于水,发生反应:Cl2+H2O
HCl+HClO,反应产生的HClO不稳定,光照发生分解反应:2HClO
2HCl+O2↑,使HClO的浓度降低,氯水久置后溶液中c(HCl)增大,则溶液的酸性会增强,D项错误。
答案:D
探究一
探究二
氯水的成分及性质
问题探究
1.氯气有漂白性吗?氯水有漂白性吗?
答案:氯气没有漂白性;氯水有漂白性,是因为氯水中含有HClO。
2.请结合氯气与水的反应,思考氯水中有哪些微粒。
答案:氯水中含有的微粒如下:
三分子:Cl2、HClO、H2O;
四离子:H+、Cl-、ClO-、OH-。
3.将氯气通入石蕊溶液中有什么现象?
答案:溶液先变红,后褪色。
4.久置氯水的成分是什么?应如何保存氯水?
答案:因为HClO易分解,氯水久置转化为盐酸;氯水应放在棕色瓶中密封保存。
探究一
探究二
知识归纳
有关氯水的知识汇总
1.氯水的成
(1)与氯水相关的化学反应及物质的电离:
Cl2+H2O==H++Cl-+HClO
HClO
H++ClO-
2HClO
2HCl+O2↑
(2)氯水的成分:
①三分子:Cl2、HClO、H2O;
②四离子:H+、Cl-、ClO-、OH-。
探究一
探究二
2.氯水的性质
氯水成分的多样性决定了其性质的多重性:
探究一
探究二
3.新制氯水、久置氯水、液氯的比较
探究一
探究二
典例剖析
典例1
在新制氯水含有的各种微粒中:
(1)使氯水呈黄绿色的是 (填化学式或离子符号,下同)。?
(2)能使AgNO3溶液产生白色沉淀的是 。?
(3)能使紫色石蕊溶液显红色的是 。?
(4)能使红色石蕊试纸褪色的是 。?
(5)能使无水CuSO4变蓝的是 。?
(6)能与NaHCO3溶液反应放出气体的是 。?
解析:根据新制氯水的成分进行分析,其中使红色石蕊试纸褪色的是HClO而非Cl2;由于HClO的酸性比H2CO3的弱,故HClO与NaHCO3不发生反应,能与NaHCO3反应放出气体的是HCl。
答案:(1)Cl2 (2)Cl- (3)H+ (4)HClO (5)H2O (6)H+
探究一
探究二
变式训练1在新制氯水中存在多种分子和离子,下列实验现象和结论一致且正确的是( )
A.新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰,说明有Cl2
B.加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,说明有Cl-
C.将KHCO3固体加入新制的氯水中,有气泡产生,说明有HClO
D.光照新制氯水有气泡逸出,该气体一定是Cl2
解析:A项,新制氯水中因含HClO而具有漂白性,Cl2没有漂白性;C项,氯水中的盐酸与KHCO3反应产生CO2;D项,光照下氯水中的HClO发生分解反应产生O2。
答案:B
探究一
探究二
氯气的实验室制法
问题探究
1.根据氯气的性质推测,如何收集氯气?如何检验氯气是否收集满?
答案:氯气的密度比空气的大,可用向上排空气法收集;可将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶瓶口,若试纸变蓝,即证明氯气已收集满。
2.氯气有毒,实验室中制取氯气时应做哪些安全措施?
答案:可在通风橱中进行实验,用氢氧化钠溶液吸收尾气。
3.足量的MnO2与含4
mol
HCl的浓盐酸反应,能生成1
mol
Cl2吗?
答案:不能。随着反应的进行,浓盐酸变稀后反应即停止。
4.结合实验室制取氯气的原料及其性质,思考氯气中会含有什么杂质,该如何除去。
答案:盐酸具有挥发性,故Cl2中会含有HCl、水蒸气,可用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸吸收水蒸气。
知识归纳
氯气的实验室制法
1.氯气的实验室制法
(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)仪器装置:装置特点:固+液
气
主要仪器:铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如下图所示。
探究一
探究二
说明:C装置的作用是除去Cl2中的HCl;D装置的作用是干燥Cl2;F装置的作用是吸收多余的Cl2,防止污染环境。
探究一
探究二
(3)收集方法:
①向上排空气法(Cl2的密度大于空气)。
②排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。
(4)验满方法:
①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的集气瓶口,观察到试纸发生先变红后褪色的变化,则证明已集满。
(5)尾气处理:
Cl2有毒,易污染空气,需用NaOH溶液吸收多余的Cl2。
探究一
探究二
2.实验室制取氯气的其他方法
可用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂代替MnO2与浓盐酸反应(不需加热),如:
2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
探究一
探究二
典例剖析
典例2
氯是一种海水中含量较大的元素。下图是一套制取并验证氯气部分化学性质的实验装置:
探究一
探究二
回答下列问题:
(1)装置Ⅰ中,仪器a的名称为 ;?
(2)装置Ⅱ的作用是
;?
(3)当有少量Cl2气流通过后,装置Ⅲ中反应的离子方程式为 ;?
(4)当Cl2气流持续通过时,装置Ⅳ中干燥的有色布条能否褪色? ;?
(5)装置Ⅴ中反应的离子方程式为 。?
探究一
探究二
解析:装置Ⅰ为Cl2的发生装置,仪器a为分液漏斗;装置Ⅱ为净化装置,吸收Cl2中的HCl;Cl2可与KI发生反应Cl2+2I-==I2+2Cl-,生成的I2使淀粉溶液变为蓝色;干燥的Cl2无漂白性,但Cl2从装置Ⅲ中逸出时会带入H2O,故装置Ⅳ中干燥的有色布条会褪色;装置Ⅴ为尾气吸收装置,Cl2可与NaOH发生反应Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O。
答案:(1)分液漏斗
(2)吸收Cl2中的HCl
(3)Cl2+2I-==I2+2Cl-
(4)能
(5)Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O
探究一
探究二
变式训练2Cl2是一种重要的化工原料,结合氯气的相关知识解决下列问题:
(1)少量Cl2也可以由以下反应制取,配平方程式: KMnO4+ HCl(浓)
KCl+ MnCl2+ Cl2↑+ H2O;若上述反应中产生0.1
mol
Cl2,则转移的电子数为 。?
(2)工业上常用廉价的石灰乳吸收工业制氯气的尾气制得漂白粉,该反应的化学方程式是 ,所得漂白粉的有效成分是 (填物质名称)。?
探究一
探究二
(3)用如图所示装置进行氯气的性质实验,装置A、B、C中的试剂依次为:FeCl2溶液、淀粉KI溶液、石蕊溶液(图中夹持装置已略去)
请回答下列问题:
①A溶液由浅绿色变为棕黄色,反应的离子方程式为 ;?
②B瓶中的淀粉KI溶液变 色,反应的离子方程式为 ;?
③C瓶中观察到的现象为 。?
探究一
探究二
解析:(1)元素化合价的变化分别为:Mn元素由KMnO4中的+7价变成MnCl2中的+2价,化合价降低,所以KMnO4是氧化剂,1
mol
KMnO4得5
mol电子;Cl元素由HCl中的-1价变成Cl2中的0价,化合价升高,所以HCl是还原剂,生成1
mol
Cl2转移2
mol电子;根据氧化还原反应中得失电子数相等,其最小公倍数是10,所以得到10
mol电子需要2
mol高锰酸钾参加反应,失去10
mol电子需要10
mol
HCl参加氧化还原反应生成5
mol
Cl2,再根据原子守恒,可写出化学方程式中各物质的化学计量数:2KMnO4+16HCl(浓)
2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。根据化学方程式可知,生成1
mol
Cl2转移2
mol电子,故产生0.1
mol
Cl2,转移的电子数为0.2NA。
探究一
探究二
1
2
3
4
1.下列实验过程中,不会产生气体的是( )
解析:A项氯水中的HClO见光分解生成氧气;B项氯水中的H+与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2;氯水滴入NaBr溶液反应生成Br2和NaCl,没有气体产生;H2O与Na2O2反应产生O2。
答案:C
1
2
3
4
2.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2
B.FeCl2
C.FeCl3
D.MgCl2
解析:Cu为不活泼金属,与盐酸不反应,A项错误;FeCl2不能由Fe和Cl2反应生成,B项错误;FeCl3不能由Fe和盐酸反应生成,C项错误;MgCl2可由金属镁和氯气直接反应制得,也可由金属镁和盐酸反应制得,D项正确。
答案:D
1
2
3
4
3.实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,下列有关说法正确的是(气体体积在标准状况下测定)( )
A.用含0.4
mol
HCl的浓盐酸,MnO2不足量,可制得氯气2.24
L
B.用含0.4
mol
HCl的浓盐酸,MnO2过量,可制得氯气2.24
L
C.若有0.4
mol
HCl参与反应,则可制得氯气2.24
L
D.若有0.4
mol
HCl被氧化,则可制得氯气2.24
L
解析:在反应中盐酸被消耗,浓度减小变稀,稀盐酸不能被氧化,故A、B两项均错误;0.4
mol盐酸被氧化,生成0.2
mol
Cl2,其体积在标准状况下应为4.48
L,D项错误。
答案:C
1
2
3
4
4.下列实验现象,与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( )
A.将NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡(H+)
B.使红色布条褪色(HCl)
C.向FeCl2溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,发现溶液呈红色(Cl2)
D.滴加AgNO3溶液生成白色沉淀(Cl-)
解析:A项,氯水中存在H+,与NaHCO3反应产生CO2;B项,氯水能使红色布条褪色是因为氯水中存在HClO,具有漂白作用;C项,氯水中存在Cl2,能将Fe2+氧化为Fe3+,再滴加KSCN溶液后,溶液呈红色;D项发生反应:Ag++Cl-==AgCl↓。
答案:B第二节 富集在海水中的元素——氯
基础巩固
1.用自来水养金鱼时,通常先将自来水经日晒一段时间后,再注入鱼缸,其目的是( )
A.利用紫外线杀死水中的细菌
B.提高水温,有利于金鱼生长
C.增加水中氧气的含量
D.促使水中的次氯酸分解
解析自来水常用Cl2作消毒剂,Cl2溶于水会与水反应生成HClO,HClO是强氧化剂,它的存在对金鱼的生长有害,而HClO见光易分解。
答案D
2.关于新制氯水与久置氯水的说法中,错误的是( )
A.新制氯水的氧化性比久置氯水强
B.久置氯水可以视为稀盐酸
C.新制氯水中无Cl-,久置氯水中有Cl-
D.新制氯水的酸性比久置氯水弱
解析新制氯水中含有Cl2、H+、Cl-、HClO、H2O、ClO-、OH-,而久置氯水由于HClO的分解,变成稀盐酸(含有H+、Cl-、H2O),都存在Cl-。
答案C
3.漂白粉在空气中容易失效的原因是( )
A.次氯酸钙不稳定,易分解
B.氯化钙易潮解
C.次氯酸钙易与盐酸反应
D.次氯酸钙易与空气中的水及二氧化碳反应
解析次氯酸钙稳定,不易分解,A项错误;CaCl2易潮解与漂白粉在空气中容易失效无关,B项错误;空气中不含盐酸,不会与盐酸反应,C项错误;次氯酸钙易与空气中的水及二氧化碳反应生成HClO,HClO见光易分解,从而变质,D项正确。
答案D
4.用玻璃棒蘸取新制氯水点在pH试纸上,观察到的现象是( )
解析新制氯水中存在HCl(强酸)和HClO(弱酸),二者电离出H+使溶液显酸性,故试纸变为红色,后因HClO具有强氧化性又会使红色(中间部分)褪去,故B正确。
答案B
5.向盛有氯气的集气瓶中,注入约五分之一体积的下列液体并轻轻振荡,观察到的现象记录如图所示,判断瓶中注入的液体是( )
A.AgNO3溶液
B.NaOH溶液
C.水
D.FeCl2溶液
解析A项,Cl2与AgNO3溶液反应会产生AgCl白色沉淀;B项,Cl2与NaOH溶液反应会产生NaCl和NaClO,溶液呈无色;C项,Cl2溶于水,所得氯水呈浅黄绿色;D项,Cl2氧化FeCl2生成FeCl3,溶液呈棕黄色。
答案C
6.下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中正确的是( )
A.氯气的水溶液可以导电,说明氯气是电解质
B.漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的
C.氯气可以使鲜花褪色,说明Cl2有漂白性
D.氯气可以使湿润的有色布条褪色,但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气
解析电解质必须是化合物,氯气是单质,A项错误;漂白粉是利用强氧化性消毒,而明矾净水是利用Al3+在水中生成的Al(OH)3胶体吸附杂质,二者的作用原理是不相同的,B项错误;氯气可以使鲜花褪色,是因为Cl2+H2OHClO+HCl,次氯酸具有漂白作用,氯气无漂白性,C项错误;氯气可以使湿润的有色布条褪色,是因为发生反应Cl2+H2OHClO+HCl,实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气,D项正确。
答案D
7.现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水,可用来区别它们的一种试剂是( )
A.AgNO3溶液
B.酚酞溶液
C.紫色石蕊溶液
D.饱和食盐水
解析紫色石蕊溶液遇盐酸变红,紫色石蕊溶液遇NaCl溶液无明显现象,紫色石蕊溶液遇NaOH溶液变蓝,紫色石蕊溶液遇新制氯水先变红后褪色。
答案C
8.下列离子方程式书写正确的是( )
A.氯气溶于水:Cl2+H2OH++Cl-+HClO
B.氯气和烧碱作用:Cl2+OH-2Cl-+H2O
C.浓盐酸制取氯气:MnO2+2H++2Cl-Cl2↑+Mn2++H2O
D.钠和水作用:Na+2H2ONa++H2↑+2OH-
解析HClO是难电离的弱酸,写分子式,A项正确;B项应有ClO-生成;C、D两项均没配平。
答案A
9.检验某溶液中是否含有Cl-,正确的操作是( )
A.取样,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
B.取样,先加盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
C.取样,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成
D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失
解析A项没有排除C等离子的干扰;B项不能确定是溶液中含有Cl-还是盐酸带入Cl-;C项先加稀硫酸酸化会产生Ag2SO4沉淀。
答案D
10.关于实验室制取Cl2的反应,下列说法错误的是( )
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1
mol
Cl2,转移电子的物质的量为2
mol
C.每消耗1
mol
MnO2,起还原作用的HCl为4
mol
D.生成的Cl2中,除含有一些水蒸气,还含有HCl杂质
解析由反应可知,每消耗1
mol
MnO2,起还原作用的HCl为2
mol,起酸性作用的HCl为2
mol,故C项错误。
答案C
11.某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ:若MnO2过量,则浓盐酸可全部消耗完
B.图Ⅱ:证明新制氯水具有酸性
C.图Ⅲ:产生了棕黄色的雾
D.图Ⅳ:湿润的有色布条褪色
解析MnO2和浓盐酸在加热条件下反应,随着反应的进行,浓盐酸浓度变小,MnO2不与稀盐酸反应,即使MnO2过量,盐酸也不能全部消耗完,A错误;Ⅱ能证明新制氯水具有酸性,还可以证明新制氯水具有漂白性,B错误;铜丝在Cl2中燃烧,生成棕黄色的烟,C错误。
答案D
12.下图是一组检验氯气性质的装置。
(1)现关闭活塞K,若有色布条是干燥的,溶液B为浓硫酸,则有色布条 ;若溶液B为水,则有色布条 ;若溶液B为饱和的NaHCO3溶液,则有色布条 。?
(2)现打开K,溶液B为氢氧化钠溶液,通入的Cl2是湿润的,布条是干燥的,则有色布条 。?
解析(1)关闭K通入Cl2,若B为浓硫酸,则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2,有色布条不褪色;若B为水,则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2,有色布条褪色;若B是NaHCO3溶液,则Cl2在(Ⅰ)中被消耗,有色布条不褪色。
(2)打开K,尽管B是NaOH溶液,湿润的Cl2还是直接进入(Ⅱ),有色布条褪色。
答案(1)不褪色 褪色 不褪色 (2)褪色
13.Cl2是一种重要的化工原料,下图是一些含氯产品。
(1)①中钢瓶中应贴的标签为 。?
A.腐蚀品
B.爆炸品
C.有毒品
D.易燃品
(2)下列有关漂白粉和漂白液的说法正确的是 。?
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D.漂白液的有效成分是Na2O2
(3)工业上利用Cl2制盐酸,其化学方程式为 。Cl2溶于水可制得氯水,检验一瓶氯水是否已经完全变质,可选用的试剂是 。?
A.硝酸银溶液
B.酚酞溶液
C.碳酸钠溶液
D.紫色石蕊溶液
(4)将8.7
g
MnO2与足量浓盐酸混合加热,反应生成氯气的体积(标准状况)是
L;被氧化的HCl的质量是
g。?
解析(1)Cl2有毒,贮存Cl2的钢瓶应贴的标签为有毒品。
(2)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,漂白液的有效成分是NaClO,二者均是混合物,A、D项错误;制取漂白粉时,不用澄清石灰水,因氢氧化钙的浓度较小,一般用石灰乳,也可用氯气与稍湿的消石灰作用制得,C项错误。
(3)久置氯水的成分为稀盐酸,新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,新制氯水和稀盐酸均与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,均与Na2CO3溶液反应放出CO2气体,遇酚酞溶液均无明显现象。新制氯水中加入紫色石蕊溶液先变红后褪色,而稀盐酸中加入紫色石蕊溶液只变红色。
(4)利用化学方程式进行计算。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
87
g
4
mol
22.4
L
8.7
g
n(HCl)
V(Cl2)
解得V(Cl2)=2.24
L,n(HCl)=0.4
mol。
被氧化的HCl为0.2
mol,质量为0.2
mol×36.5
g·mol-1=7.3
g。
答案(1)C (2)B (3)H2+Cl22HCl D
(4)2.24 7.3
能力提升
1.已知某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为1∶2∶3,现欲使溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比变成3∶2∶1。则通入Cl2的物质的量与原溶液中I-的物质的量之比应为( )
A.1∶3
B.3∶1
C.1∶2
D.2∶1
解析设原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量分别为1
mol、2
mol、3
mol。反应后溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量分别为3
mol、2
mol、1
mol,可知Cl-增加2
mol,I-减少2
mol,Cl2+2I-2Cl-+I2,则通入氯气的物质的量为1
mol。原溶液中I-为3
mol,故n(Cl2)∶n(I-)=1∶3。
答案A
2.已知:KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O。如图所示,将少量试剂分别放入培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在KClO3晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验现象得出的结论完全正确的是( )
选项
实验现象
结论
A
滴有KSCN的FeCl2溶液变红色
Cl2具有还原性
B
滴有酚酞的NaOH溶液褪色
Cl2具有酸性
C
石蕊溶液先变为红色后褪色
Cl2具有漂白性
D
KI淀粉溶液变蓝色
Cl2具有氧化性
解析据题意可知,浓盐酸滴在KClO3晶体上,有Cl2产生。Cl2可将FeCl2氧化成FeCl3,使滴有KSCN的FeCl2溶液变红。Cl2溶于紫色石蕊溶液,发生反应:Cl2+H2OHCl+HClO,HClO具有强氧化性,看到先变红后褪色。Cl2与NaOH溶液反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,溶液碱性减弱,溶液褪色。Cl2将I-氧化生成I2,淀粉遇I2显蓝色。
答案D
3.在某未知液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成,加入稀硝酸后,沉淀部分溶解,有无色无味的气体生成,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,由此判断该未知液中含有( )
A.Cl-、S
B.Cl-、N
C.Cl-、C
D.Cl-、OH-
解析能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2,又因为加入稀硝酸后沉淀部分溶解,故原溶液中除含有C外,还有Cl-。
答案C
4.根据实验步骤的图示回答下列问题。
已知:Ⅰ.D是焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)的盐溶液;
Ⅱ.固体氯化物与浓硫酸在加热条件下反应可制得氯化氢,同时生成硫酸盐。
(1)写出各物质的化学式:
A ,B ,C ,?
D ,E ,F ,?
G 。?
(2)写出下列各步反应的化学方程式,是氧化还原反应的标出电子转移的方向和数目。
① ;?
② ;?
③ ;?
④ 。?
(3)反应②中,每转移1
mol
e-,有
mol
被氧化。?
解析向物质A中加入AgNO3溶液,生成白色不溶于稀硝酸的沉淀C,可判定A中含有Cl-,则C一定是AgCl;淀粉溶液遇B生成蓝色物质,B一定是I2;D、E中一定有碘元素、氯元素;由题给信息Ⅱ可得无色晶体为氯化物,F为HCl,HCl与G加热得E,则G为MnO2,E为Cl2;再结合题给信息Ⅰ可得D为KI,则A为KCl。
答案(1)KCl I2 AgCl KI Cl2 HCl MnO2
(2)①2KCl(s)+H2SO4(浓)K2SO4+2HCl↑
②
③
④KCl+AgNO3AgCl↓+KNO3
(3)1 HCl
5.某化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰加热反应,制取并收集两瓶干燥纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气,设计了如下装置:
(1)写出Ⅰ装置烧瓶中发生反应的化学方程式: 。?
(2)装置Ⅱ中盛放的药品是饱和氯化钠溶液,其作用是 ;装置Ⅲ的作用是除去氯气中混有的水蒸气,应盛放 。?
(3)实验开始后,先 a, b(填“关闭”或“打开”,下同);当集满一瓶氯气时,为减少换集气瓶时氯气的外逸,再 a, b,换好集气瓶后,继续收集氯气。?
(4)兴趣小组的某些同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余的氯气,你认为其中不恰当的是(填序号) 。?
①氢氧化钠溶液 ②浓硫酸 ③水
(5)工业上将氯气通入石灰乳[Ca(OH)2]制取漂白粉,化学反应方程式为 ,漂白粉的有效成分是 (填化学式)。?
解析(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应是实验室制取Cl2的常用方法,其化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制取的氯气中混有水蒸气和HCl气体,因Cl2难溶于饱和氯化钠溶液,HCl易溶于水,所以氯气通过饱和氯化钠溶液就是为了除去氯气中混有的HCl气体;浓硫酸不仅吸水效率高,而且不与Cl2反应,所以装置Ⅲ应盛放浓硫酸。
(3)为了防止氯气外逸,在更换集气瓶时必须关闭弹簧夹b,关闭b后气压会增大,打开a,就是让气球暂时贮存部分氯气以平衡气压。所以实验开始后,先关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b;当集满一瓶氯气时,再打开弹簧夹a,关闭弹簧夹b,换好集气瓶后,继续收集氯气。
(4)①Cl2易与NaOH溶液反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,NaOH溶液能充分吸收氯气;②Cl2在浓硫酸中既不发生反应也不溶解,所以浓硫酸不能吸收Cl2;③Cl2在水中的溶解度不大,而且溶解的Cl2只有部分与水反应,所以水不能完全吸收Cl2。
(5)漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,制取漂白粉的化学反应方程式为2Ca(OH)2+2Cl2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Ca(ClO)2具有强氧化性,因而具有漂白性,所以漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2。
答案(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中混有的HCl 浓硫酸
(3)关闭 打开 打开 关闭
(4)②③
(5)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
-
9
-第1课时 氨
基础巩固
1.1
L
0.1
mol·L-1的氨水中所含溶质的微粒的物质的量为( )
A.0.1
mol
NH3分子
B.0.1
mol
NH3·H2O分子
C.NH3分子和NH3·H2O分子共0.1
mol
D.NH3分子和NH3·H2O分子及N共0.1
mol
解析根据氮原子守恒很容易得出:n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(N)=0.1
mol。
答案D
2.右图是进行气体性质实验的常用装置,下列对有关实验现象的描述中,不正确的是( )
A.若水槽中盛有水,试管中盛满SO2,可看到试管中液面上升
B.若水槽中盛有水,试管中盛满NO2,可看到试管中液面上升并充满试管
C.若水槽中盛有水(滴有酚酞),试管中是NH3,可看到试管内液面上升且溶液呈红色
D.若水槽中盛有NaOH溶液,试管中是Cl2,可看到试管内液面上升,黄绿色逐渐褪去
解析二氧化硫易溶于水,溶于水的二氧化硫部分与水反应生成亚硫酸,则可以看到液面上升,A项正确;二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水,则看到液面上升,但水不会充满整个试管,B项错误;氨气极易溶于水,溶于水的氨气部分与水反应生成一水合氨,一水合氨电离使溶液显碱性,遇酚酞变红,则看到液面上升且溶液呈红色,C项正确;氯气与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水,则看到液面上升,试管中黄绿色逐渐褪去,D项正确。
答案B
3.以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性物质如氧气发生反应
解析铵态氮肥与碱性物质如草木灰反应,放出氨从而降低肥效,A项正确;氨的喷泉实验体现了氨极易溶于水的性质,不能体现其有氧化性,B项不正确;氨具有还原性,在有催化剂的条件下加热能与O2发生反应,氨被氧化为NO,常温下氨还能被氯气氧化,D正确。
答案B
4.下列操作能够达到实验目的的是( )
A.验证通入的
气体是SO2
B.用排空
气法收
集NO
C.制取并
检验氨气
D.用水吸
收氨气
解析Cl2、SO2等都能使品红溶液褪色,A项错误;NO不稳定,遇到空气会被氧化为NO2,B项错误;干燥的氨气不能使干燥的石蕊试纸变蓝,C项错误;因为氨气极易溶于水,所以吸收NH3应采用防倒吸装置,D项正确。
答案D
5.制备干燥的氨所需的药品是( )
A.NH4Cl稀溶液、NaOH稀溶液、碱石灰
B.饱和氨水、NaOH固体、五氧化二磷固体
C.NaOH溶液、NH4Cl晶体、浓硫酸
D.NH4Cl固体、消石灰、碱石灰
解析A项,不能用NH4Cl溶液与NaOH溶液混合制取NH3;B项,NH3不能用P2O5固体干燥;C项,制NH3不能用NH4Cl晶体与NaOH溶液,也不能用浓硫酸干燥NH3;D项,实验室用NH4Cl固体与消石灰共热的方法制取NH3,并用碱石灰干燥NH3。
答案D
6.能用如图装置进行喷泉实验的一组气体是( )
A.HCl和CO2
B.NH3和CO
C.O2和CO2
D.NO2和NO
解析要利用题给装置进行喷泉实验,所选气体必须易溶于NaOH溶液或易与NaOH反应,B项中的CO、C项中的O2、D项中的NO都不溶于NaOH溶液,也不与NaOH反应。
答案A
7.实验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M,多余的气体可用水吸收,则M是( )
A.氨气
B.一氧化碳
C.二氧化氮
D.氯化氢
解析由气体M用干燥管干燥、向下排空气法收集、用防倒吸装置吸收,可知气体M的密度比空气的小,且在水中溶解度非常大,符合条件的只有氨,选A项。
答案A
8.能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液(可以加热)的一种试剂是( )
A.BaCl2溶液
B.Ba(NO3)2溶液
C.Ba(OH)2溶液
D.AgNO3溶液
解析Ba(OH)2溶液和Na2SO4溶液混合有白色沉淀生成;Ba(OH)2溶液和NH4NO3溶液混合产生有刺激性气味的气体;Ba(OH)2溶液和KCl溶液混合无明显现象;Ba(OH)2溶液和(NH4)2SO4溶液混合既有白色沉淀生成,又产生刺激性气味的气体。
答案C
9.已知X、Y、Z、W(含同一元素)有如下所示转化关系,且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,则X可能是( )
XYZW
A.N2
B.NO2
C.NH3
D.NO
解析能发生连续氧化的物质,中学阶段学习的有C、S、H2S、Na、N2、NH3等。但符合X与W反应生成盐的只有NH3。转化关系为:NH3NONO2HNO3。
答案C
10.用一充满氨的烧瓶做喷泉实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内的氨水中溶质的物质的量浓度是(按标准状况下计算)( )
A.0.045
mol·L-1
B.1
mol·L-1
C.0.029
mol·L-1
D.不能确定
解析本题以氨的喷泉实验为切入点考查物质的量的有关计算。假设烧瓶的容积为1
L,则氨的物质的量为
mol,溶液的体积为1
L,氨水中溶质的物质的量浓度为
mol·L-1,即0.045
mol·L-1。
答案A
11.自然界中存在很多物质循环过程。下图是自然界中氮循环示意图,请回答下列问题:
(1)自然界中的固氮和人工固氮的共同点是 。?
(2)硝化细菌可以将氨氧化成亚硝酸,请配平该反应: NH3+ O2 HNO2+ H2O,其中还原产物为 。?
(3)根据循环图判断下列说法不正确的是 。?
a.氮元素均被氧化
b.含氮无机物和含氮有机物可相互转化
c.工业合成氨属于人工固氮
d.模拟生物固氮是人工固氮发展的方向
解析(1)将氮元素由游离态转化为化合态氮元素的过程称为氮的固定,因此自然界中的固氮和人工固氮的共同点是将游离态的氮转化为化合态的氮或将氮气转化为氮的化合物。
(2)根据方程式可知氨气中氮元素化合价从-3价升高到+3价,失去6个电子,氧气中氧元素化合价从0价降低到-2价,得到2个电子,根据电子得失守恒可知配平后的化学方程式为2NH3+3O22HNO2+2H2O,氧气是氧化剂,则还原产物为HNO2和H2O。
(3)碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环,如硝酸盐中氮元素的化合价为+5价,被细菌分解变成大气中氮气单质,氮元素由+5价→0价,属于被还原,a项错误;氮循环中铵盐和蛋白质可相互转化,铵盐属于无机物,蛋白质属于有机物,含氮无机物和含氮有机物可相互转化,b项正确;工业合成氨是将N2与H2在一定条件下反应生成NH3,属于人工固氮,c项正确;生物固氮是生命科学中的重大基础研究课题之一,因此模拟生物固氮是人工固氮发展的方向,d项正确。
答案(1)将游离态的氮转化为化合态的氮或将氮气转化为氮的化合物
(2)2 3 2 2 HNO2和H2O (3)a
12.某化学实验小组用如图所示装置制取、收集纯净干燥的氨气,并探究氨气的有关性质。
回答下列问题:
(1)开始实验之前要进行的操作是 ?
(2)写出利用装置Ⅰ制取氨气的化学方程式: 。?
(3)按照a、f、e、b、c、d的顺序将仪器连接,装置Ⅲ中倒置漏斗的作用是 ,装置Ⅳ中仪器的名称为 ,盛装的试剂为 。?
(4)向NH3的水溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,溶液颜色由无色变 色,说明溶液显 性,写出其电离方程式: 。?
解析(1)任何制取气体的装置在使用之前都要检查装置的气密性。
(2)装置Ⅰ中的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑,注意加热条件要标注。
(3)装置Ⅲ中倒扣的漏斗是用于防止液体倒吸回试管的受热部位,引起试管的破裂;注意漏斗的下沿刚好浸入液面;装置Ⅳ是球形干燥管,盛装的固体试剂是碱石灰,注意其连接方式是大口进气,小口出气。
(4)一水合氨发生电离使溶液显碱性:NH3·H2ON+OH-,加入酚酞,溶液变红色。
答案(1)检验装置的气密性
(2)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
(3)防止倒吸 球形干燥管 碱石灰
(4)红 碱 NH3·H2ON+OH-
能力提升
1.(2018海南化学,改编)化学与生产生活密切相关,下列说法错误的是( )
A.Na2O2可与CO2反应放出氧气,可用于制作呼吸面具
B.SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维和光电池
C.氨气易液化,可用于制冷剂
D.氯水具有较强的氧化性,可用于漂白纸张、织物等
解析过氧化钠与CO2反应产生氧气,可用作呼吸面具,A项正确;SiO2对光的全反射可以用于制作光导纤维,不能用于制光电池,B项错误;氨气极易液化,液氨气化时会吸收大量的热,使周围温度急剧降低,常用作制冷剂,C项正确;氯水中的HClO具有漂白性,D项正确。
答案B
2.右图装置中的干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管,下列选项与实验事实不相符的是( )
A.NH3 H2O(含石蕊溶液) 蓝色喷泉
B.HCl H2O(含石蕊溶液) 红色喷泉
C.Cl2 饱和食盐水 无色喷泉
D.CO2 NaOH溶液 无色喷泉
解析Cl2在饱和食盐水中溶解度很小,所以不能形成喷泉。
答案C
3.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨,并探究氨的性质(部分仪器已略去)。请回答:
(1)实验室制备氨的化学方程式为 。?
(2)用装置B收集氨时,氨的进气口是 (选填“a”或“b”),说明选择的理由: 。?
(3)打开装置B中的活塞c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨具有的性质是 , 。?
(4)为防止环境污染,以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨的是 (填序号)。?
解析(1)实验室制取氨的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氨的密度比空气小,可用向下排空气法收集,进气导管要伸到烧瓶底部。(3)能形成喷泉,证明氨极易溶于水;观察到红色喷泉,说明氨溶于水形成的溶液显碱性。(4)A不利于氨的吸收,B、D能防止倒吸,C会发生倒吸。
答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨的密度比空气的密度小
(3)极易溶于水 溶于水形成的溶液呈碱性
(4)BD
4.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨的制备
①氨的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。?
②欲收集一瓶干燥的氨,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。?
(2)氨与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
?
②反应的化学方程式 ?
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③ ?
④ ?
解析:(1)①由于制取氨可以用2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,故可以选A装置;或利用NH3·H2ONH3↑+H2O制取NH3,故也可以选B装置。
②生成的NH3中混有水蒸气,且氨是碱性气体,可用碱石灰干燥,用向下排空气法收集;在收集装置后,需用防倒吸的尾气处理装置;
(2)NO2具有强氧化性,NH3具有还原性,NO2中氮元素由+4价降至0价,NH3中氮元素由-3价上升至0价,生成N2,故化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,则Y管内气体颜色变浅甚至变为无色。由于反应后气体体积减小,故Y中压强减小,打开K2,烧杯内NaOH溶液在大气压强的作用下会倒吸入Y管内。
答案:(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2ONH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅
②8NH3+6NO27N2+12H2O
③Z中NaOH溶液产生倒吸现象
④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
-
9
-(共25张PPT)
第1课时 二氧化硅和硅酸
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.碳、硅的核电荷数分别是6和14,其原子结构示意图分别为
_____________、_____________。
2.CO2是一种酸性氧化物,它与足量NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O。
3.地壳中含量最多的两种元素是O、Si,二者形成的化合物为SiO2。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、二氧化硅
1.存在
存在形态有结晶形和无定形两大类,水晶、玛瑙的主要成分是
结晶的二氧化硅。
2.物理性质
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.化学性质
知识铺垫
新知预习
自主测试
4.用途
(1)以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料。
(2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料,可以制作光导纤维。
(3)用石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
知识铺垫
新知预习
自主测试
二、硅酸
1.物理性质
硅酸是一种不溶于水的白色胶状物。
2.化学性质
(1)弱酸性。
向Na2SiO3溶液中通入CO2,反应的化学方程式为
Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3(胶体)+Na2CO3
或Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3(胶体)+2NaHCO3。
结论:H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱。
(2)不稳定性。
H2SiO3受热易分解,化学方程式为H2SiO3
SiO2+H2O。
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.制备
知识铺垫
新知预习
自主测试
4.存在及用途
浓度小时形成硅酸溶胶,浓度大时形成硅酸凝胶,其中,硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶,称为“硅胶”,具有强的吸水性,常用作
干燥剂或催化剂的载体。
知识铺垫
新知预习
自主测试
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是由空间正四面体结构单元组成的网状结构的晶体( )
(3)SiO2是酸性氧化物,与任何酸都不能发生反应
( )
(4)利用石英坩埚可熔融NaOH固体( )
(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2,有白色胶状沉淀产生,可证明酸性:H2CO3>H2SiO3( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列关于硅酸的说法正确的是( )
A.硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B.可通过反应Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3(胶体)制取硅酸
C.因为硅酸难溶于水,所以它不能与NaOH溶液反应
D.干燥剂“硅胶”的主要化学成分是SiO2
解析:A项SiO2不溶于水,也不与水反应;C项硅酸能溶于NaOH溶液;D项“硅胶”的主要成分是硅酸。
答案:B
探究一
探究二
探究三
SiO2的结构和性质
问题探究
1.碳与硅原子的最外层均有4个电子,且碳比硅活泼,但碳在自然界中有稳定的单质存在,硅却没有,为什么?
答案:硅为亲氧元素,在自然界中不能稳定存在。
2.SiO2与CO2均是酸性氧化物,它们有哪些共性?有哪些不同?
答案:共性:①均能与碱(如NaOH溶液)反应生成盐和水;②均能与碱性氧化物(如Na2O、CaO)反应。
不同点:①SiO2能与氢氟酸反应;②SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3。
探究一
探究二
探究三
3.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞,而不用玻璃塞?不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放的药品有哪些?
答案:玻璃中含有SiO2,SiO2与NaOH反应会生成有黏性的Na2SiO3,使瓶塞与瓶口粘在一起,不易打开。不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放的药品有氢氟酸、硅酸钠溶液、碳酸钠溶液、强碱溶液等。
探究一
探究二
知识归纳
CO2和SiO2的比较
探究一
探究二
探究一
探究二
典例剖析
典例1
下列叙述正确的是( )
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的强
C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂
D.SiO2晶体熔、沸点高,硬度大,故可用于制作光导纤维
解析:CO2的熔、沸点低,可溶于水;SiO2的熔、沸点高,硬度大,不溶于水。两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系,A项错。CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质,不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱,B项错。SiO2晶体在光学方面的特性,决定了其可制作光导纤维,D项错。
答案:C
探究一
探究二
变式训练1在一定条件下,既能与CO2反应,又能与SiO2反应的物质是( )
①NaHCO3溶液 ②浓硫酸 ③NaOH溶液 ④碳
A.①②
B.①③
C.②④
D.③④
答案:D
探究一
探究二
H2SiO3的性质
问题探究
1.SiO2属于酸性氧化物,能否用SiO2与H2O直接反应制取H2SiO3?
答案:不能。虽然SiO2属于酸性氧化物,但SiO2难溶于水,无法用SiO2与H2O反应制取H2SiO3,可利用Na2SiO3溶液与酸反应制取。
2.硅酸的酸性比碳酸的弱,向硅酸钠溶液中通入过量的CO2有何现象?写出相关反应的离子方程式。
答案:有透明胶状物生成;
探究一
探究二
知识归纳
H2CO3与H2SiO3性质的比较
探究一
探究二
典例剖析
典例2
下列说法正确的是( )
A.硅酸不溶于水,因此不与NaOH溶液反应
B.根据反应SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑的,可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强
C.CO2气体通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
D.SiO2溶于水显酸性
解析:硅酸不溶于水,但可与NaOH溶液反应:H2SiO3+2NaOH==
Na2SiO3+2H2O,A项错误;B项中反应之所以能发生,是高温条件下CO2以气体形式逸出,使反应进行得较彻底,是利用SiO2、CO2沸点的不同,而不是利用硅酸、碳酸酸性的强弱不同;C项符合“强酸制弱酸”的一般规律;SiO2不溶于水,也不能与水反应,D项错误。
答案:C
探究一
探究二
变式训练2能证明碳酸比硅酸酸性强的实验是
( )
A.CO2溶于水生成碳酸而SiO2却不溶于水
B.高温时发生反应:Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
C.碳酸比硅酸受热易分解
D.将CO2通入Na2SiO3溶液中有透明胶状物生成
解析:利用强酸制取弱酸的反应原理,CO2溶于水形成碳酸,碳酸与Na2SiO3溶液反应得到硅酸胶体,从而证明碳酸的酸性强于硅酸的。
答案:D
1
2
3
4
1.光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息科学迅猛发展。光导纤维的主要成分是( )
A.CaCO3
B.SiO2
C.Na2SiO3
D.CaSiO3
解析:光导纤维的主要成分是SiO2,CaCO3是石灰石、大理石的主要成分,Na2SiO3是水玻璃的主要成分。
答案:B
1
2
3
4
2.关于二氧化硅的叙述不正确的是( )
①水晶的主要成分是SiO2 ②能与强碱反应,但不能与水反应 ③硅与碳最外层都有4个电子,故SiO2的物理性质与CO2类似 ④既属于酸性氧化物,又属于碱性氧化物
A.②③
B.③④
C.②④
D.①④
解析:SiO2的物理性质与CO2不相似,SiO2不属于碱性氧化物。
答案:B
1
2
3
4
3.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物
D.CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
解析:虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但却不能溶于水生成H2SiO3,B错误;SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A正确,C错误;CO2是由CO2分子构成的,而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D错误。
答案:A
1
2
3
4
4.下列说法不正确的是( )
A.因SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2对应的酸,或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀
C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大
D.氢氟酸能够刻蚀玻璃,因而不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析:SiO2不溶于水,不能与水反应生成H2SiO3,SiO2可看作是H2SiO3失去一分子H2O而形成的,且SiO2与H2SiO3中硅元素价态相同,故SiO2是H2SiO3的酸酐,A错误;由于H2CO3的酸性比硅酸强,所以CO2通入Na2SiO3溶液中发生反应:CO2+H2O+Na2SiO3==
H2SiO3↓+Na2CO3得到硅酸沉淀,B正确;C项中,有关SiO2的结构和物理性质的描述正确;SiO2的特性是常温下能与氢氟酸反应,故可用氢氟酸刻蚀玻璃(玻璃的主要成分是硅酸盐和SiO2),因此不能用玻璃瓶盛装氢氟酸,D正确。
答案:A第1课时 二氧化硅和硅酸
基础巩固
1.NaOH、KOH等碱溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中( )
解析碱可以与玻璃中的SiO2反应,因此碱液只能贮存在带橡胶塞的细口瓶中。
答案B
2.(2018江苏化学,3)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
解析NaHCO3能与胃酸(HCl)反应,可用作胃酸中和剂,与NaHCO3的不稳定性无关,A项错误;SiO2能导光,故能作光导纤维,与SiO2的熔点和硬度无关,B项错误;Al2O3的熔点高,可作耐火、耐高温材料,与Al2O3是两性氧化物无关,C项错误;CaO可以和水反应生成Ca(OH)2,可用作食品干燥剂,D项正确。
答案D
3.下列离子方程式的书写正确的是( )
A.水玻璃中通入过量的二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O2Na++C+H2SiO3↓
B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2Ca2++2HC
C.二氧化硅溶于氢氟酸溶液中:SiO2+4H++4F-SiF4↑+2H2O
D.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH-Si+H2O
解析Na2SiO3为强电解质,应写为离子形式,且CO2过量,应生成HC,A错误;澄清石灰水中Ca(OH)2应写为离子形式,B错误;氢氟酸为弱酸,应写为分子式,不能写为离子形式,C错误。
答案D
4.若将混在SiO2中的H2SiO3除去,正确的操作为( )
A.加入水溶解后,过滤
B.加入氢氧化钠溶液后,过滤
C.直接充分加热此固体混合物
D.加入足量的氢氟酸后,过滤
解析SiO2不溶于水,可溶于氢氟酸和氢氧化钠溶液;H2SiO3不溶于水,也不溶于氢氟酸,但可溶于氢氧化钠溶液,且加热时可分解为二氧化硅和水。
答案C
5.如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质),请选用下面提供的试剂和操作,将标号填在表内。
供选试剂:A.盐酸 B.烧碱溶液 C.氧气 D.水
E.CO2 F.不用其他试剂
供选操作:①加热 ②加热熔融 ③过滤 ④结晶
含杂质的物质
所加试剂
主要操作
(1)SiO2(NaHCO3)
(2)SiO2(CaCO3)
(3)NaCl(SiO2)
(4)SiO2(H2SiO3)
(5)CaCO3(SiO2)
解析(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法。
(2)除去SiO2中的CaCO3可用盐酸溶解,CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,然后再过滤。
(3)除去NaCl中的SiO2可用过滤、结晶法,因NaCl溶于水而SiO2不溶于水。
(4)除去SiO2中的H2SiO3可用加热法,H2SiO3H2O+SiO2。
(5)除去CaCO3中的SiO2可用烧碱溶液,溶解SiO2后再过滤。
答案(1)D ③ (2)A ③ (3)D ③④ (4)F ①
(5)B ③
能力提升
1.现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末,只用一种试剂就可以将它们鉴别开,该试剂是( )
A.纯水
B.盐酸
C.硝酸银溶液
D.碳酸钠溶液
解析硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水;加入盐酸分别出现白色胶状沉淀、气体和无明显现象;只有硅酸钠可与硝酸银反应生成白色沉淀,其余无明显现象;加入碳酸钠溶液三者均无明显现象。
答案B
2.已知A是一种装饰品的主要成分,根据下图转化关系,回答下列问题。
(1)A的用途是 (任写一种),B是 ,D是 。?
(2)写出化学方程式:
① 。?
④ 。?
(3)写出离子方程式:
② 。?
③ 。?
⑤ 。?
解析由A是一种装饰品的主要成分,与纯碱反应,知A可能是SiO2,SiO2与纯碱反应生成Na2SiO3和CO2,二者在水中可反应生成H2SiO3,而H2SiO3受热分解又可生成SiO2,所以A是SiO2,B是Na2SiO3,D是H2SiO3。
答案(1)制光导纤维 Na2SiO3 H2SiO3
(2)①Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
④H2SiO3H2O+SiO2
(3)②CO2+H2O+SiC+H2SiO3↓ ③SiO2+2OH-Si+H2O ⑤Si+2H+H2SiO3(胶体)
3.为确认HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此完成下列问题:
(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 。?
解析本题考查对强酸制弱酸原理的应用,注意B装置的作用是除去盐酸挥发出的HCl气体,否则对C装置要证明碳酸酸性强于硅酸会形成干扰。
答案(1)盐酸 (2)饱和NaHCO3溶液 除去盐酸中挥发出的HCl气体
(3)Na2SiO3溶液 CO2+Si+H2OC+H2SiO3↓(合理即可)
-
4
-(共30张PPT)
第2课时 硅酸盐和硅
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.SiO2与CO2物理性质差异较大的主要原因是结构不同,SiO2的基本结构单元是四面体。
2.用化学方程式表示:
(1)氢氟酸刻蚀玻璃:4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O。
(2)SiO2与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O。
(3)硅酸钠溶液久置于空气中变质:
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3(胶体)。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、硅酸盐
1.定义
硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。
2.硅酸盐的性质
硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶于水,化学性质很稳定。
3.硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。
例如:Na2SiO3:Na2O·SiO2;
长石KAlSi3O8:K2O·Al2O3·6SiO2。
4.最常见的硅酸盐——Na2SiO3
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,能制备硅胶和木材防火剂。
知识铺垫
新知预习
自主测试
5.三种常见的硅酸盐产品
知识铺垫
新知预习
自主测试
6.其他含硅的物质
知识铺垫
新知预习
自主测试
二、硅单质
1.种类
单质硅有晶体和无定形两类。
2.结构
晶体硅的结构与金刚石相似。
3.性质
(1)物理性质:
(2)化学性质:在常温下化学性质不活泼,但能与氢氟酸、强碱等发生反应。
知识铺垫
新知预习
自主测试
4.用途
(1)半导体材料,如硅芯片等。
(2)新型能源,如光电池等。
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列物质中属于硅酸盐材料的是( )
①水泥 ②玻璃 ③陶瓷 ④水晶
A.①③
B.②④
C.②③
D.①②③
答案:D
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列关于硅的说法中,不正确的是( )
A.硅是非金属元素,它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.单质硅和金刚石结构相似,但比金刚石硬度小,熔点低
C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应
D.加热到一定温度时,硅能与氯气、氧气等非金属反应
解析:硅虽然外形像金属(有金属光泽),但实际上属于非金属;硅原子与碳原子最外层电子数相同,硅晶体和金刚石晶体结构相似,但硅晶体比金刚石的硬度小,熔点低;硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下),但常温下仍能与氟气、氢氟酸和NaOH溶液等发生反应,加热至一定温度时,硅还能与氯气、氧气等非金属发生反应。
答案:C
探究一
探究二
硅酸盐的组成
问题探究
1.硅酸盐可写成二氧化硅和金属氧化物的形式,是否可理解成硅酸盐是二氧化硅和金属氧化物的混合物?
答案:不可以。硅酸盐结构复杂,只是用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示,并不是它们的混合物。
2.请结合硅酸盐的性质,分析在实验室里如何保存Na2SiO3溶液?如果敞口放置一段时间,溶液会出现什么现象?
答案:由于Na2SiO3溶液能与空气中的CO2反应而变质,故Na2SiO3溶液要密封保存,并放在带橡胶塞的玻璃瓶中。反应的化学方程式为Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3(胶体),所以,敞口放置的Na2SiO3溶液会出现透明胶状物。
探究一
探究二
易错警示
将硅酸盐改写为氧化物形式
硅酸盐由于组成比较复杂,通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成,改写方法为:
例如:钠长石NaAlSi3O8不能写成
Na2O·
Al2O3·3SiO2,应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。
钾长石:KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2,即原子个数比不变。
探究一
探究二
素能应用
【典例1】
长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土
[Al2Si2O5(OH)4]的离子方程式为
2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O==2K++2
+4H2SiO3(胶体)+
Al2Si2O5(OH)4
(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式。
①KAlSi3O8: ;?
②Al2Si2O5(OH)4: ;?
(2)上述反应能够发生的原因是? 。?
探究一
探究二
解析:(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时,只需将除O以外所有的元素写出其常见氧化物,并用“·”将它们合并起来,但需注意各种原子个数比符合原来的组成。在某种(或几种)氧化物前加合适的化学计量数。
①KAlSi3O8:K2O·Al2O3·6SiO2;
②Al2Si2O5(OH)4:Al2O3·2SiO2·2H2O。
(2)分析反应前后物质的种类,可知属于酸与盐发生的复分解反应,是由于酸性:H2CO3>H2SiO3,发生了较强的酸制取较弱的酸的反应。
答案:(1)①K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)较强的酸能制较弱的酸
探究一
探究二
变式训练1昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为( )
A.CaO·MgO·SiO2·H2O
B.2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
C.2CaO·MgO·SiO2·2H2O
D.5CaO·2MgO·8SiO2·H2O
解析:根据昆仑玉的化学式,将Ca、Mg、Si、H分别写成氧化物的形式,再调整各氧化物前的计量数并使其原子组成与昆仑玉的化学式一致,可得昆仑玉用氧化物的形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。
答案:B
探究一
探究二
硅及其化合物的特性、硅的制备
问题探究
1.单质硅在常温下化学性质不活泼,所以硅在自然界中以游离态存在,这种说法是否正确?
答案:不正确。硅是一种亲氧元素,在自然界中总是与氧相互化合,以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。自然界中无游离态的硅存在。
2.能与NaOH溶液反应,且生成氢气的单质有哪些?
答案:硅、铝。
3.Si、SiO2性质稳定,能否与酸反应?
答案:Si和SiO2与H2SO4、HNO3等不反应,但能与氢氟酸反应。
探究一
探究二
知识归纳
硅及其化合物的特性与硅的制取
1.硅及其化合物的“特性”
探究一
探究二
探究一
探究二
探究一
探究二
探究一
探究二
探究一
探究二
典例剖析
典例2
在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要的角色。制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:
Si+3HCl
SiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1
000~1
100
℃条件下反应制得纯硅。
请回答下列问题:
(1)第①步制备粗硅反应的化学方程式为 。?
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0
℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6
℃)和HCl(沸点-84.7
℃),提纯SiHCl3采用的方法为 。?
(3)从基本反应类型角度分类,步骤③中发生的反应属于 。
探究一
探究二
(4)为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是 (填写字母代号)。?
A.氯水
B.NaOH溶液
C.KSCN溶液
D.Na2SO3溶液
解析:(1)高温下用碳还原二氧化硅可制得粗硅,同时生成一氧化碳。
(2)分离沸点不同的液体应用蒸馏(或分馏)的方法。
(3)步骤③中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl,属于置换反应。
(4)鉴定产品中是否含铁单质,用稀盐酸溶解后生成Fe2+,因含量少,应将Fe2+转化为Fe3+后再检验,故选AC。
答案:(1)SiO2+2C
Si(粗)+2CO↑
(2)蒸馏(或分馏) (3)置换反应 (4)AC
探究一
探究二
变式训练2已知:SiHCl3与过量H2在1
000~1
100
℃条件下反应制得高纯硅,且SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去):
探究一
探究二
请回答下列问题:
(1)装置B中的试剂是 ,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是 。?
(2)反应一段时间后,装置D中观察到的现象是 ,装置D不能采用普通玻璃管的原因是
,装置D中发生反应的化学方程式为
。?
(3)为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及 。?
探究一
探究二
解析:用Zn、稀硫酸反应制得的H2会混有少量H2O,而SiHCl3能与H2O发生剧烈反应,所以要进行干燥,根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸。装置C用水浴加热,使SiHCl3汽化,再和H2进入装置D中发生反应;因为在1
000~1
100
℃下普通玻璃会软化,因此不能使用普通玻璃管。因为SiHCl3在空气中易自燃,实验中还要注意先通一段时间的H2以排尽装置中的空气。
答案:(1)浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化
(2)有固体物质生成 在此反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2
Si+3HCl
(3)排尽装置中的空气
1
2
3
4
1.下列物质中,按某分类标准能与玻璃、水泥、陶瓷归在一类的是( )
A.砖瓦
B.光导纤维
C.水玻璃
D.晶体硅
解析:玻璃、水泥、陶瓷和砖瓦都是传统的硅酸盐产品。光导纤维的主要成分是二氧化硅,水玻璃是硅酸钠的水溶液。
答案:A
1
2
3
4
2.下列说法错误的是( )
A.硅是制造太阳能电池的常用材料
B.二氧化硅是制造光导纤维的材料
C.常温下硅性质活泼,可以与氯气、强酸、强碱溶液等起反应
D.水玻璃可用作木材防火剂
解析:硅原子的最外层有4个电子,因此决定了硅单质化学性质稳定,在常温下Si不与Cl2、强酸等发生化学反应,但可与F2、HF溶液、NaOH溶液等反应,C错误,A、B、D选项说法正确。
答案:C
1
2
3
4
3.(2019全国Ⅰ,7)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析:氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料,经高温烧结而成的,其化学性质稳定,不与酸、碱和氧气等反应,B、C、D三项正确。
答案:A
1
2
3
4
4.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是
( )
A.这是一种矿物胶,既不燃烧也不受腐蚀
B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质
解析:水玻璃是一种矿物胶,可作黏合剂、耐酸水泥掺料,木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧,水玻璃的化学性质稳定,但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
答案:D第2课时 硅酸盐和硅
基础巩固
1.硅被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是( )
A.陶瓷餐具
B.石英钟表
C.计算机芯片
D.光导纤维
解析硅是半导体材料,可用于制造计算机芯片;石英钟表、光导纤维都以SiO2作原料制成。
答案C
2.下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似
B.硅在地壳中含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中
C.晶体硅是一种良好的半导体材料,它性质稳定,不与碱液反应
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
答案A
3.制计算机芯片的主要材料是硅,下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A.水晶项链是硅酸盐制品
B.硅单质广泛用于光纤通信
C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D.硅酸钠可用于制备木材防火剂
解析水晶和光导纤维的主要成分都是SiO2,故A、B项不合题意;盐酸与SiO2不反应,利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,故C不正确。
答案D
4.下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A.晶体硅具有金属光泽,可以导电,属于金属材料
B.常温下,硅的化学性质稳定,所以自然界中的硅大部分以游离态存在
C.SiO2是一种酸性氧化物,能够与水反应生成相应的酸
D.除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸后过滤
解析硅单质是半导体材料,可以导电,但Si属于非金属元素,A项错误;硅的化学性质不活泼,但硅属于亲氧元素,在自然界中都是以化合态存在,不能以游离态存在,广泛存在于矿物和岩石中,B项错误;酸性氧化物不一定都与水反应生成相应的酸,SiO2不溶于水,不能够与水反应生成相应的酸,C项错误;盐酸和碳酸钙反应生成可溶性的氯化钙,二氧化硅和盐酸不反应,然后采用过滤的方法除去氯化钙,能除去杂质,D项正确。
答案D
5.歌曲《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目,但古瓷中所用颜料的成分一直是个谜。近年来科学家才得知大多为硅酸盐,如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox,铜为+2价),下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( )
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定,不易褪色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
解析根据化合物中元素化合价代数和等于零的原则,2+2+2×4=2x,所以x=6;BaCuSi2O6可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2;硅酸铜钡属于硅酸盐,不溶于强酸,由于古瓷中所用颜料能长时间保留原来颜色,所以硅酸铜钡的性质稳定,不易褪色。
答案C
6.下列变化不能一步实现的是( )
A.Na2SiO3→H2SiO3
B.H2SiO3→SiO2
C.SiO2→H2SiO3
D.SiO2→Na2SiO3
解析Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl;H2SiO3SiO2+H2O;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。
答案C
7.下列说法不正确的是( )
A.陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成的
B.高纯单质硅可以制成光电池,将光能直接转换为电能
C.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的
D.向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2,然后蒸发结晶,最后灼烧,得到Na2CO3、SiO2
解析向饱和Na2SiO3溶液中通入足量CO2时发生反应Na2SiO3+2CO2+2H2OH2SiO3↓+2NaHCO3,蒸发结晶可得H2SiO3、NaHCO3,灼烧时二者分解生成SiO2、Na2CO3,进而发生反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,故灼烧后得Na2SiO3,D项错误。
答案D
8.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)写出①BA的化学方程式: 。?
②AC的离子方程式: 。?
解析B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+H2ONa2SiO3+2H2↑
②Si+2H+H2SiO3↓
9.根据要求回答下列问题。
(1)将下列硅酸盐改写成氧化物形式。
钾云母的化学式为K2H4Al6Si6O24,其简单氧化物形式为 。?
普通玻璃的化学式为Na2CaSi6O14,其简单氧化物形式为 。?
石棉的化学式为CaMg3Si4O12,其简单氧化物形式为 。?
(2)长石的化学式为KAlSi3Ox,x= 。?
(3)设计实验检验硅酸盐具有防火性。
①取两块滤纸,分别浸入蒸馏水和饱和硅酸钠溶液中,使之充分吸湿,浸透,取出稍沥干(不再滴液体)后,同时分别在酒精灯外焰点燃,实验现象:放入蒸馏水吸湿的滤纸在酒精灯火焰上首先变干,然后又 ;而放入饱和硅酸钠溶液中的滤纸在酒精灯火焰上仅是 ,并不 。?
②实验结论:硅酸钠的水溶液可以用作木材或滤纸的 。?
③浸过硅酸钠溶液的织物不容易燃烧的原因是??? 。?
解析(1)改写氧化物时,元素种类不变,原子个数不变,元素化合价不变。(2)根据元素化合价代数和等于零,确定氧原子个数。钾、铝、硅的化合价分别为+1价、+3价、+4价,得:1+3+3×4=2x,x=8。(3)硅酸钠耐高温。
答案(1)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O Na2O·CaO·6SiO2 CaO·3MgO·4SiO2
(2)8
(3)①燃烧 变干 燃烧 ②防火剂 ③硅酸钠具有耐高温性,浸泡过硅酸钠溶液的织物在高温时,蒸发水,硅酸钠附着在织物表面,阻止了空气中氧气与织物接触,故不能燃烧
能力提升
1.下面关于硅的叙述中,正确的是( )
A.硅的非金属性比碳的强,只有在高温下才能与氢气发生化合反应
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C.硅的化学性质不活泼,在自然界中可以以游离态存在
D.硅在电子工业中,是重要的半导体材料
解析硅的非金属性比碳的弱,A项错;硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位,排名前四位的元素是O、Si、Al、Fe,所以B项错;硅在自然界中是以化合态存在的,所以C项也错。
答案D
2.硅被誉为无机非金属材料的主角。有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”。下列有关说法正确的是( )
A.硅的含量居第二位,在地球上有丰富的单质硅资源,如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅
B.硅相对于氢气便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是有开发价值的燃料
C.存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞
D.硅是一种良好的半导体材料,所以是制造光导纤维的基本原料
答案B
3.由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是( )
A.SiHCl3摩尔质量为135.5
g
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种坚硬难熔的固体
D.①②③均属于氧化还原反应
解析SiHCl3摩尔质量为135.5
g·mol-1,A项错误;由生产高纯硅的流程示意图可知,H2和HCl既是反应物,又是生成物,所以可重复利用的物质是H2和HCl,B项正确;SiO2硬度大、熔点高,C项正确;反应①为SiO2+2CSi+2CO↑,反应②Si(粗)+3HClSiHCl3+H2,反应③SiHCl3+H2Si(纯硅)+3HCl,均属于氧化还原反应,D项正确。
答案A
4.(1)将下列硅酸盐改写成氧化物的形式:
①镁橄榄石(Mg2SiO4): ;?
②高岭石[Al2Si2O5(OH)4]: 。?
(2)许多含氧酸及其盐类均可以类似地改写为氧化物形式,请继续改写以下物质:
HNO3: ;HCOOH: ;?
KAl(SO4)2·12H2O: 。?
通过以上改写可知,HNO3对应的酸性氧化物为 ,HCOOH在浓硫酸的作用下可制 气体(浓硫酸可以将某些物质中的H和O元素按照2∶1的比例脱去)。?
(3)已知在一定条件下,Fe在Cl2中燃烧可以生成Fe3Cl8,它可以看作是FeCl2·2FeCl3。类似地,碘与Fe在一定条件下可得到Fe3I8,则它可以看作是 。?
解析(1)将硅酸盐改写成氧化物时,根据改写规律,判断出各元素的化合价,找出各种形式的氧化物,并依据金属活动性,依次为金属氧化物→SiO2→H2O。
(2)类比将硅酸盐改写成氧化物的形式,HNO3中氮元素为+5价,相应的氧化物为N2O5,所以需要将化学式中各原子个数都扩大2倍,可以得到如下氧化物的形式:N2O5·H2O。酸酐是酸脱水后的产物,所以HNO3的酸酐为N2O5。HCOOH可以写成CO·H2O的形式,在浓硫酸作用下脱水形成CO。
KAl(SO4)2·12H2O中K为+1价,相应的氧化物为K2O,Al为+3价,相应的氧化物为Al2O3,S为+6价,相应的氧化物为SO3,因为化学式中Al和K都只有1个,所以需要先将化学式中所有的原子个数都扩大2倍,然后再改写成氧化物的形式:K2O·Al2O3·4SO3·24H2O。
(3)碘单质具有弱氧化性,只能将Fe氧化成+2价的铁,即Fe3I8中铁元素全部以FeI2形式存在,其余的碘则以碘单质的形式存在,即3FeI2·I2。
答案(1)①2MgO·SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)N2O5·H2O CO·H2O
K2O·Al2O3·4SO3·24H2O N2O5 CO
(3)3FeI2·I2
5.氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,属于新型功能性陶瓷产品,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1
300
℃时反应获得。
(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式: 。?
(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅及氯化氢,反应的化学方程式为 。?
(3)沸石是一种含结晶水的、具有多孔结构的铝硅酸盐,化学式为Na2Al2Si3O10(H2O)2,若以氧化物形式可表示为 。?
解析(1)根据题目信息可知,Si3N4与氢氟酸反应,因Si3N4中硅元素化合价为+4价,氮元素化合价为-3价,故其生成物应为SiF4和NH3。
(2)根据质量守恒,SiCl4与N2、H2在高温下反应时,除生成Si3N4外,另一种生成物为HCl。
(3)以氧化物形式表示硅酸盐组成时,应注意氧化物的书写顺序:金属氧化物→SiO2→H2O,当有多种金属氧化物时则按金属活动性顺序排列,同时要注意原子守恒。
答案(1)Si3N4+12HF3SiF4↑+4NH3↑
(2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
(3)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O
6.某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究,他们以课本为基础,查阅资料得到以下可供参考的信息:
①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si;
②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物;
③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4;
④Si和SiO2均不能与稀硫酸反应;
⑤SiH4在空气中自燃。
他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应;再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤、洗涤、干燥、最后称量……在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题:
(1)该小组“实验室制Si”的化学方程式是 。?
(2)写出②的化学方程式: 。?
(3)该过程中产率比预期低的原因是 。?
(4)你估计“在稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花”的原因是什么?请用必要的文字和化学方程式予以说明。?? 。?
解析还原性弱的碳能制还原性强的硅是由于反应为高温下的气相反应,其化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑,镁和SiO2按8∶5的质量比反应,产物中有MgO,根据质量守恒推知另一种产物为Mg2Si,所以总反应为SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。同时在此过程中一部分硅转化生成了Mg2Si,所以产率比预期的低。向其中加入稀硫酸时,产生的气体为SiH4,其在空气中能够自燃,即SiH4+2O2SiO2+2H2O。
答案(1)2C+SiO2Si+2CO↑
(2)SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si
(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁
(4)SiH4能自燃,而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的,SiH4+2O2SiO2+2H2O
-
7
-(共28张PPT)
第2课时 二氧化氮、一氧化氮及酸雨
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.空气主要含有氮气和氧气,其中氮气的性质稳定,可作保护气。
2.N2的密度与空气相差不大,不能采用排空气法收集,可用排水法收集。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、氮气、二氧化氮及一氧化氮
1.氮气
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.一氧化氮和二氧化氮
(1)物理性质。
(2)化学性质。
①常温下,NO不稳定,易与O2结合。
化学方程式为2NO+O2==2NO2。
②NO2溶于水时与水发生反应。
化学方程式为3NO2+H2O==2HNO3+NO。
二、SO2、NO2对大气的污染
1.SO2与NO2的主要来源、危害和防治
知识铺垫
新知预习
自主测试
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.酸雨
(1)定义:pH<5.6的降雨。
(2)成因:主要是大气中的SO2与NO2溶于水形成的。
(3)危害:
①直接破坏农作物、森林、草原,使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)氮元素可形成五种价态的氧化物,其中+4价的有NO2和N2O4两种( )
(2)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体( )
(3)实验室只能用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2( )
(4)NO具有较强的还原性,在空气中极易被氧化
( )
(5)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,无色气体变为红棕色( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列说法正确的是( )
A.一氧化氮和二氧化氮都可用排水法收集
B.二氧化氮既有氧化性,又有还原性
C.通常情况下,二氧化氮和一氧化氮都是无色的有毒气体
D.一氧化氮只具有还原性
解析:NO2易溶于水,且溶于水时与水发生反应,不能用排水法收集,A项错误;二氧化氮与水反应,既作氧化剂又作还原剂,B项正确;通常情况下,一氧化氮为无色气体,二氧化氮为红棕色气体,它们都是有毒气体,C项错误;一氧化氮中氮元素为+2价,很容易被氧化,作还原剂,具有还原性,也可以被还原,作氧化剂,具有氧化性,D项错误。
答案:B
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.下列说法正确的是( )
A.酸雨是指pH小于7的降水
B.Na2O2、Na2O都是碱性氧化物
C.城市空气质量报告中包括PM2.5、SO2、NO2、CO2等污染物
D.钢是用量最大、用途最广的合金
解析:酸雨是指pH小于5.6的降水,A项错误;因过氧化钠与酸反应生成盐、水和氧气,则过氧化钠不属于碱性氧化物,B项错误;PM2.5、SO2、NO2是大气主要污染物,是空气质量日报报道的有关污染物,但CO2不是,C项错误;钢是用量最大,用途最广的合金,D项正确。
答案:D
探究一
探究二
氮的氧化物溶于水的有关计算
问题探究
1.将充满NO2气体的试管倒立于水槽中,根据试管内剩余气体体积判断液面会在试管的什么位置。
答案:NO2与水反应:3NO2+H2O==2HNO3+NO,3体积的NO2变成1体积的NO,所以液面会上升到试管的
处。
2.若向1中的试管充入O2,会发生哪些反应?看到什么现象?
答案:①2NO+O2==2NO2,②3NO2+H2O==2HNO3+NO;液面不断上升。
3.若要使1中的试管内充满液体,需要通入多少O2?(假设试管充满NO2的体积为3体积)
答案:根据极限反应4NO+3O2+2H2O==4HNO3,即V(NO)∶V(O2)=4∶3时无气体剩余,需要通入
体积的O2。
探究一
探究二
4.若起始时试管内充满的是NO2和O2的混合气体,倒立于水槽中后,液体充满整个试管,则起始时试管内V(NO2)∶V(O2)是多少?
答案::根据极限方程4NO2+O2+2H2O==4HNO3,即V(NO2)∶V(O2)=4∶1时恰好完全反应生成HNO3。
探究一
探究二
知识归纳
有关氮的氧化物溶于水的计算
1.方程式法
反应原理:
3NO2+H2O==2HNO3+NO①
2NO+O2==2NO2②
①×2+②:4NO2+O2+2H2O==4HNO3③
①×2+②×3:4NO+3O2+2H2O==4HNO3④
探究一
探究二
2.原子组成法
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,即③④两反应的总化学方程式都与N2O5+H2O==2HNO3等效,这不仅是记忆③④两式的方法,也是为有关问题的解决提供了新的思路,即利用混合气体中的N、O原子个数之比进行分析判断。
3.电子守恒法
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合通入水中时,O2得电子,且得失电子数必须相等,这是电子守恒法解答此类题目的依据。
探究一
探究二
典例剖析
典例1
一定条件下,将等体积的NO和O2充入一试管,并将试管倒立于水槽中,充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的( )
解析:根据4NO+3O2+2H2O==4HNO3可知,若NO和O2都取4体积,则反应后剩余1体积O2,所以充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的
。
答案:C
探究一
探究二
变式训练1将40
mL
NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里,充分反应后试管中剩余20
mL气体,则原混合气体中NO2和NO的体积比为
( )
A.2∶1
B.1∶3
C.3∶1
D.1∶1
解析:3NO2+H2O==2HNO3+NO ΔV
3
mL
1
mL
2
mL
V(NO2)
(40
mL-20
mL)
所以原混合气体中V(NO)=40
mL-30
mL=10
mL,
因此V(NO2)∶V(NO)=30
mL∶10
mL=3∶1。
答案:C
探究一
探究二
二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
问题探究
?
酸雨的形成
(1)由图可知常见的酸雨类型有哪些?写出有关化学方程式。
(2)硫酸型酸雨放置一段时间后,酸性会增强,其原因是什么?
探究一
探究二
答案:(1)①硫酸型:SO2+H2O
H2SO3,2H2SO3+O2==2H2SO4
②硝酸型:3NO2+H2O==2HNO3+NO或4NO2+O2+2H2O==4HNO3
(2)因为SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3经长时间放置后会被氧化成硫酸,由于硫酸是强酸,所以该酸雨放置一段时间后酸性增强。
易错警示
常见的环境污染及形成原因
探究一
探究二
探究一
探究二
典例剖析
典例2
环境污染已成为人类社会面临的重大问题。下列名词与环境污染无关的是( )
①白色垃圾 ②潮汐 ③酸雨 ④光化学烟雾 ⑤臭氧空洞
⑥可吸入颗粒物 ⑦赤潮 ⑧绿色化学
A.①⑦
B.②⑤
C.②⑧
D.①③④⑤⑥⑦
解析:潮汐是自然现象;白色垃圾主要是难降解的塑料制品,会造成土壤污染;酸雨是氮的氧化物和硫的氧化物造成的污染;光化学烟雾是氮的氧化物等排放造成的;臭氧空洞是由氟氯代烃等物质造成的;赤潮是水体的富营养化造成的,其危害是造成水中溶解氧减少,导致生物死亡。
答案:C
探究一
探究二
变式训练2结合某城市某日空气质量报告的内容,以下叙述正确的是( )
A.该日空气首要污染物是PM2.5
B.该日空气质量等级属于优
C.污染物NO2、CO可能主要来源于机动车尾气
D.PM2.5、PM10指的是悬浮颗粒物,不会影响人体健康
探究一
探究二
解析:首要污染物是指污染最重的污染物,根据空气质量报告,PM10数值最大,所以该日空气首要污染物是PM10,A项错误;首要污染物的污染指数即为空气污染指数,该日空气污染指数为79,空气质量等级属于良,B项错误;机动车尾气中含有NO2、CO,C项正确;PM2.5指的是大气中的细悬浮颗粒物,它的直径仅有2.5微米,PM10指的是环境空气中尘埃直径在10微米以下的颗粒物,PM2.5、PM10会影响人体健康,D项错误。
答案:C
1
2
3
4
5
1.下列气体过量排放不会导致酸雨的是( )
A.SO2
B.CO2
C.NO2
D.NO
解析:二氧化硫、氮氧化物等物质是形成酸雨的重要物质,CO2的大量排放会导致“温室效应”,不会导致酸雨的形成,B项错误。
答案:B
1
2
3
4
5
2.下列化合物不能由两种单质直接化合生成的是( )
A.FeCl3
B.SO2
C.NO2
D.NO
解析:氯气有强氧化性,和变价金属反应生成最高价态化合物,即Fe与Cl2化合生成FeCl3,而不是氯化亚铁;硫在氧气中燃烧生成的是二氧化硫;氮气和氧气在放电条件下反应生成一氧化氮,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,C项符合题意。
答案:C
1
2
3
4
5
3.最新的病毒学研究证实,一氧化氮对SARS病毒有直接的抑制作用。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,一氧化氮不与空气中的氧气直接化合
C.一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下化合得到
D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集
解析:NO是无色气体,不溶于水,可由N2与O2在一定条件下直接化合而得到,且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2。
答案:C
1
2
3
4
5
4.NO2溶于水时,与水反应,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比是( )
A.2∶1
B.1∶2
C.3∶1
D.1∶3
解析:NO2与H2O的反应中,NO2既作氧化剂又作还原剂:
根据得失电子守恒,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶2。
答案:B
1
2
3
4
5
5.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)。
请回答下列问题:
(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 。?
1
2
3
4
5
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(共44张PPT)
第1课时 氨
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.无色气体NO,在空气中易生成红棕色气体NO2,NO2溶于水反应可生成NO,两过程发生反应的化学方程式为
2NO+O2==2NO2,3NO2+H2O==2HNO3+NO。
2.(NH4)2SO4与Ca(OH)2反应的化学方程式是
(NH4)2SO4+Ca(OH)2
CaSO4+2NH3↑+2H2O。
3.NH3·H2O是易溶于水的一元弱碱,氨水显碱性。
4.化肥碳酸氢铵受热易分解产生一种刺激性气味的气体:NH3。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、氮的固定
二、氨的性质
1.物理性质
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.化学性质
(1)还原性:
与氧气反应:4NH3+5O2
4NO+6H2O,
应用:工业制硝酸。
(2)与酸反应:
与氯化氢反应:NH3+HCl==NH4Cl,
现象:产生白烟,
应用:用于NH3和HCl气体的互相检验。
(3)与水反应:NH3+H2O
NH3·H2O。
氨的水溶液叫做氨水,呈弱碱性,电离方程式为
3.用途
(1)氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。
(2)作制冷剂。
知识铺垫
新知预习
自主测试
三、铵盐
1.铵盐
铵根离子(
)和酸根离子构成的化合物。
2.物理性质
都是无色或白色晶体,易溶于水。
3.化学性质
(1)不稳定性:
①NH4Cl受热分解:NH4Cl
NH3↑+HCl↑,
现象:白色固体消失,在试管上方重新凝结成白色固体。
②NH4HCO3受热分解:NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O,
现象:白色固体消失,在试管口部有无色液体凝结。
(2)与碱反应:NH4Cl溶液与NaOH溶液共热的化学方程式:
NH4Cl+NaOH
NaCl+NH3↑+H2O。
知识铺垫
新知预习
自主测试
知识铺垫
新知预习
自主测试
四、氨的实验室制法
试剂—Ca(OH)2和NH4Cl
↓
原理—Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
↓
装置—固+固
气(与制取O2的装置相同)
↓
收集—向下排空气法
↓
验满—湿润的红色石蕊试纸变蓝、用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近(产生白烟)
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列过程没有起到氮的固定作用的是( )
A.N2与O2反应生成NO
B.NH3经催化氧化生成NO
C.N2与H2在一定条件下合成氨
D.豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
答案:B
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.下列有关氨的性质的叙述中,正确的是( )
A.氨催化氧化可直接生成NO2
B.氨水呈碱性
C.氨和酸相遇都能产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+==
中,氨失去电子被氧化
答案:B
知识铺垫
新知预习
自主测试
3.针对实验室制取氨,下列说法不正确的是( )
A.发生装置与用KClO3制取O2的装置相同
B.可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨
C.氨的验满可以用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放于试管口附近
D.所用的铵盐不是NH4NO3,是因为NH4NO3受热易爆炸
解析:实验室制取NH3属于固体与固体混合加热制气体,与KClO3分解制O2装置一样;由于NH3的溶解度很大,故不能用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨;氨气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝,遇浓盐酸产生白烟;NH4NO3受热易爆炸,制NH3时一般使用NH4Cl或其他非氧化性酸的铵盐。
答案:B
探究一
探究二
探究三
氨及铵盐的性质
问题探究
1.1
mol·L-1的氨水中NH3·H2O的浓度就是1
mol·L-1吗?氨水中的溶质通常认为是什么?
答案:不是,溶液中NH3、
、NH3·H2O的浓度之和为1
mol·L-1;通常认为氨水中的溶质是NH3。
2.为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否会产生白烟?
答案:浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。
探究一
探究二
探究三
3.所有的铵盐受热分解都会产生氨气吗?
答案:不是所有的铵盐受热分解都会产生氨气,如硝酸铵在较高温度下的分解反应。
4.氨和铵盐之间是如何转化的?
答案:氨与酸反应生成铵盐,铵盐与碱反应生成氨。
5.检验氨气时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿?检验溶液中的
时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液?
答案:氨气只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨气极易溶于水,如果不加热,氨气很难逸出,将检测不到氨气。
探究一
探究二
探究三
知识归纳
氨及铵盐的性质
1.液氨、氨、氨水、铵根的比较
探究一
探究二
探究三
2.铵盐受热分解
固态铵盐受热分解产物较复杂,组成铵盐的酸根离子对应的酸的性质不同,铵盐分解产物不同。
(1)组成铵盐的酸根离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时,则加热时酸与氨同时挥发,冷却时又重新化合生成铵盐。例如:NH4Cl
NH3↑+HCl↑,NH3+HCl==NH4Cl(试管上端又有白色固体附着)。
(2)组成铵盐的酸根离子对应的酸是氧化性酸时,则加热时发生氧化还原反应,无氨逸出。如NH4NO3分解不生成NH3,而生成N2。
3.铵盐跟碱反应——铵盐的通性
铵盐无论是固体还是溶液都能与强碱反应。
(1)固体间反应:反应条件是加热或搅拌,产生NH3。
(2)溶液中反应:由于NH3极易溶于水,所以产生的NH3会溶解,若溶液浓度很大,会有少量NH3逸出,加热溶液可使NH3大量逸出。
探究一
探究二
探究三
典例剖析
典例1
以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是
( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性物质如氧气发生反应
解析:铵态氮肥与碱性物质如草木灰反应,放出氨从而降低肥效,A项正确;氨的喷泉实验体现了氨极易溶于水的性质,不能体现其有氧化性,B项不正确;氨具有还原性,在有催化剂的条件下加热能与O2发生反应,氨被氧化为NO,常温下氨还能被氯气氧化,D项正确。
答案:B
探究一
探究二
探究三
变式训练1有关氨的实验较多,下面对这些实验原理的分析中,正确的是( )
A.氨极易溶于水,可以用来做喷泉实验
B.氨的还原性可以解释氨与氯化氢的反应实验
C.NH3·H2O不稳定,实验室可用NH4Cl和石灰水制取氨
D.NH3液化时放出大量的热,因而,不能用氨作制冷剂
解析:NH3与HCl的反应为非氧化还原反应,B项错误;因NH3易溶于水,实验室制NH3用NH4Cl固体和熟石灰加热,C项错误;液氨汽化时,吸收大量热,可用液氨作制冷剂,D项错误。
答案:A
探究一
探究二
探究三
氨的实验室制法
问题探究
1.实验室制取氨一般用NH4Cl和Ca(OH)2作为原料,碱为什么不用NaOH?铵盐为什么不用碳酸铵?
答案:不用NaOH是因为NaOH易吸水结块,而且对玻璃仪器的腐蚀性较强;不用碳酸铵是因为碳酸铵分解会产生CO2,使收集到的氨不纯。
2.能否用加热氯化铵固体的方法制取氨?为什么?
答案:不能;氯化铵受热分解为氨和氯化氢,但是遇冷后二者会立即结合成氯化铵,收集不到氨。
探究一
探究二
探究三
3.实验室制备氨时,导管口为什么要插入试管底部?试管口塞有用水或稀硫酸浸湿的棉花团的作用是什么?
答案:氨的密度比空气小,插入试管底部相当于利用向下排空气法将空气排出,收集氨。塞棉花团的作用是:(1)防止生成的氨与空气发生对流,使收集到的氨不纯;(2)抑制氨逸出,防止污染空气。
4.为收集干燥的氨,氨可用哪些干燥剂干燥?能否用酸性干燥剂和中性干燥剂CaCl2?
答案:只能用碱性干燥剂,如生石灰、固体NaOH、碱石灰(CaO和NaOH混合物);不能用酸性干燥剂,如P2O5、浓硫酸等;也不能用中性干燥剂CaCl2,因为CaCl2会与NH3结合成CaCl2·8NH3。
5.氨极易溶于水,实验室中吸收多余的氨,能否直接将导管插入水中?为什么?应如何处理尾气中的氨气?
答案:不能,会发生倒吸。用倒置漏斗且使漏斗口与水面刚好接触。
探究一
探究二
探究三
知识归纳
氨的实验室制法
1.反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
?
2.发生装置:与加热KClO3和MnO2制取氧气的发生装置相同,即固+固
气。
探究一
探究二
探究三
3.干燥装置:将碱石灰放在干燥管或U形管中进行干燥,不能使用浓硫酸,也不能用无水CaCl2。
4.收集方法:向下排空气法,导管应插入试管的底部。
5.验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝;②用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验,产生白烟。
6.尾气处理
多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球),以免污染空气。吸收尾气时要防止倒吸,常采用的装置有:
探究一
探究二
探究三
7.快速制取少量氨的方法
探究一
探究二
探究三
典例剖析
典例2利用下图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式是 。?
(2)B中碱石灰的作用是
。?
(3)C处是用集气瓶收集氨气的装置,请绘出装置图。
(4)证明氨气已集满的操作和现象是 。?
探究一
探究二
探究三
解析:(1)由装置图可知,该实验用氯化铵和氢氧化钙加热生成氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气为碱性气体,反应过程中产生水,氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。
(3)由于氨气密度比空气小、易溶于水,所以不能采用排水法收集,只能用向下排空气法收集。
(4)氨气溶于水使溶液显碱性,将湿润的红色石蕊试纸靠近C中右侧的导管口,试纸变成蓝色(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近C中右侧的导管口,有白烟生成),说明氨气已集满。
探究一
探究二
探究三
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)干燥NH3
(4)将湿润的红色石蕊试纸靠近C中右侧的导管口,试纸变成蓝色
探究一
探究二
探究三
变式训练2下面是实验室制取氨的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
探究一
探究二
探究三
解析:NH4HCO3固体受热分解生成NH3、CO2和H2O,气体进入盛有碱石灰的干燥管,碱石灰吸收二氧化碳和水蒸气,可收集到纯净的氨,A项正确;向CaO中滴加浓氨水,CaO遇水生成Ca(OH)2,同时放出大量热量,也会促使浓氨水分解出氨,B项正确;固体加热制气体时,试管口应略向下倾斜,使产生的水能够流出,以免聚集在试管口的水倒流回试管底使试管炸裂,C项错误;D项,浓氨水加热制取NH3的方法和试剂都是正确的。
答案:C
探究一
探究二
探究三
喷泉实验
问题探究
?
(1)根据右图实验,探究形成喷泉的原因是什么?
(2)根据该实验的原理,讨论形成喷泉的条件。
(3)氨的喷泉实验说明氨具有什么性质?
探究一
探究二
探究三
答案:(1)因氨迅速溶解在从胶头滴管挤压出的少量水中,使烧瓶内的压强迅速减小,与外界大气形成较大的压强差,在压强差作用下,液体迅速流动,通过带尖嘴的导管喷出来,形成喷泉。
(2)①减小烧瓶内压强,例如:烧瓶内的气体被吸收掉或降低烧瓶内气体的温度,引起烧瓶内压强瞬间降低,形成压强差。
②烧瓶内的压强不变,增大烧瓶外的压强,形成明显的压强差,水在内外压强差的作用下进入烧瓶,形成喷泉。
(3)氨的喷泉实验证明氨极易溶于水,且氨溶于水所得溶液显碱性。
探究一
探究二
探究三
知识归纳
喷泉的形成
1.喷泉形成原理(减小内部压强)
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.引发喷泉的实验一般操作
打开止水夹,挤压胶头滴管的胶头。
3.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。
探究一
探究二
探究三
4.常见能形成喷泉的物质组合
探究一
探究二
探究三
典例剖析
典例3
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
探究一
探究二
探究三
(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
(填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内气体压强;图Ⅱ是 下部锥形瓶内气体压强。城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述 (填“图Ⅰ”或“图Ⅱ”)中装置的原理相似。?
(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? 。?
探究一
探究二
探究三
解析:(1)SO2和NH3均易溶于H2O,CO2能与NaOH溶液发生反应而溶解,三者均能形成足够大的压强差,形成喷泉;只有D项NO不溶于水,不能形成足够大的压强差,不可能形成喷泉。
(2)对形成喷泉的可能原因进行了归纳和总结,图Ⅰ是因为烧瓶内气体压强突然减小而产生压强差,形成喷泉。图Ⅱ则是因为下部锥形瓶内的气体压强增大而产生压强差,形成喷泉。现实生活中的人造喷泉及火山爆发的原理与图Ⅱ原理相似。
(3)图Ⅲ装置中如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,氨溶解,右烧瓶内气体压强减小,左烧瓶内的HCl进入右烧瓶,发生反应NH3+HCl==NH4Cl,在烧瓶中产生大量的白烟,左右两烧瓶压强急剧减小,此时打开活塞c,则两烧瓶中同时产生喷泉。
答案:(1)D (2)减小 增大 图Ⅱ
(3)①盛有NH3的集气瓶中产生大量的白烟 ②两烧瓶中同时产生喷泉
探究一
探究二
探究三
变式训练3利用如图所示装置,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与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
解析:根据题意只要能在锥形瓶内反应产生气体,压强大于圆底烧瓶内压强即可,故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项中两物质不反应,B项中反应不生成气体,C项生成的CaSO4附着在CaCO3的表面会阻止反应的进行。注意该装置中右边玻璃导管的作用是使烧瓶内外压强相等。
答案:D
1
2
3
4
5
1.如图所示,止水夹开始处于关闭状态,将液体A滴入试管②与气体B充分反应,打开止水夹,发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是( )
A.NaOH溶液、CO2
B.H2O、氨气
C.NaOH溶液、CO
D.H2O、NO2
1
2
3
4
5
解析:氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳气体,打开止水夹时①中的气体进入②中,从而使得①中的压强减小,水的沸点降低,水沸腾了,A项不符合题意;氨气极易溶于水,气体的物质的量减少,则①中的压强减小,水的沸点降低,水沸腾了,B项不符合题意;一氧化碳和氢氧化钠不反应,打开止水夹时①中的压强不变,水的沸点不变,则水不能沸腾,C项符合题意;NO2易溶于水,与水发生反应:3NO2+H2O
2HNO3+NO,反应使气体的物质的量减少,则①中的压强减小,水的沸点降低,水沸腾了,D项符合题意。
答案:C
1
2
3
4
5
2.用加热法可以分离的一组物质是( )
A.氯化铵和消石灰
B.碳酸氢铵和过氧化钠
C.氯化铵和氯化钠
D.碘和氯化铵
解析:
答案:C
1
2
3
4
5
3.下列关于氨的说法中正确的是( )
A.氨可以用浓硫酸干燥
B.氨溶于水显弱碱性,因此氨可使湿润的酚酞试纸变蓝
C.氨本身没有毒,故发生液氨大量泄漏时,人们也不必采取任何防范措施
D.吸收NH3可用右图所示的装置防止倒吸
解析:氨属于碱性气体,不能用酸性干燥剂干燥;湿润的酚酞试纸遇NH3会变红;虽然氨并不能称为有毒气体,但由于氨的溶解度极高,且极易挥发,所以常被吸附在皮肤黏膜和眼黏膜上,从而产生刺激和炎症,故发生液氨大量泄漏时,人们必须采取一定的防范措施,例如根据氨的密度小的特征,可以向地势低、逆风的方向跑离事故区,故A、B、C项错误。四氯化碳是一种油状液体,氨不溶解于其中,这样就防止了倒吸,D项正确。
答案:D
1
2
3
4
5
4.检验铵盐溶液的方法是取少量待测溶液滴入试管中,然后( )
A.加热,用湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验
B.加强碱溶液后再加热,最后再滴入无色酚酞溶液
C.加热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口检验
D.加烧碱溶液后再加热,最后再将湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验
解析:并非所有铵盐加热分解都会产生NH3,A、C两项错误;向铵盐溶液中加碱溶液共热后,NH3将逸出,B项错误。
答案:D
1
2
3
4
5
5.某学校兴趣小组探究制取氨的实验如下:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨,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.将氯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
1
2
3
4
5
(2)根据(1)中所选药品,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨,适宜的装置是 。?
?
(3)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据,下列性质与收集方法无关的是 (填序号)。?
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ③与氧气反应
1
2
3
4
5
(4)下图是甲同学设计收集氨的几种装置,其中可行的是 (填字母),集气的原理是 ? 。?
1
2
3
4
5
解析:(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更便于操作,而且可以节约氨水的用量;氨极易溶于水,若用稀溶液制取,产量较少。(2)根据所给试剂分析,不需要加热条件。(3)收集气体可采用排空气法(气体密度与空气密度的差异、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水)。(4)氨极易溶于水,且氨气的密度比空气的小,因此采用向下排空气法收集。
答案:(1)B (2)C (3)②④
(4)d 利用氨的密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨(共27张PPT)
第2课时 浓硫酸的特性
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.H2SO4的电离方程式是H2SO4==2H++
。在反应Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑中,失电子的是Zn,得电子的是H+,稀硫酸表现的性质是酸性和弱氧化性。
2.浓硫酸具有吸水性,通常用作干燥剂。浓硫酸溶于水会放出大量的热,故稀释浓硫酸时,应将浓硫酸缓缓注入水中并不断地用
玻璃棒进行搅拌。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、硫酸的物理性质
纯净的浓硫酸是一种无色黏稠、油状的液体,溶于水时放出大量的热,稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
二、稀硫酸的化学性质
具有酸的通性,溶于水完全电离,电离方程式:H2SO4==2H++
。
知识铺垫
新知预习
自主测试
三、浓硫酸的特性
1.吸水性:浓硫酸能够吸收气体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作干燥剂。
2.脱水性:浓硫酸能把物质中的氢、氧元素按水的组成比脱去。
知识铺垫
新知预习
自主测试
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。
知识铺垫
新知预习
自主测试
(2)常温下,冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化。
(3)与非金属反应。
加热时与木炭反应的化学方程式为
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列有关说法中正确的是( )
A.蔗糖的“黑面包”实验中只体现了浓硫酸的脱水性
B.白纸上滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的吸水性
C.浓硫酸主要以H2SO4分子存在
D.稀硫酸和浓硫酸性质完全相同
解析:“黑面包”实验中可以闻到刺激性气味,反应中有SO2生成,体现出浓硫酸的脱水性和强氧化性。白纸上滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的脱水性。浓硫酸主要以H2SO4分子存在,而稀硫酸中以H+和
存在,二者性质不同。
答案:C
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.区别浓硫酸和稀硫酸,既简单又可靠的方法是
( )
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:浓硫酸具有脱水性,涂在纸上会使纸变黑,稀硫酸涂在纸上无明显变化。
答案:C
探究一
探究二
浓硫酸的吸水性、脱水性
问题探究
1.什么是“吸水性”和“脱水性”?二者有什么区别?
答案:如果与浓硫酸接触的物质中确实存在水分子,则体现了浓硫酸的吸水性,如浓硫酸能使CuSO4·5H2O由蓝变白;如果与浓硫酸接触的物质中不存在水分子,但含氢元素和氧元素,则可体现浓硫酸的脱水性,如浓硫酸可使蔗糖(C12H22O11)变黑。
2.浓硫酸滴加到石蕊试纸上能看到什么现象?体现了浓硫酸的哪些性质?
答案:石蕊试纸先变红后变黑,体现了浓硫酸的酸性和脱水性。
探究一
探究二
易错警示
1.浓硫酸吸水性、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→浓硫酸将物质中的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。
探究一
探究二
2.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法
(1)取少量蒸馏水,向其中加入少量试样,能够放出大量热的为浓硫酸,反之为稀硫酸。
(2)观察状态:呈黏稠状的是浓硫酸,而黏稠度较小的是稀硫酸。
(3)取体积相等的两液体,用手掂掂,质量较大的是浓硫酸。
(4)取少量试样,向其中加入铁片,若能够产生大量气泡的则为稀硫酸:Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑;若无明显现象(钝化)的则为浓硫酸。
(5)用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字,立即变黑(浓硫酸的脱水性)的为浓硫酸,另一种为稀硫酸。
探究一
探究二
典例剖析
典例1
在一个白色的点滴板的孔穴中分别放入小纸片、少量CuSO4·5H2O。然后如图所示,分别滴入几滴浓硫酸或稀硫酸,观察现象。回答下列问题:
?
(1)浓硫酸滴入小纸片上,小纸片变 (填实验现象),说明浓硫酸具有 性。?
(2)稀硫酸滴入CuSO4·5H2O中,CuSO4·5H2O
(填实验现象):浓硫酸滴入CuSO4·5H2O中,CuSO4·5H2O (填实验现象),说明浓硫酸具有 性。?
探究一
探究二
解析:浓硫酸具有吸水性、脱水性,但稀硫酸不具有这些性质。
答案:(1)黑 脱水
(2)溶解,溶液呈蓝色 由蓝色变成白色 吸水
探究一
探究二
变式训练1在下图所示的实验装置中,从实验开始到过一段时间后,对观察到的现象叙述不正确的是( )
?
A.①中苹果块会干瘪
B.②中胆矾晶体表面有“白斑”
C.③中小试管内有晶体析出
D.④中pH试纸变红
探究一
探究二
解析:浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。苹果块的水分被浓硫酸吸收变干瘪;胆矾晶体中的结晶水被浓硫酸吸收,表面出现“白斑”;饱和硝酸钾溶液中的溶剂部分被浓硫酸吸收,溶质呈晶体析出;由于浓硫酸的脱水性,试纸会变黑。
答案:D
探究一
探究二
浓硫酸的强氧化性
问题探究
1.浓硫酸与稀硫酸的氧化性区别是什么?
答案:浓硫酸的氧化性是+6价硫体现的,而稀硫酸的氧化性是H+体现的。
2.在蔗糖中滴入浓硫酸,蔗糖变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭,并放出有刺激性气味的气体,这些现象体现出了浓硫酸的哪些性质?
答案:脱水性和强氧化性。
3.C、Cu分别与浓硫酸反应时,浓硫酸各表现出什么性质?
答案:浓硫酸与碳反应时体现了浓硫酸的强氧化性;浓硫酸与铜反应时体现了浓硫酸的酸性和强氧化性。
知识归纳
浓硫酸的强氧化性
1.与金属的反应(体现酸性和强氧化性)
(1)与较活泼金属反应:
①铁、铝:常温下,当铁、铝等较活泼的金属遇到冷的浓硫酸时,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。加热时,反应生成硫酸盐和SO2。
②其他活泼金属:除铁、铝外的其他活泼金属与浓硫酸反应时,开始产生SO2,后来产生H2。
(2)与较不活泼金属反应:
金属+浓硫酸
高价态硫酸盐+SO2↑+H2O。
探究一
探究二
探究一
探究二
2.与非金属反应(只体现强氧化性)
非金属单质+浓硫酸
高价态氧化物+SO2↑+H2O。
3.与还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,能将还原性物质(如H2S、HI、HBr)氧化,故HI、H2S、HBr不能用浓硫酸干燥。
探究一
探究二
典例剖析
典例2
下列叙述正确的是( )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性
C.把足量铜粉投入只含2
mol
H2SO4的浓硫酸中,得到气体体积(标准状况下)为22.4
L
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸的强氧化性使、铝表面钝化
探究一
探究二
解析:A项,浓硫酸具有吸水性,但由于其具有强氧化性和酸性,故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(NH3);B项,浓硫酸与S、C等非金属单质作用时,由于没有盐生成,故只表现其强氧化性;C项,Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当成为稀硫酸时,反应停止,故产生的SO2在标准状况下不足22.4
L。答案为D项。
答案:D
探究一
探究二
变式训练2关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是
( )
A.在反应中,浓硫酸只表现出氧化性
B.该反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为1∶2
C.在反应中,浓硫酸既表现氧化性,又表现酸性
D.每1
mol铜参加反应就有2
molH2SO4
被还原,同时生成2
mol
SO2
解析:Cu与浓硫酸
该反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+
SO2↑+2H2O,分析反应前后元素化合价的变化可知:浓硫酸既表现氧化性,又表现酸性,该反应为氧化还原反应,在该反应中,每2
mol
H2SO4参加反应只有1
mol
H2SO4被还原,因此还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1。
答案:C
1
2
3
4
5
1.下列对浓硫酸的叙述正确的是( )
A.常温下,浓硫酸与铁、铝不反应,所以铁制、铝制容器能盛放浓硫酸
B.浓硫酸具有吸水性,故能使蔗糖炭化
C.浓硫酸和铜片加热既表现出酸性,又表现出氧化性
D.浓硫酸可作H2、O2等气体的干燥剂表现其脱水性
解析:A项,常温下,铁、铝遇浓硫酸发生钝化,生成了致密氧化膜,并不是不发生反应;B项,浓硫酸使蔗糖炭化,表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性;C项,Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和SO2,既表现酸性,又表现出氧化性;D项,浓硫酸作干燥剂表现了其吸水性。
答案:C
1
2
3
4
5
2.储存浓硫酸的铁罐外口出现严重的腐蚀现象,这体现了浓硫酸的( )
A.吸水性和酸性
B.脱水性和吸水性
C.强氧化性和吸水性
D.不挥发性和酸性
解析:出现腐蚀现象的原因是浓硫酸吸水变成稀硫酸,稀硫酸与铁反应,体现了浓硫酸的吸水性和酸性。
答案:A
1
2
3
4
5
3.浓硫酸和2
mol·L-1的稀硫酸在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如图。分析a、b曲线变化的原因是( )
A.a升华、b冷凝
B.a挥发、b吸水
C.a蒸发、b潮解
D.a冷凝、b吸水
解析:在两种溶液中都存在吸水与水分的挥发两个过程,只不过在浓硫酸中以吸收水分为主,溶液质量增加;而2
mol·L-1稀硫酸中以水分挥发为主,质量减小。
答案:B
1
2
3
4
5
4.在下列生成二氧化硫的反应中,反应物中的含硫物质被氧化的是( )
A.硫在空气中燃烧
B.铜片与浓硫酸共热
C.红热的木炭与浓硫酸反应
D.亚硫酸钠与浓硫酸反应
解析:硫在空气中燃烧生成SO2,硫被氧化;铜片与浓硫酸共热,浓硫酸被还原生成SO2;红热的木炭与浓硫酸反应,浓硫酸被还原生成SO2;亚硫酸钠与浓硫酸反应,没有化合价的变化,不属于氧化还原反应。
答案:A
1
2
3
4
5
5.下列现象反映了硫酸的哪些性质(填空):
(1)浓硫酸滴在木条上,过一会儿,木条变黑。 ?
(2)敞口放置浓硫酸时,质量增加。 ?
(3)锌粒投入稀硫酸中,有气泡产生。 ?
(4)把铜片放入浓硫酸里加热,有气体产生。 ?
(5)浓硫酸可由Fe、Al制容器盛装。 ?
答案:(1)脱水性 (2)吸水性 (3)酸性、氧化性
(4)强氧化性和酸性 (5)强氧化性第2课时 浓硫酸的特性
基础巩固
1.浓硫酸放置在空气中质量增加,是因为浓硫酸具有( )
A.强氧化性
B.吸水性
C.脱水性
D.酸性
解析因为浓硫酸具有吸水性,所以放置在空气中质量会增加。
答案B
2.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)
答案B
3.硫酸厂有一辆已存放过浓硫酸的铁槽车。某工人边吸烟边用水冲洗,结果发生了爆炸事故,下列引起爆炸的原因中正确的是( )
A.浓硫酸遇明火爆炸
B.浓硫酸遇水发热爆炸
C.铁与水反应产生的氢气接触空气遇明火爆炸
D.稀释后的硫酸与铁反应产生的氢气接触空气遇明火爆炸
解析浓硫酸加水后变成稀硫酸,与金属铁反应产生氢气,吸烟时点燃氢气造成爆炸。
答案D
4.下列关于浓硫酸的叙述正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨、氢气等气体
D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
解析选项A,利用浓硫酸的脱水性;B中,应在加热的条件下反应;C中,氨是碱性气体,不能用浓硫酸干燥。
答案D
5.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是( )
A.上下移动①中铜丝可控制SO2的生成量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
解析移动铜丝,可控制铜丝与浓硫酸的接触,即控制SO2的生成量,故A项合理;SO2能使品红溶液褪色,故B项合理;SO2有毒,且属于酸性氧化物,故C项合理;浓硫酸过量,试管中剩余浓硫酸,应将反应后的混合液慢慢加入到大量水中,否则易出现液体喷出试管而发生危险,故D项不合理。
答案D
6.在检验S的过程中,下列操作中正确的是( )
A.先加入稀硝酸,没有产生沉淀,然后再加硝酸钡,产生白色沉淀,证明有S存在
B.先加入硝酸钡,产生白色沉淀,然后再加稀硝酸,沉淀不溶解,证明有S存在
C.先加入稀盐酸,没有产生沉淀,然后再加氯化钡溶液,产生白色沉淀,证明有S存在
D.先加入氯化钡,产生白色沉淀,然后再加稀盐酸,沉淀不溶解,证明有S存在
解析A项,先加入稀硝酸,没有产生沉淀,然后再加硝酸钡,产生白色沉淀,溶液中也可能含有S或HS;B项,先加入硝酸钡,产生白色沉淀,然后再加稀硝酸,沉淀不溶解,溶液中也可能含有S或HS;D项,先加入氯化钡,产生白色沉淀,然后再加稀盐酸,沉淀不溶解,溶液中也可能含有Ag+。
答案C
7.向50
mL
18
mol·L-1
H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量( )
A.小于0.45
mol
B.等于0.45
mol
C.在0.45
mol和0.9
mol之间
D.大于0.45
mol
解析Cu与浓硫酸反应时,参加反应的H2SO4只有部分被还原,再者浓硫酸浓度降低到一定程度即停止反应,因而在计算被还原的硫酸时不能把0.05
L×18
mol·L-1=0.9
mol全部当作反应物,而只能是其中一部分。又根据化学方程式可知,在参加反应的浓硫酸中只有一半参与氧化还原反应(被还原)。所以被还原的H2SO4的物质的量小于0.45
mol。
答案A
8.浓硫酸在下列物质的转化过程中,只表现强氧化性的是( )
A.CuCuSO4
B.CCO2
C.FeOFe2(SO4)3
D.Fe2O3Fe2(SO4)3
解析浓硫酸在反应中表现出酸性时硫元素的化合价不变,硫元素仍以S形式存在;浓硫酸表现出氧化性时硫元素的化合价降低。C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O中硫元素的化合价降低,浓硫酸只表现强氧化性;Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O中硫元素的化合价不变,浓硫酸只表现酸性;而Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,2FeO+4H2SO4Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O中都是有一部分硫元素化合价降低,一部分硫元素化合价不变。所以浓硫酸在A、C反应中既表现了酸性,又表现了氧化性。
答案B
9.某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸时,设计了如下方案:
操作
结论
甲
分别投入火柴梗
变黑者为浓硫酸
乙
分别加入金属铝片
产生刺激性气味的气体者为浓硫酸
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酸的瓶口
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)其中一个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 。?
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,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 硫酸不是挥发性酸
10.将适量的蔗糖(C12H22O11)放入烧杯,滴入几滴水,搅拌均匀,然后加入适量的浓硫酸。可观察到固体变黑,片刻后,黑色物质急剧膨胀,同时产生大量刺激性气味的气体,放出大量的热。(如下图所示)
(1)固体变黑体现了浓硫酸的 性(填“吸水”“脱水”或“强氧化”)。?
(2)确定刺激性气味气体的成分。
①将气体通入品红溶液后,溶液褪色,加热时颜色又恢复。说明该气体中一定含有 。?
②将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊, (填“能”或“不能”)证明气体中含有二氧化碳,其理由是 。?
③刺激性气味气体产生的原因可用如下化学方程式表示,完成化学方程式:
C+2H2SO4(浓) 。?
解析(1)烧杯中的蔗糖变黑,体现的是浓硫酸的脱水性。
(2)①有刺激性气味的气体通入品红溶液中,可以看到品红溶液褪色,加热时颜色又恢复,说明该气体中一定含有二氧化硫。②二氧化硫和二氧化碳通入澄清石灰水都会生成沉淀使溶液变浑浊,因此澄清石灰水变浑浊不能证明气体中含有二氧化碳。③脱水过程中反应放热,所产生的碳和浓硫酸共热反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
答案(1)脱水
(2)①SO2 ②不能 SO2也可使澄清石灰水变浑浊 ③CO2↑+2SO2↑+2H2O
能力提升
1.用20
mL
18.4
mol·L-1的浓硫酸与铜共热一段时间后,冷却,过滤除去多余的铜,将滤液加水稀释到100
mL,所得溶液中S的浓度为3.18
mol·L-1,则此时溶液中CuSO4的物质的量浓度为( )
A.0.50
mol·L-1
B.0.75
mol·L-1
C.1.00
mol·L-1
D.3.18
mol·L-1
解析随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸与铜不反应,所得溶液为CuSO4与稀硫酸的混合溶液。反应前n(H2SO4)=18.4
mol·L-1×0.020
L=0.368
mol,反应后n(S)=3.18
mol·L-1×0.100
L=0.318
mol;因此减少的S的物质的量n(S)=n(SO2)=0.368
mol-0.318
mol=0.050
mol。由反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O可知,n(CuSO4)=n(SO2)=0.050
mol,则c(CuSO4)==0.50
mol·L-1。
答案A
2.下列叙述正确的是( )
A.向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入稀盐酸沉淀不溶解,则原溶液中一定含有S
B.浓硫酸与S反应的化学方程式为:S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了酸性
C.把足量铜粉投入含2
mol
H2SO4的浓硫酸中,加热反应得到气体的体积为22.4
L(标准状况)
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸使其钝化
解析A项无法排除Ag+的干扰,A不正确;B项只体现了浓硫酸的强氧化性;C项产生的SO2将小于22.4
L(标准状况下),因为随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,而Cu与稀硫酸不反应。
答案D
3.木炭与浓硫酸共热产生的气体X和铜与浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示装置),下列有关说法不正确的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.Z导管出来的气体中有二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.在Z导管口有红棕色气体出现
解析X为SO2、CO2的混合物;Y为NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO,在Z导管口处发生反应:2NO+O22NO2。
答案A
4.一定量Cu粉与浓硫酸共热产生SO2气体的体积为2.24
L(标准状况),则下列情况不可能的是( )
A.加入铜的质量为6.4
g
B.加入浓硫酸中含溶质0.2
mol
C.加入铜的质量大于6.4
g
D.加入的浓硫酸中含溶质多于0.2
mol
解析Cu与浓硫酸共热时发生反应:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,当生成标准状况下2.24
L
SO2(0.1
mol)时,反应消耗0.1
mol
Cu(6.4
g),消耗0.2
mol
H2SO4,由于反应中有H2O生成,浓硫酸浓度不断降低,待变为稀硫酸时不再与Cu反应,故实验中m(Cu)≥6.4
g,n(H2SO4)>0.2
mol。
答案B
5.某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行有关实验。请回答:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。?
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体是 ,其作用是 。?
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭止水夹K并移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是 。B中应放置的液体是 (填字母)。?
A.水
B.酸性KMnO4溶液
C.浓溴水
D.饱和NaHSO3溶液
(4)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18
mol·L-1的硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是?
?
。?
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是 (填字母)。?
A.铁粉 B.BaCl2溶液 C.银粉 D.NaHCO3溶液
解析(1)Cu可与浓硫酸发生反应:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)因为SO2是污染性气体,不能排入大气中,故D中试管口放置的棉花中应浸有碱液,吸收多余的SO2,防止污染空气。(3)余热使反应继续进行时,生成的多余气体可贮存于B中,排出的液体进入长颈漏斗,为减少SO2的溶解,B内应盛放饱和NaHSO3溶液。(4)随着反应的进行,H2SO4被不断消耗,且反应生成水,使硫酸的浓度逐渐减小,当变为稀硫酸时,反应将会停止,因为铜与稀硫酸不反应,可向反应结束后的烧瓶中加入铁粉或NaHCO3溶液,若有气泡产生则可证明确有余酸。
答案(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)碱液(其他合理答案均可) 吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(3)试剂瓶中液面下降,而长颈漏斗中液面上升 D
(4)①反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不和稀硫酸反应 ②AD
6.某同学在研究Fe与H2SO4的反应时,进行了如下实验。
(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,加热后产生大量气体,a试管中溶液的红色褪去,c处始终未检测到可燃性气体。b试管中反应的离子方程式是 。?
(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。浓硫酸的氧化性由+6价的硫元素体现,稀硫酸的氧化性由 体现。?
②造成反应多样性的主要因素有 (写出两条)。?
解析(1)Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(2)浓硫酸具有强氧化性,反应生成致密的氧化膜覆盖在Fe的表面,发生钝化。
(3)实验Ⅲ中,和浓硫酸共热反应生成二氧化硫,铁与稀硫酸反应生成氢气,实验中未检测到可燃性气体,说明反应中没有氢气生成,二氧化硫具有漂白性,使品红溶液的红色褪去,二氧化硫是酸性氧化物,与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠,反应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O。
(4)①浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性,但原因不同,浓硫酸的氧化性由+6价的硫元素体现,稀硫酸的氧化性由+1价的氢元素体现。②影响反应产物多样性的因素有浓度、温度、反应物的量等。
答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)铁表面生成致密的氧化膜,阻止反应进一步进行
(3)SO2+2OH-S+H2O
(4)①+1价的氢元素 ②反应物的浓度、温度(合理即可)
-
8
-(共29张PPT)
第3课时 硝酸的氧化性
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.盐酸、稀硫酸与金属铜不反应,因Cu排在金属活动性顺序中氢之后。
2.浓硫酸与Cu在常温下不反应,加热条件下发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O。
3.从N元素的化合价上分析,HNO3只有氧化性。
知识铺垫
新知预习
自主测试
一、硝酸的酸性
硝酸是一元强酸,具有酸的通性,但硝酸与金属反应一般不产生H2。
二、强氧化性
1.与金属的反应。
浓硝酸与Cu反应的化学方程式为
4HNO3(浓)+Cu==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
稀硝酸与Cu反应的化学方程式为
8HNO3(稀)+3Cu==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
2.与非金属反应。
浓硝酸与木炭加热时反应的化学方程式为
C+4HNO3(浓)
2H2O+4NO2↑+CO2↑。
3.常温下,冷的浓硝酸能使铁、铝钝化。
4.王水是浓硝酸和浓盐酸的混合物,二者体积比为1∶3,能使不溶于硝酸的金、铂等溶解。
知识铺垫
新知预习
自主测试
三、不稳定性
浓硝酸在受热或光照条件下易分解,化学方程式为
4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O,生成的NO2又溶于硝酸,使硝酸常显黄色。
知识铺垫
新知预习
自主测试
1.下列关于硝酸的认识中,正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B.浓硝酸与金属反应不产生氢气,而稀硝酸与金属反应可置换出氢气
C.因常温下铝和铁不与浓硝酸反应,所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
D.硝酸与金属反应时,只表现出氧化性
答案:A
知识铺垫
新知预习
自主测试
2.铜粉放入稀硫酸中,加热后无明显变化,但加入某盐一段时间后,发现铜粉质量减小,则该盐不可能是( )
A.FeCl3
B.NaCl
C.KNO3
D.Cu(NO3)2
解析:A项,反应的离子方程式为2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+,铜粉溶解;C项、D项反应的离子方程式均为8H++2
+3Cu==3Cu2+
+2NO↑+4H2O,铜粉溶解;B项不反应。
答案:B
探究一
探究二
硝酸的强氧化性
问题探究
1.浓硝酸在受热或光照条件下易分解:4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O,实验室该如何保存浓硝酸?
答案:盛放在棕色细口瓶中,密封、避光、置于冷暗处保存。
2.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化合价降低较多,说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强,对吗?
答案:不对;浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,与Cu反应时浓硝酸反应更剧烈。
探究一
探究二
4.浓硫酸、硝酸与铜反应的条件有什么区别?
答案:浓硫酸与铜反应需要加热,而浓(稀)硝酸与铜反应不需要加热。
知识归纳
硝酸的强氧化性
1.本质
HNO3具有强氧化性,是因为HNO3中+5价氮元素具有很强的得电子能力。
2.表现
(1)硝酸与金属的反应:
①除Au、Pt等少数金属外,硝酸可以氧化其他所有的金属。
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。
探究一
探究二
探究一
探究二
(2)硝酸与非金属的反应:
①反应规律:非金属单质+浓硝酸→最高价氧化物或高价含氧酸+NO2↑+H2O。
②反应举例:
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-、
等均能被HNO3氧化。
探究一
探究二
典例剖析
典例1
下列说法正确的是( )
A.过量的铁与浓硝酸反应,其产物是Fe(NO3)3、NO2、NO、H2O
B.1
mol铜与足量的浓硝酸反应,消耗硝酸的物质的量为2
mol
C.往Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸,溶液的颜色会由浅绿色变为棕黄色
D.铁、铝在任何浓度的硝酸中都会钝化
解析:过量的铁与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2,A项错误;1
mol铜与足量的浓硝酸反应,消耗硝酸的物质的量为4
mol,B项错误;铁、铝在浓硝酸中会钝化,但在稀硝酸中不会钝化,D项错误。
答案:C
探究一
探究二
变式训练1下列各反应表明了HNO3的什么性质?
探究一
探究二
解析:①由于硝酸的沸点比浓硫酸的低,所以受热时硝酸挥发出来;②金属铜和硝酸反应时,+5价的N,一部分降低为+2价,另一部分保持+5价不变,所以硝酸表现强氧化性和酸性;③碳和浓硝酸反应时+5价的N降低为+4价,表现硝酸的强氧化性;④Na2CO3与硝酸反应生成碳酸表现了硝酸的强酸性;⑤硝酸受热分解表现了不稳定性。
答案:①挥发性 ②强氧化性、酸性 ③强氧化性 ④强酸性 ⑤不稳定性
探究一
探究二
硝酸与金属反应的有关计算
问题探究
1.38.4
g
Cu与足量的浓硝酸反应,铜全部反应后,收集到的气体在标准状况下的体积是多少?
答案:浓硝酸在反应中被还原为NO2,Cu被氧化为Cu2+,反应中Cu失去电子
×2=1.2
mol,所以浓硝酸在反应中得到电子1.2
mol,生成NO2的物质的量为1.2
mol,在标准状况下的体积为1.2
mol
×22.4
L·mol-1=26.88
L。
2.上述反应中,参与反应的硝酸的总物质的量是多少?
答案:参与反应的硝酸一部分被还原为NO2,一部分以
的形式与Cu2+结合成Cu(NO3)2,参与反应的硝酸的总物质的量=被还原成NO2的物质的量+与Cu2+结合的
的物质的量=1.2
mol+1.2
mol=2.4
mol。
探究一
探究二
3.38.4
g
Cu与一定量的浓硝酸反应,铜全部反应完后,收集到的气体在标准状况下的体积为17.92
L,计算混合气体中NO2和NO的物质的量。
探究一
探究二
知识归纳
硝酸与金属反应的相关计算
1.思维模型
探究一
探究二
2.计算技巧
探究一
探究二
典例剖析
典例2
将32.64
g铜与140
mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2
L。请回答:
(1)NO的体积为
L,NO2的体积为
L。?
(2)待产生的气体全部逸出后,向溶液中加入V
mL
a
mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原HNO3溶液的浓度为
mol·L-1。?
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的H2O2溶液
g。?
探究一
探究二
解析:(1)设生成NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y。
V(NO)=0.26
mol×22.4
L·mol-1=5.824
L;
V(NO2)=0.24
mol×22.4
L·mol-1=5.376
L。
(2)由原子守恒得:
探究一
探究二
答案:(1)5.824 5.376
(3)57.8
探究一
探究二
变式训练2在100
mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4
mol·L-1和0.1
mol·L-1,向该混合液中加入1.92
g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是( )
A.0.15
mol·L-1
B.0.225
mol·L-1
C.0.35
mol·L-1
D.0.45
mol·L-1
探究一
探究二
答案:B
1
2
3
4
5
1.下列溶液中,常温下可以用铁制容器装运的是( )
A.浓硝酸
B.浓盐酸
C.硫酸铜溶液
D.稀硫酸
解析:常温下,铁遇浓硝酸发生钝化,则可用铁罐装运浓硝酸,A项正确;铁与浓盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,不能用铁罐装运浓盐酸,B项错误;铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和Cu,则不能用铁罐装运硫酸铜溶液,C项错误;铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,不能用铁罐装运稀硫酸,D项错误。
答案:A
1
2
3
4
5
2.下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是( )
A.常温下都可用铝制容器贮存
B.露置在空气中,容器内酸液的质量都减轻
C.常温下都能与铜较快反应
D.露置在空气中,容器内酸液的浓度都增大
解析:浓硫酸吸水增重,浓硫酸常温下与Cu不反应,露置在空气中,浓硝酸、浓硫酸的浓度都减小。
答案:A
1
2
3
4
5
3.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.常温下铁与浓硝酸反应,产生大量的红棕色气体
D.硝酸与铜的反应既表现出氧化性又表现出酸性
解析:NO2和硝酸中氮元素的化合价不相同,NO2不是酸性氧化物;硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子,不生成氢气;常温下,铁遇浓硝酸发生钝化现象。
答案:D
1
2
3
4
5
4.从防止污染和减少用酸量的角度分析,下列制取Cu(NO3)2的方法中最好的是( )
解析:铜与浓硝酸反应生成NO2气体,铜与稀硝酸反应生成NO气体,NO2和NO都会造成大气污染;NO2和NO的产生也造成了硝酸利用率降低。铜与浓硫酸反应会产生SO2气体,SO2是一种常见的大气污染物,同时SO2的生成造成硫酸利用率降低。故C选项最好。
答案:C
1
2
3
4
5
5.将红热的固体单质甲放入显黄色的乙的浓溶液中,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:
(1)推导出各物质的化学式:甲 ,乙 ,丙 ,A
,B ,C ,D 。?
(2)写出甲与乙的浓溶液反应的化学方程式:? 。?
1
2
3
4
5
解析:根据蓝色溶液D,判断单质丙是Cu,结合红热的固体单质甲放入显黄色的乙的浓溶液中,剧烈反应产生混合气体A,可知是单质碳和浓硝酸的反应,生成的混合气体A中含CO2和NO2。
答案:(1)C HNO3 Cu
CO2、NO2 NO CaCO3 Cu(NO3)2
(2)C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O第3课时 硝酸的氧化性
基础巩固
1.明代科学家方以智在《物理小识·金石类》中指出:“有硇水者,剪银块投之,则旋而为水”,这里“硇水”指( )
A.氨水
B.硫酸
C.硝酸
D.石灰水
解析“硇水”能够溶解单质银,则应为硝酸,C项正确。
答案C
2.取三张湿润的蓝色石蕊试纸贴在玻璃片上,然后按顺序分别滴加65%硝酸、98%的硫酸、新制氯水,三张试纸最终变成( )
A.白、红、白
B.红、黑、白
C.红、红、红
D.白、黑、白
答案D
3.相同质量的四份铜片,分别置于足量的下列酸中,所得到的气体的物质的量最多的是( )
A.浓硫酸
B.稀硫酸
C.浓硝酸
D.稀硝酸
解析根据化学方程式可知,铜与浓硝酸反应产生的NO2的物质的量最多。
答案C
4.下列有关浓硝酸的说法不正确的是( )
A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气
B.常温下浓硝酸能使金属铝钝化
C.浓硝酸不稳定,见光易分解,需要避光保存
D.浓硝酸易挥发,打开瓶塞,瓶口有白雾产生
解析硝酸的氧化性很强,它跟金属反应的时候,一般不生成氢气而生成一氧化氮,所以实验室中不能使用硝酸制备氢气,A项错误;在常温下铁、铝遇浓硝酸会被氧化在表面产生一薄层致密的氧化物薄膜,对内层的金属起到了保护作用,这种现象叫钝化,B项正确;浓硝酸不稳定见光容易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,所以应避光保存,C项正确;浓硝酸易挥发,打开瓶塞,瓶口会有白雾产生,D项正确。
答案A
5.将相同质量的铜分别和过量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.反应速率:两者相同
B.消耗硝酸的物质的量:前者多,后者少
C.反应生成气体的颜色:前者浅,后者深
D.反应中转移的电子总数:前者多,后者少
解析比较反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,当Cu的质量相同、HNO3过量时,两个反应中转移的电子数目相同,消耗的HNO3前者多,生成气体的颜色前者深。浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,浓硝酸与铜反应的速率比稀硝酸快得多。
答案B
6.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,能把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。
答案C
7.下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是( )
A.能使碘化钾淀粉试纸变蓝的溶液:Na+、N、Cl-、I-
B.能使酚酞变红的溶液:Mg2+、Fe3+、Na+、ClO-
C.含有大量Fe2+的溶液:Na+、N、S、OH-
D.加入铝粉有氢气放出的溶液:K+、Cu2+、S、Cl-
解析使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液,具有强氧化性,能与I-发生氧化还原反应,则在溶液中不能大量共存,A项错误;能使酚酞变红的溶液中存在大量氢氧根离子,Mg2+、Fe3+与OH-发生反应生成沉淀,则在溶液中不能大量共存,B项错误;Fe2+、N与OH-能发生反应,在溶液中不能大量共存,C项错误;加入铝粉有氢气产生的溶液呈酸性或碱性,呈酸性时各离子在溶液中能大量共存,呈碱性时Cu2+与OH-反应生成沉淀,不能大量共存,D项正确。
答案D
8.取38.4
g铜与适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到22.4
L(标准状况)气体,反应消耗HNO3的物质的量可能是( )
A.1
mol
B.1.6
mol
C.2.2
mol
D.2.4
mol
解析可以将硝酸分成体现酸性的硝酸和体现氧化性的硝酸,体现酸性的硝酸可以根据反应的铜的物质的量计算出来,0.6mol铜反应,生成硝酸铜0.6mol,所以体现酸性的硝酸为1.2mol。根据N与生成的氮氧化物的关系可知,22.4L气体不论是NO2还是NO,还是两者的混合物,被还原的硝酸的物质的量都是1mol。因此反应的硝酸共2.2mol。
答案C
9.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D,已知D为强酸,请回答下列问题:
ABCD
(1)若A在常温下为固体,B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是 ;?
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后形成了 而污染了环境。?
(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是:A ;C 。?
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体,请写出该反应的化学方程式:? 。该反应 (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。?
解析(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体,则B是SO2,C是SO3,D是H2SO4;若大量排放SO2,则会形成酸雨。
(2)若C是红棕色气体,则C为NO2,B为NO,A为N2,D为HNO3,浓硝酸可与Cu反应:4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。此反应有元素化合价升降变化,属于氧化还原反应。
答案(1)①H2SO4 ②酸雨 (2)①N2 NO2 ②Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 属于
10.硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,从总体上说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为NO2,稀硝酸的还原产物为NO。实验室中,常用Cu与浓硝酸反应制取NO2,用Cu与稀硝酸反应制取NO。
(1)请写出实验室中用Cu与稀硝酸反应制取NO的化学方程式,并用双线桥标明电子转移的方向及数目 。?
(2)64
g
Cu与适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到22.4
L气体(标准状况下),反应中消耗HNO3的物质的量是 (填字母代号)。?
A.0.5
mol
B.1.0
mol
C.2.0
mol
D.3.0
mol
产生的气体分别是 ,其物质的量之比是 。?
(3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO,浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等,请将下列3种物质:FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上,并配平该反应的化学方程式。 HNO3+ ? + + NO↑+ H2O。?
(4)硝酸的还原产物NO、NO2、N2O等对环境均有副作用,为了可持续发展,当今社会提出了一个新概念——“绿色化学”,它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应,则下列由单质铜制取硝酸铜的方法可行且符合“绿色化学”要求的是 (填字母代号)。?
A.CuCu(NO3)2
B.CuCuOCu(NO3)2
C.CuCuOCu(OH)2Cu(NO3)2
D.CuCuSO4Cu(NO3)2
解析(1)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,该反应中,铜元素由反应前单质Cu的0价变为反应后Cu(NO3)2中的+2价,化合价升高,失去2e-,发生氧化反应,氮元素的化合价由反应前硝酸中的+5价变为反应后NO中的+2,化合价降低,获得3e-,根据得失电子守恒,可知反应的化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,用双线桥法表示为:。
(2)n(Cu)=1mol,则n[Cu(NO3)2]=1mol,n(NO2)+n(NO)=22.4L÷22.4L·mol-1=1mol,即被还原的硝酸的物质的量为1mol,根据n[Cu(NO3)2]=1mol可知未参加氧化还原反应,表现为酸性的硝酸的物质的量为2mol,故反应共消耗硝酸的物质的量n(HNO3)=1mol+2mol=3mol。反应的Cu的物质的量是1mol,失去2mol电子,开始硝酸为浓硝酸,还原产物为NO2,随着反应的进行,硝酸变为稀硝酸,还原产物变为NO,假设NO2物质的量为x,则NO物质的量为(1mol-x),根据电子守恒,可得x+3×(1mol-x)=2mol,解得x=0.5mol,1mol-x=0.5mol,故二者的物质的量之比为1∶1。
(3)所给的物质中,HNO3中氮元素化合价为最高价,具有氧化性,对应还原产物为NO,能将还原性的FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3,根据得失电子守恒、原子守恒,可得发生的反应为4HNO3+3FeSO4Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3+NO↑+2H2O。
(4)铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮等大气污染物,A项错误;氮元素被完全利用,没有污染物生成,该途径符合绿色化学原理,B项正确;氧化铜与水不反应,不能制得硝酸铜,C项错误;铜与稀硫酸不反应,不能制得硫酸铜;铜与浓硫酸加热时反应会产生二氧化硫气体,污染大气,D项错误。
答案(1)
(2)D NO2和NO 1∶1
(3)4 3FeSO4 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3 1 2
(4)B
能力提升
1.下列各组中的两物质作用时,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响的是( )
A.Na与O2
B.Fe和FeCl3
C.NaOH与CO2
D.Cu与HNO3
解析Na与O2在常温下反应生成Na2O,加热时生成Na2O2,则反应条件不同,生成物不同,A项不符合题意;Fe和FeCl3反应只生成氯化亚铁,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响,B项符合题意;NaOH与CO2反应,CO2不足时生成水和Na2CO3,CO2过量时生成NaHCO3,反应物用量不同,产物不同,C项不符合题意;铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水,反应物浓度不同,产物不同,D项不符合题意。
答案B
2.对于某些常见离子的检验及结论一定正确的是( )
A.加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有C
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸沉淀不消失,一定有S
C.加入氯化钠溶液有白色沉淀产生,再加稀硝酸沉淀不消失,一定有Ag+
D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+
解析无色气体可能是二氧化碳,也可能是二氧化硫,原溶液不一定有碳酸根存在,A项错误;产生沉淀可能是硫酸钡,也可能是氯化银,原溶液不一定有硫酸根存在,B项错误;产生沉淀一定是氯化银,故原溶液中一定存在Ag+,C项正确;白色沉淀可能是碳酸钡、碳酸钙等,故无法判断原溶液存在的离子,D项错误。
答案C
3.14
g铜银合金与一定量某浓度的硝酸完全反应,将放出的气体与1.12
L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是( )
A.9.6
g
B.6.4
g
C.4.8
g
D.3.2
g
解析铜银合金与HNO3反应过程如下:
Cu、AgNO2、NOHNO3
Cu、Ag与HNO3反应是氧化还原反应,Cu、Ag失电子,HNO3得电子,生成NO2或NO。由于NO2、NO、O2都被水吸收生成HNO3,即NO2、NO又将电子转移给O2,所以在整个反应过程中,相当于Cu、Ag失的电子转移给0.05molO2,0.05molO2得电子的物质的量为0.05mol×4=0.2mol。设Cu的物质的量为x、Ag的物质的量为y,则有:
解之得,
所以铜的质量为:m(Cu)=0.05mol×64g·mol-1=3.2g。
答案D
4.铜和镁的合金4.6
g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4
480
mL的NO2气体和336
mL
N2O4气体(标准状况),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02
g
B.8.51
g
C.8.26
g
D.7.04
g
解析n(NO2)=0.2mol,n(N2O4)=0.015mol,由HNO3转变为NO2、N2O4过程中得电子的物质的量为0.2mol+0.015mol×2=0.23mol,由得失电子守恒知:2n(Cu)+2n(Mg)=0.23mol,64g·mol-1×n(Cu)+24g·mol-1×n(Mg)=4.6g,解得n(Mg)=0.069mol,n(Cu)=0.046mol,沉淀总质量为m=0.046mol×98g·mol-1+0.069mol×58g·mol-1=8.51g。
答案B
5.下图甲是学过的验证铜与浓硝酸反应的装置,乙、丙是师生对演示实验改进后的装置:
(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生反应的离子方程式是 。?
(2)和甲装置相比,乙装置的优点是? 。?
(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置。
①先关闭弹簧夹 ,再打开弹簧夹 ,才能使NO2气体充满②试管。?
②当气体充满②试管后,将铜丝提起,使之与溶液脱离,欲使烧杯中的水进入②试管应如何操作??? 。?
解析(1)三个装置中发生的都是铜与浓硝酸的反应:Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O。(2)乙装置有尾气吸收装置而甲装置没有,所以乙比甲环保;并且,甲中铜片与浓硝酸的反应不能控制(直到反应完毕为止),而乙装置可通过上下移动铜丝来控制铜丝与浓硝酸接触与否,从而可以控制反应的进行。(3)②此问是仿照使密闭容器中NH3与水接触形成喷泉的操作方法而设立的,也可使用原来的方法完成此操作:先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(或用热水、热毛巾加热)试管②。
答案(1)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O
(2)①可以控制反应进行;②吸收NO2气体,防止污染环境
(3)①c a、b ②先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(或用热水、热毛巾加热)试管②(合理答案均可)
6.在100
mL混合酸的溶液中,硝酸的物质的量浓度为0.5
mol·L-1,硫酸的物质的量浓度为0.15
mol·L-1,向其中加入5.76
g铜粉,微热,使其充分反应。
(1)溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。?
(2)若要使5.76
g铜粉恰好完全溶解,且溶液中只存在一种盐,则原溶液中的硝酸的物质的量浓度为 ,硫酸的物质的量浓度为 。?
解析(1)由题意计算得:n(N)=0.05mol,n(H+)=0.08mol,n(Cu)=0.09mol,由离子方程式3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O判断H+不足,则根据H+的量求算产生的Cu2+的量。
生成n(Cu2+)=0.03mol,c(Cu2+)=0.3mol·L-1。
(2)3Cu + 8H+ + 2N3Cu2++2NO↑+4H2O
0.09mol
0.24mol
0.06mol
c(HNO3)=0.6mol·L-1 c(H2SO4)=0.9mol·L-1
答案(1)0.3
mol·L-1
(2)0.6
mol·L-1 0.9
mol·L-1
8
