第1节 铁的多样性
发展目标
体系构建
1.基于元素的价态和物质的所属类别，完整有序地写出含铁元素的物质的化学式。2.掌握铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象；能书写主要化学方程式和离子方程式；知道Fe2＋、Fe3＋的检验。3.能从物质的类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测含铁元素的物质性质及物质之间的转化关系，设计实验初步验证，并能分析解释有关现象；并能利用含铁元素的物质性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案。4.分析含铁元素的物质性质，分析生产、生活中的实际问题，如补铁剂中铁元素的价态的检验、线路板废液的回收利用。
一、铁元素在自然界中的存在
1．铁元素的含量：铁元素在地壳中的含量处于第四位，仅次于氧、硅和铝元素。
2．铁元素的存在形态
(1)游离态：存在于陨铁中。
(2)化合态
①主要化合价：＋2、＋3。
②存在形式：主要以矿石的形式存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等。
二、亚铁盐和铁盐
以FeSO4、FeCl3为例探究亚铁盐和铁盐的性质
1．预测与假设
(1)从物质类别角度：亚铁盐和铁盐都能与碱溶液反应生成相应的铁的氢氧化物。
(2)从化合价角度：Fe3＋具有较强氧化性；Fe2＋既有氧化性又有还原性。
2．实验方案
(1)证明Fe2＋、Fe3＋与OH－能反应，需向亚铁盐、铁盐溶液中滴加碱性试剂，如NaOH溶液。
(2)证明Fe3＋具有氧化性，需加入还原剂，如铁、铜、KI溶液。
(3)证明Fe2＋具有氧化性，需加入还原剂，如锌，证明其具有还原性，需加入氧化剂，如氯水、酸性KMnO4等。
3．实验步骤、现象和结论
(1)Fe2＋、Fe3＋与碱的反应
实验内容
实验现象
结论
先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀
有关方程式有：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
生成红褐色沉淀
离子方程式有：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(2)Fe3＋的氧化性实验探究
实验内容
实验现象
结论
加入KSCN溶液，溶液呈红色，加入足量铁粉后，溶液褪色
Fe3＋具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
加入KSCN溶液，溶液呈红色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色
Fe3＋具有氧化性，离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(3)Fe2＋的氧化性和还原性实验探究
实验内容
实验现象
结论
加入KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水溶液呈红色
Fe2＋具有还原性，离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
加入FeSO4溶液，酸性KMnO4溶液紫红色褪去，溶液略呈黄色
Fe2＋具有还原性，被酸性KMnO4氧化为Fe3＋
溶液由浅绿色变为无色
Fe2＋具有氧化性，离子方程式：Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe
三、铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
1．铁单质
(1)物理性质
色、态
密度
熔点
导热性、延展性
导电性
特性
银白色固体
7.86_g·cm－3
1
538
℃
良好
比铜、铝差
能被磁铁吸引
(2)化学性质
①与酸反应生成氢气：
与盐酸、硫酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
②与某些盐溶液发生置换反应：
与硫酸铜溶液反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
③与非金属反应
a．与氧气反应：3Fe＋2O2Fe3O4。
b．与氯气反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。
④铁与水的反应：
ⅰ.铁与冷水不反应，但在空气中的氧气和水蒸气的作用下，易腐蚀。
ⅱ.铁与水蒸气的反应：
方法
方法一
方法二
实验装置
实验现象
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微爆鸣声
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声
实验结论
铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
2.铁的氧化物
名称(化学式)
氧化亚铁(FeO)
四氧化三铁(Fe3O4)
氧化铁(Fe2O3)
俗名
—
磁性氧化铁
铁红
色态
黑色粉末
黑色晶体
红棕色粉末
铁的价态
＋2
＋2、＋3
＋3
与盐酸反应
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
与铝粉反应
3FeO＋2Al3Fe＋Al2O3
—
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
微点拨：(1)FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，Fe3O4为复杂的氧化物。
(2)FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、WO3、V2O5等难熔金属氧化物与铝粉的反应也叫铝热反应，常用KClO3和镁条引发该反应。
3．铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应(写化学方程式)
Fe(OH)2＋2HCl===
FeCl2＋2H2O
Fe(OH)3＋3HCl===
FeCl3＋3H2O
受热分解(写化学方程式)
－
2Fe(OH)3＋3H2O
制备
可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
在空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
四、铁及其化合物的转化关系
1．绘制铁及其化合物的“价——类”二维图。
[答案]
2．补铁剂中铁元素价态的检验
实验步骤
实验现象
实验结论
(1)取少量补铁口服液于试管中，滴入KSCN溶液
a.不变红
无Fe3＋
b.变红
有Fe3＋
(2)若出现现象a，向反应后的溶液中滴加氯水
溶液变红
有Fe2＋
(3)若出现现象b，另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液
紫红色褪去
有Fe2＋
紫红色不褪去
无Fe2＋
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。
( )
(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。
( )
(3)Fe3＋转化为Fe2＋时，需加入氧化剂才能实现。
( )
(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成分是Fe3O4。
( )
(5)Fe3＋遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。
( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
D [D项中产生的是红色溶液。]
3．金属单质A可发生以下反应。试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)
A________、B__________、C__________、D____________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③_____________________________________________________________；
⑤_____________________________________________________________。
[解析] 推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。
[答案] (1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe、Fe2＋、Fe3＋间的相互转化
实验室中常见的可溶性的亚铁盐有FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等，其溶液是浅绿色，亚铁盐中Fe2＋易被氧化，故其晶体应密闭保存。常见的可溶性的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等，其溶液一般呈黄色。铁盐固体易潮解，也应密闭保存。
1．FeCl2溶液中混有少量FeCl3时，如何除去杂质？
提示：向溶液中加入足量的铁粉，使FeCl3和Fe充分反应生成FeCl2，然后过滤除去多余的Fe。
2．若用过量的锌和FeCl3溶液反应，产物是FeCl2吗？
提示：产物不是FeCl2。因为锌比铁活泼，所以过量的锌会和FeCl2反应生成Fe，锌的表面会变黑。
3．FeCl3溶液中混有FeCl2时，如何除去杂质？
提示：向溶液中加入足量的氯水，使FeCl2转化为FeCl3。
4．FeCl2溶液中混有CuCl2时，如何除去杂质？
提示：加入铁粉，使Cu2＋转化为Cu，过滤除去。
5．为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉？
提示：Fe2＋具有较强的还原性，易被氧化变质，向盛放亚铁盐溶液的试剂瓶中加入少量铁粉的目的是防止Fe2＋被氧化为Fe3＋。
1．Fe、Fe2＋、Fe3＋间的相互转化关系——铁三角
2．常见的转化反应如下
(1)Fe→Fe2＋：加弱氧化剂，如I2、H＋、Cu2＋、Fe3＋等。Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(2)Fe→Fe3＋：加强氧化剂，如O2、Cl2、Br2等。
2Fe＋3Cl22FeCl3。
(3)Fe2＋→Fe3＋：加强氧化剂，如
Cl2、O2、Br2、H2O2等。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(4)Fe3＋→Fe2＋：加还原剂，如Fe、Cu、I－等。
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
(5)Fe2＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、C、CO等。
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，CO＋FeOFe＋CO2。
(6)Fe3＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、CO、H2等。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2,3H2＋Fe2O32Fe＋3H2O(g)。
1．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．可以采用加热的方法除去Fe2O3中的Fe(OH)3
B．铁只有与水蒸气反应才能得到Fe3O4
C．不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
A [铁在纯氧中燃烧能产生Fe3O4；2FeCl3＋Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3均是化合反应；FeCl3溶液能净水，不是因为Fe3＋的氧化性，是因为FeCl3在水中形成Fe(OH)3胶体。]
2．已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式：A.________，C.________，F.________，G.________。
(2)检验D中阳离子的方法__________________________________________
________________________________________________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是_______________________________
________________________________________________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式。
①A→C：_____________________________________________________；
②C→D：____________________________________________________。
[解析] (1)A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀，由转化关系可知，F为Fe(OH)3，A为Fe，Fe与氧气反应生成的B为Fe3O4，四氧化三铁与盐酸反应得到氯化亚铁与氯化铁，故Fe与盐酸反应得到的X为氢气、C为FeCl2，可推知E为Fe(OH)2、D为FeCl3，G为Fe2O3。
(2)D为FeCl3，含有的阳离子为Fe3＋，检验Fe3＋的方法为取少量D溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，证明含有Fe3＋。
(3)FeCl2易被空气中的氧气氧化，保存FeCl2溶液时加固体Fe，防止Fe2＋被氧化。
(4)①A→C反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；②C→D反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
[答案] (1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
(2)取少量D溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，证明有Fe3＋
(3)防止Fe2＋被氧气氧化
(4)①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。
(1)充分反应后，如果Fe有剩余，则溶液中不可能有________。
(2)充分反应后，如果溶液中还有大量Fe3＋，则还含有________，一定没有________剩余。
(3)充分反应后，如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，则容器内不可能有________。
[解析] 根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，若Fe有剩余，则容器中只有Fe2＋，不可能有Fe3＋、Cu2＋。如果容器内还有大量Fe3＋，则还含有Cu2＋和Fe2＋，一定没有Fe和Cu剩余。如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，Fe能置换出铜，Fe3＋能氧化Cu，则容器内不可能有Fe3＋和Fe。
[答案] (1)Fe3＋、Cu2＋ (2)Cu2＋、Fe2＋ Fe、Cu
(3)Fe3＋、Fe
Fe2＋、Fe3＋的检验方法
1．怎样用化学方法检验FeSO4试剂是否变质？
提示：FeSO4变质就是Fe2＋被空气中的氧气氧化，可用KSCN溶液检验是否含有Fe3＋。
2．先向溶液中滴加少量氯水，再加KSCN溶液，溶液变为红色，能否证明原溶液中含有Fe2＋？
提示：不能证明原溶液中含有Fe2＋，因为若原溶液中含有Fe3＋，溶液也变红色，干扰Fe2＋的检验。
3．如何检验溶液中既含Fe2＋又含Fe3＋？
提示：取一份待检液，滴入几滴KSCN溶液，溶液呈红色，说明含Fe3＋；另取一份待检液，滴入几滴酸性KMnO4溶液，紫红色褪去，说明含Fe2＋。
Fe3＋、Fe2＋的检验
1．观察溶液颜色法
2．KSCN溶液和氯水法
3．NaOH溶液法
4．酸性KMnO4溶液法
1．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
C [A项，Fe2＋遇到KSCN溶液不变色，Fe2＋是否存在不确定；B项，Fe3＋干扰Fe2＋的检验，若原溶液中含有Fe3＋不含Fe2＋也会产生同样的现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖，不确定。]
2．证明某溶液含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
C．先加入铁粉，再滴加NaOH溶液
D．只需滴加KSCN溶液
B [Fe2＋具有较强还原性，Fe3＋遇KSCN溶液变红色，证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是先滴加KSCN溶液，不显红色，确认溶液不含有Fe3＋，再滴加氯水后显红色，证明Fe2＋被氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。]
3．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A．④
B．③
C．③④
D．①②③④⑤
C [③不反应，实验方案及现象均错误；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。]
氢氧化亚铁不稳定，通常被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁为棕色或红褐色粉末或深棕色絮状沉淀或胶体，用来制颜料、药物，用作净水剂(胶体时)，也可用来作砷的解毒药等。
如右图是某同学用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2白色沉淀的方案。
1．分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。
提示：硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为＋2价，可以升高到＋3价，具有还原性，易被氧化。
2．用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入固体，该固体是什么？
提示：Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化的Fe3＋还原成Fe2＋。
3．除去蒸馏水中溶解的O2常采用什么方法？
提示：气体的溶解度随着温度升高而降低，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
4．生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么？
提示：Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化，长滴管插入溶液液面以下，可防止Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。
通过情境素材中，对Fe(OH)2的制备方法及现象分析，探究较长时间观察白色沉淀的方法等，养成了“发现问题，探究解决问题”的能力，培养了学生良好的科学探究和创新意识。
1．所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是( )
A．Fe B．FeCl3 C．FeSO4 D．Fe2O3
C [含有＋2价铁元素的物质既有氧化性又有还原性。]
2．将足量铁粉加入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反应后，铁粉有剩余，则溶液中含有大量的阳离子是( )
A．Cu2＋和Fe2＋
B．Fe2＋和Mg2＋
C．Fe3＋和Fe2＋
D．H＋和Cu2＋
B [加入足量铁粉所发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，铁粉有剩余，则溶液中无H＋、Fe3＋、Cu2＋。]
3．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
试剂选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
氢氧化钠溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
B [甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象为紫色变浅(或褪色)。乙组为在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。]
4．(素养题)“百炼成钢”是指反复将炽热的生铁在空气中锤打，转化为坚硬的钢，其实质是对生铁的不断除杂过程。下列叙述不正确的是( )
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
FeCl3溶液
FeCl2
通入适量Cl2
B
FeCl2溶液
FeCl3
加入过量铁粉并过滤
C
铜粉
铁粉
加入过量稀硫酸并过滤
D
Fe(OH)3溶液
Fe(OH)2
在空气中灼烧
D [Fe(OH)3在灼烧时分解生成Fe2O3。]
5．根据以下反应，写出各物质的化学式及①②③的方程式(化学方程式或离子方程式)。
(1)A是________，B是________，C是________，D是________。
(2)①化学反应方程式：____________________________________________；
②离子方程式：___________________________________________________；
③离子方程式：___________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] 根据颜色来推断相关物质，红棕色粉末A为Fe2O3，B为Fe，蓝色溶液中含Cu2＋，故红色固体C为Cu。
[答案] (1)Fe2O3 Fe Cu FeCl2
(2)①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
②Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
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13
-第1课时 自然界中的硫 二氧化硫
发展目标
体系构建
1.了解关于硫元素在自然界中的转化、含硫元素的物质在自然界中的存在及其主要来源。2．认识硫黄、二氧化硫的物理性质、化学性质、典型实验现象，能书写其中所发生反应的化学方程式，知道这些物质的主要应用；进一步掌握从物质类别、元素化合价角度研究物质的具体思路和方法。3．知道二氧化硫在实验室中安全使用的注意事项，树立环保意识。
一、自然界中的硫
1．硫的存在
2．硫元素不同化合价之间的相互转化
微点拨：元素的最高价只有氧化性，最低价只有还原性，中间价态既有氧化性也有还原性。
二、认识硫单质
1．物理性质
俗称
颜色状态
熔、沸点
硬度
溶解性
水
酒精
CS2
硫黄
黄色或淡黄色固体
都不高
很脆
不溶
微溶
易溶
2.同素异形体
(1)定义：由同一种元素组成的性质不同的几种单质。
(2)几种元素的同素异形体：硫单质俗称硫黄，常见的同素异形体有正交硫、单斜硫；氧元素有O2、O3；碳元素有金刚石、石墨等。
3．化学性质
(1)实验探究：
实验操作
实验现象
实验一
把研细的硫粉和铁粉按一定比例混合均匀，在石棉网上堆成“FeS”的形状，用红热的玻璃棒触及一端
混合物一端红热，直到整个混合物红热，结成黑色块状“FeS”
实验二
取少量硫粉放入燃烧匙中，在酒精灯火焰上加热至硫粉熔化并燃烧，迅速伸入盛满氧气的集气瓶(底部有少量水)中
发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，生成一种有刺激性气味的气体
(2)实验结论：
微点拨：硫与变价金属反应产生低价金属硫化物。
4．用途
主要用于制造硫酸、化肥、火柴及杀虫剂等，还用于制造火药、烟花爆竹等。
微点拨：黑火药反应方程式为S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑。
三、二氧化硫
1．物理性质
颜色
气味
密度
毒性
状态
溶解性
无色
刺激性
ρSO2>ρ空气
有毒
气态
易溶于水
2.化学性质
3．实验室制法
实验室常用Na2SO3固体与较浓的硫酸反应制取SO2：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。
4．用途
制硫酸、漂白剂、防腐剂、抗氧化剂等。
5．可逆反应
在相同条件下，能同时向正反两个方向进行的反应称为可逆反应。可逆反应的化学方程式用“”代替“===”。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)等质量的S6和S8所含的硫原子数目相同。
( )
(2)1
mol铁粉与足量硫粉充分反应时转移3NA个电子。
( )
(3)硫属于非金属元素，在反应时只有氧化性。
( )
(4)SO2是一种酸性氧化物，其与水反应产生H2SO4。
( )
(5)S在足量的纯氧气中充分燃烧生成SO3。
( )
(6)将SO2通入品红溶液中，溶液褪色，加热后无变化。
( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．下列说法不正确的是( )
A．硫是一种淡黄色能溶于水的固体
B．硫的化合物常存在于火山喷出的气体中和地下水里
C．硫是黑火药的主要成分
D．一些动、植物体内也含有硫元素
A [硫难溶于水。]
3．下列反应中，不能说明SO2是酸性氧化物的是( )
A．SO2＋H2OH2SO3
B．SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
C．2SO2＋O22SO3
D．SO2＋CaO===CaSO3
C [酸性氧化物的一般性质：(1)与水反应生成酸(元素化合价不发生变化)；(2)与碱性氧化物反应生成盐；(3)与碱反应生成盐和水。]
CO2和SO2性质的比较
某化学兴趣小组为了探究常温下某未知气体的成分，将该气体通入澄清石灰水中，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入，发现浑浊又变澄清。由此该小组同学对气体的成分进行进一步的探究，该小组同学按如图所示连接装置，将气体从a端通入。
通过以上实验，该小组同学观察到以下实验现象：
①A中品红溶液褪色；②C中品红溶液不褪色；③D中澄清石灰水变浑浊。
1．A中品红溶液的作用是什么？
提示：检验气体中是否含有二氧化硫。
2．D中澄清石灰水的作用是什么？
提示：检验CO2是否存在。
3．根据上述现象，该小组同学认为该气体的成分是什么？
提示：气体中含有CO2和SO2。
SO2和CO2性质的比较
SO2
CO2
物理性质
气味
有刺激性气味
无味
毒性
有毒
无毒
溶解性
易溶
能溶
化学性质
与水的反应
SO2＋H2OH2SO3
CO2＋H2OH2CO3
与碱的反应
SO2气体通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解：Ca(OH)2＋SO2===CaSO3↓＋H2OCaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2
CO2气体通入澄清石灰水中，先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解：Ca(OH)2＋CO2CaCO3＋CO2＋
化学性质
氧化性
SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
CO2＋C高温2CO
还原性
2SO2＋O22SO3，二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化
无
漂白性
有，不稳定
无
1．下列溶液中能用来区分SO2和CO2气体的是( )
①澄清石灰水 ②H2S溶液 ③酸性KMnO4 ④氯水
⑤品红溶液 ⑥紫色石蕊溶液
A．①②③⑤
B．①⑥
C．①
D．②③④⑤
D [SO2、CO2通入澄清石灰水或紫色石蕊溶液的现象相同。]
CO2、SO2的鉴别
(1)利用SO2的刺激性气味，用闻气味鉴别。
(2)利用SO2的漂白性，用品红溶液鉴别。
(3)利用SO2的还原性，用酸性高锰酸钾溶液、溴水或氯水、硝酸酸化的硝酸钡、氯化铁溶液等鉴别。
2．如图装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质，下列说法正确的是( )
选项
试剂
现象
结论
A
酸性KMnO4溶液
溶液褪色
SO2有氧化性
B
品红溶液
溶液褪色
SO2有漂白性
C
滴有酚酞的NaOH溶液
溶液褪色
SO2有漂白性
D
硫化氢水溶液
溶液变浑浊
SO2有还原性
B [A项，酸性高锰酸钾溶液能将SO2氧化成硫酸，SO2体现还原性，故错误；B项，SO2使品红褪色，体现漂白性，故正确；C项，SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色(体现SO2酸性氧化物的性质)，不是漂白性，故错误；D项，黄色沉淀为硫单质，SO2与H2S反应生成硫单质，SO2中的＋4价硫元素被还原生成0价的单质硫，SO2被还原，说明SO2有氧化性，故错误。]
3．在如图所示的转化关系中，已知B、D都是淡黄色固体，D与G的浓溶液在一定条件下反应生成E。
回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：
A________；F________；H________。
(2)D与热的C溶液反应时氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，试写出该反应的离子方程式：________________________。
(3)写出D与G的浓溶液反应生成E的化学方程式：
_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] (1)B、D都是淡黄色固体，在中学阶段，常见的淡黄色固体有S、Na2O2、AgBr，而由图中“AO2,BH2O,O2”推断，可知A为Na，B为Na2O2，C为NaOH，D为S，E、F分别是SO2、SO3，G、H分别为H2SO4、Na2SO4。
(2)S与热的NaOH溶液反应时氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，由化合价升降总数相等，则氧化产物应该为Na2SO3，还原产物为Na2S，据此写出反应的离子方程式。
(3)S与浓硫酸加热时反应生成SO2，化学方程式为S＋2H2SO4(浓)
3SO2↑＋2H2O。
[答案] (1)Na SO3 Na2SO4
(2)3S＋6OH－===2S2－＋SO＋3H2O
(3)S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O
各类漂白剂的漂白原理
图1 图2
1．若只将SO2气体通入图1装置中，有什么现象？并解释原因。
提示：品红溶液褪色。SO2与品红反应产生无色物质。
2．若将(1)中所得溶液用图2装置加热，有什么现象？这说明了什么？
提示：溶液由无色变为红色。这说明品红与SO2反应的产物不稳定，受热易分解。
3．图1中只通入气体A，且A为Cl2，有什么现象？加热后有什么现象？
提示：品红色褪色；加热后溶液颜色无变化。
4．若气体A为Cl2、SO2按体积比为1∶1形成的混合气体，通入图1装置后，漂白效果是否更好？并解释说明。
提示：无漂白效果。SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，使两者均失去漂白效果。
漂白原理分类比较
类型
原理
特点
举例
适用对象
氧化型
漂白剂本身是强氧化剂，可将有色物质氧化，使有色物质失去原有的颜色
不可逆
HClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2等
主要适用于漂白纺织品
加合型
漂白剂与有机色质结合生成新的无色物质，使有机色质失去原有的颜色
可逆
SO2或H2SO3
常用于漂白纸张、纺织品等
吸附型
有些固体物质疏松多孔，具有较大的表面积，可以吸附有色物质而使之失去原有的颜色
部分吸附剂可重复使用
活性炭
吸附色素、一些有毒气体或微粒
1．下列加入的物质使有色溶液褪色体现的性质相同的是( )
①SO2使品红溶液褪色 ②Cl2使品红溶液褪色
③Na2O2加入含酚酞的水溶液中，先变红后褪色
④SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色
A．①②
B．②④
C．②③
D．①④
C [①SO2使品红溶液褪色，是二氧化硫与有色物质结合生成不稳定的无色物质，不是氧化还原反应；②Cl2使品红溶液褪色，是因为氯气和水反应生成了次氯酸，次氯酸具有强氧化性；③Na2O2加入含酚酞的水溶液中，先变红后褪色，是因为过氧化钠与水反应生成NaOH，NaOH使酚酞变红，但Na2O2的强氧化性又导致溶液褪色；④SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色，是利用SO2的还原性；故有色溶液褪色原理相同的是②③。]
2．下列有关SO2的说法错误的是( )
A．SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液中能发生反应
B．SO2能使品红溶液褪色是因它具有氧化性
C．给已被SO2褪色的品红溶液加热，可恢复原来的红色
D．SO2使酸性KMnO4溶液褪色体现的是SO2的还原性
B [SO2可与Na2SO3反应生成NaHSO3，SO2可与NaHCO3溶液反应生成CO2，A正确；SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性，B不正确；SO2的漂白性具有可逆性，故加热可恢复原色，C正确；SO2使酸性KMnO4溶液褪色体现了SO2的还原性，D正确。]
3．能证明SO2具有漂白性的是( )
A．酸性KMnO4溶液中通入SO2气体后紫红色消失
B．滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2气体后红色消失
C．品红溶液中通入SO2气体后红色消失
D．溴水中通入SO2气体后橙色消失
C [能使KMnO4溶液、溴水褪色，体现了SO2的还原性，B项中体现了SO2具有酸性氧化物的通性。]
某化学兴趣小组从新闻中得知，管理部门从两种南瓜子中检出二氧化硫；于是查阅资料得知：二氧化硫是食品加工过程中常用的漂白剂、防腐剂和抗氧化剂。不法商贩常常采用加热硫黄的方法来熏制食品，达到漂白的目的。
1．根据所学知识可以采用什么方法检测漂白过程使用了SO2?
提示：取漂白后的物质加热，若恢复原色，则采用的是SO2进行漂白。
2．SO2作防腐剂和抗氧化剂体现了SO2的什么性质？
提示：还原性。
3．写出采用加热硫黄的方法熏制食品时发生反应的化学方程式。
提示：S＋O2SO2。
通过本情境素材中SO2在日常生活的应用事例的探究，加强了对二氧化硫作为食品添加剂的辨证认识，增强了学生的社会责任感。
1．下列有关硫的性质的叙述正确的是( )
A．淡黄色晶体，不溶于水易溶于酒精
B．质脆易粉碎，易溶于二硫化碳，加热易熔化
C．既有氧化性又有还原性，硫与铁粉和铜粉分别反应，都可生成二价金属硫化物
D．硫在空气中燃烧的产物是SO2，在氧气中燃烧的产物是SO3
B [硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，A错，B正确；硫既有氧化性又有还原性，与Fe、Cu反应时均生成低价硫化物：Fe＋SFeS、2Cu＋SCu2S，C错；硫不论在空气中还是在氧气中燃烧产物均是SO2，D错。]
2．下列关于硫的说法正确的是
( )
A．硫是一种淡黄色的不溶于水的固体
B．1
mol
硫原子参加反应时一定转移2NA个电子
C．硫与非金属反应均作还原剂
D．1.6
g硫与5.6
g铁反应能得到7.2
g纯净硫化物
A [在S＋O2SO2反应中，1
mol
硫原子参加反应时，转移4NA个电子，B错误；S与H2反应时，S作氧化剂，C错误；Fe与S反应时
Fe＋ S FeS
56
32
88
2.8
g
1.6
g
4.4
g
反应物中Fe过量，反应后得到4.4
g
FeS和2.8
g
Fe的混合物，D错误。]
3．已知H2S＋Cl2===2HCl＋S↓，则下列说法正确的是( )
A．S是氧化剂
B．Cl2被氧化
C．氧化性：S>Cl2
D．还原性：H2S>HCl
D [由元素化合价变化可知，H2S是还原剂，Cl2是氧化剂，HCl是还原产物，S是氧化产物。氧化性：氧化剂(Cl2)>氧化产物(S)，还原性：还原剂(H2S)>还原产物(HCl)。]
4．(素养题)葡萄酒是以葡萄为原料酿造的一种果酒。其营养丰富，保健作用明显。有人认为，葡萄酒是最健康最卫生的饮料之一。它有调整新陈代谢的功能，促进血液循环，防止胆固醇增加。下图是某品牌葡萄酒及说明书，我们可以看到“食品添加剂：二氧化硫”。下列有关SO2的描述正确的是( )
A．SO2属于非法添加剂，不该添加到葡萄酒中
B．SO2具有还原性，少量的SO2可防止葡萄酒氧化变质
C．SO2具有还原性，不能用浓硫酸干燥
D．SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色，体现了它的漂白性
B [根据信息，SO2可用作葡萄酒的添加剂；SO2具有还原性可防止葡萄酒被氧化；SO2与浓H2SO4不反应，可用浓H2SO4干燥；使KMnO4溶液褪色是因SO2具有还原性。]
5．已知Na2SO3固体与硫酸可发生反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，下图是实验室制取SO2并验证SO2的某些性质的装置图。试回答：
(1)①中的实验现象为石蕊溶液________，证明SO2是________气体。
(2)②中的实验现象为品红溶液________，证明SO2有________性。
(3)③中的实验现象是________________，证明SO2有________性。
(4)④中的实验现象是__________________，证明SO2有________性。
(5)⑤的作用是__________________________________________________，
反应的化学方程式为_____________________________________________。
[解析] 二氧化硫具有酸性氧化物的一般性质、漂白性，二氧化硫中的硫元素处于硫的中间价态，既具有氧化性又具有还原性。
[答案] (1)变红 酸性 (2)褪色 漂白 (3)溶液变浑浊(或生成沉淀) 氧化 (4)溶液紫红色褪去 还原 (5)吸收多余的SO2，防止污染空气 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
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-第2课时 浓硫酸 酸雨及其防治
发展目标
体系构建
1．认识浓硫酸的物理性质、化学性质、典型实验现象，能书写所发生反应的化学方程式，知道浓硫酸的应用。2．通过在实验室探究不同价态硫元素之间的相互转化，能够运用氧化还原反应寻找合适的氧化剂和还原剂，实现不同价态硫元素之间的相互转化，进一步掌握实现不同价态元素之间转化的思路和方法。3．知道浓硫酸等含硫元素物质在实验室中安全使用的注意事项；了解酸雨的危害、形成及其防治，能够提出减少向大气中排放二氧化硫的措施；树立科学合理使用含硫元素的物质的理念和态度。4．构建硫及其化合物的“价—类”二维图，并能够据此设计含有硫元素的物质的制备、分离、检验等简单任务的实验方案，分析解决生产、生活以及环境保护中的常见问题。
一、浓硫酸
1．物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体，密度比水大，能与水以任意比混合，沸点高，难挥发。
2．化学性质
(1)吸水性：浓硫酸有强烈的吸水性，常用作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸能将物质中的氢、氧元素按2∶1的比例脱去生成H2O。
(3)强氧化性
微点拨：(1)浓硫酸与不活泼金属或非金属反应时，都需要加热。(2)浓硫酸不可以干燥NH3和H2S气体。
3．硫酸工业制备原理
(1)生产流程：FeS2SO2SO3H2SO4。
(2)涉及的化学方程式
①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。
②2SO2＋O22SO3。
③SO3＋H2O===H2SO4。
4．SO的检验
检验SO的正确操作方法：
先加足量稀盐酸酸化的目的是排除Ag＋、CO等的干扰。
二、酸雨及其防治
1．酸雨的形成
(1)酸雨：排入空气中的硫的氧化物和氮的氧化物在氧气和水蒸气的共同作用下，形成酸雾，随雨水降落。
(2)SO2的来源：化石燃料的燃烧。
(3)H2SO4型酸雨形成的主要反应
微点拨：pH<5.6的降雨为酸雨。
2．酸雨的危害
湖泊酸化、土壤贫瘠、森林大面积死亡、饮用水中重金属元素含量增加。
3．酸雨的防治措施
(1)对酸性气体的排放加以控制。
(2)改变能源结构，开发新能源。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)CuSO4·5H2O遇浓硫酸变白体现了浓硫酸的脱水性。
( )
(2)在常温下，浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al发生“钝化”，说明常温下浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al都不反应。
( )
(3)浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性。
( )
(4)浓硫酸与还原性物质反应时常被还原成SO2。
( )
(5)酸雨会导致湖泊水质变酸，向其中加入石灰石可使其酸性减弱。
( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( )
A．酸雨是pH小于7的雨水
B．CO2、SO2都会导致酸雨的形成
C．CO2属于大气污染物
D．开发新能源能够有效控制酸雨
D [酸雨是pH小于5.6的雨水，CO2不是大气污染物，不会导致酸雨。]
3．用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作错误的是( )
A．分别取10
mL溶液，质量大的是浓硫酸，质量小的是稀硫酸
B．观察液体流动性，流动性好的是稀硫酸，油状黏稠的是浓硫酸
C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液中，逐渐变为白色粉末的是浓硫酸，晶体溶解的是稀硫酸
D．将铝片分别投入溶液中，快速放出气体的是浓硫酸，放出气体慢的是稀硫酸
D [硫酸浓度越大密度越大，故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比，浓硫酸的质量大于稀硫酸，A项正确。浓硫酸是黏稠的液体，流动性不如稀硫酸，B项正确。浓硫酸有吸水性，能吸收结晶水合物中的结晶水，故胆矾投入浓硫酸中会变为白色粉末，投入稀硫酸中胆矾晶体溶解，C项正确。常温下浓硫酸使铝片钝化无气体放出，铝片投入稀硫酸中有气体(氢气)放出，D项错误。]
浓硫酸的强氧化性和SO的检验
下图为浓硫酸与铜反应的实验装置图：
1．加热时在试管a中观察到哪些现象？
提示：可观察到铜片溶解，溶液由无色变为蓝色，有无色气泡冒出。
2．该反应中浓硫酸的作用有哪些？
提示：该反应中表现了浓硫酸的酸性、强氧化性。
3．试管b上口的棉花有何作用？
提示：SO2是有毒气体，不能排放到空气中，棉花上喷有的碱液可以吸收SO2，防止污染环境。
4．在2HBr＋H2SO4(浓)===Br2＋SO2↑＋2H2O中，体现了浓硫酸的什么性质？
提示：强氧化性。
5．如何检验试管a中溶液里含有SO？
提示：将试管a中溶液沿烧杯内壁注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，取少量稀释后的溶液，加足量盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若产生白色沉淀，证明试管a中溶液含SO。
1．浓硫酸的强氧化性
(1)Fe、Al的钝化
常温下，Fe、Al遇到浓硫酸会反应生成一层致密的氧化膜而出现钝化现象。
(2)金属与浓硫酸反应过程的分析
①如果是活泼金属，比如锌等，与浓硫酸反应起始时生成二氧化硫，随着反应的进行，硫酸的浓度降低，锌和稀硫酸继续反应生成氢气。
②如果是不活泼金属，比如铜等，与浓硫酸反应起始时生成二氧化硫，随着反应的进行，硫酸的浓度降低，铜和稀硫酸不反应，反应停止。
(3)注意计算题中，原子个数守恒、电荷守恒及电子得失守恒的应用。
2．SO的检验
(1)正确操作
―→
(2)杂质离子的干扰
①Ag＋干扰
盐酸酸化能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
②CO、SO、PO干扰
因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中(如BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。因此检验SO时，必须用酸酸化(一般用盐酸而不能用HNO3酸化)。
1．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．把足量铜粉投入到含H2SO4
2
mol的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为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其钝化
D [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和碱性的气体(NH3)；B项，参与反应的浓硫酸全部被还原为SO2，只表现强氧化性；C项，Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度降低，当降到一定程度时，变为稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，故产生的SO2不足22.4
L。]
2．将浓硫酸与下列物质作用时，浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性的是( )
①红热的木炭 ②H2S气体 ③Cu ④FeO ⑤NH3 ⑥使木材碳化 ⑦CuSO4·5H2O ⑧对铁、铝的钝化
A．③④
B．①②⑤⑧
C．①②③④⑦
D．以上答案均不正确
A [与木炭、H2S反应及Fe、Al钝化时浓硫酸只表现氧化性；浓硫酸与NH3反应时只表现酸性，⑥是浓硫酸的脱水性；⑦是吸水性。③和④符合题意。]
3．三位学生设计了下述三个方案，并都认为，如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可确定试液中有SO。
方案甲：试液白色沉淀沉淀不溶解
方案乙：试液无沉淀白色沉淀
方案丙：试液无沉淀白色沉淀
试评价上述各种方案是否严密，并分别说明理由。
方案甲：_________________________________________________________
________________________________________________________________。
方案乙：_________________________________________________________
________________________________________________________________。
方案丙：__________________________________________________________
________________________________________________________________。
[答案] 不严密。因为含有Ag＋而不含SO的无色透明溶液，也会出现此方案的现象
严密。因为先加稀盐酸无沉淀可排除Ag＋干扰，且酸性环境可排除SO等干扰
不严密。因为含有SO而不含SO的无色透明溶液，也会出现此方案的现象
不同价态硫元素间的转化
向培养皿中Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一培养皿扣在上面。
1．Na2S溶液处发生什么现象？为什么？
提示：溶液变浑浊。SO2与Na2S反应产生硫单质。
2．酸性KMnO4溶液处有什么现象？为什么？
提示：溶液紫色褪去。因为SO2具有强还原性，与酸性KMnO4反应。
3．品红溶液处发生什么现象？为什么？
提示：溶液褪色。SO2具有漂白性。
4．Na2SO3溶液处有什么现象？是否反应？SO2的价态是否变化？
提示：无明显现象。SO2＋H2O＋Na2SO3===NaHSO3，价态不变。
1．不同价态硫元素间的转化
2．硫及其化合物之间的转化规律
(1)邻位价态原则。
当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如
(2)含同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)归中规律。
当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O、2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。
(4)含硫物质的连续氧化规律。
1．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系：
(1)从硫元素化合价的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有________(填化学式)。
(2)将X与Y混合，可生成淡黄色固体，该反应的化学方程式为________________________________________________________________。
(3)Na2S2O3是重要的化工原料，从氧化还原反应的角度分析，下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是__________________
(填代号)。
a．Na2S＋S
b．Na2SO3＋S
c．SO2＋Na2SO4
d．Na2SO3＋Na2SO4
[解析] (1)具有中间价态的元素既有还原性又有氧化性，S元素的化合价有－2价、0价、＋4价、＋6价，所以含0价和＋4价S的物质既有还原性又有氧化性，其中化合物有SO2、H2SO3、Na2SO3。
(2)将H2S与SO2混合，可生成淡黄色固体，该反应的化学方程式为2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。
(3)Na2S2O3中S为＋2价，从氧化还原的角度分析，反应物中S化合价必须分别大于2和小于2，a中S的化合价都小于2，c、d中S的化合价都大于2，b符合题意。
[答案] (1)SO2、H2SO3、Na2SO3
(2)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O (3)b
2．在通常状况下，A为固态单质。根据如图转化关系，填写下列空白：
(1)写出A～E的化学式：
A________；B________；C__________；D__________________；E__________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①E→C：_________________________________；
②C→D：_________________________________。
[解析] 固体单质A能和氧气反应，也能和氢气反应，说明是非金属单质。根据其氧化产物继续和氧气反应可判断，A是S，硫与氢气反应生成硫化氢，硫化氢燃烧生成SO2。硫和氧气反应生成SO2，SO2和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸。浓硫酸在加热的条件下和铜发生氧化还原反应，生成硫酸铜、SO2和水。
[答案] (1)S H2S
SO2 SO3 H2SO4
(2)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②2SO2＋O22SO3
1．你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是( )
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③
B．②③④⑤
C．①③⑤
D．①③④⑤
C [煤燃烧时产生SO2，要想减少SO2的排放就需要开发新能源替代传统燃料——煤炭，如使用煤作燃料，也需先做脱硫处理，处理方法是在燃煤中加入生石灰，发生反应为CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O22CaSO4，故正确选项为C。]
2．某溶液中可能含有SO、CO、Cl－。为了检验其中是否含有SO，除BaCl2溶液外，还需要的溶液是( )
A．H2SO4
B．HCl
C．NaOH
D．NaNO3
B [因为BaCO3也是一种白色沉淀，因此为了防止CO的干扰，还需要稀盐酸，观察沉淀是否溶解。]
3．下列事实与浓硫酸体现出的性质(括号中)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(脱水性)
B．在加热条件下铜与浓硫酸反应(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(不挥发性)
B [A项，体现出的是浓硫酸的吸水性；B项，Cu被浓硫酸氧化生成Cu2＋，体现了浓硫酸的强氧化性，生成CuSO4，体现了浓H2SO4的酸性；C项，体现出的是浓硫酸的脱水性和强氧化性；D项，体现出的是浓硫酸的吸水性。]
4．下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述正确的是( )
A．都能与Fe、Al反应产生H2
B．都能与Cu在加热条件下反应
C．都能作为气体干燥剂
D．都能与BaCl2溶液反应产生白色沉淀
D [A不正确，因为浓硫酸与浓硝酸类似，常温下使Fe、Al钝化；B不正确，稀硫酸在加热的情况下也不与铜反应；C不正确，稀硫酸没有吸水性，不能作气体干燥剂；D正确，无论是浓硫酸还是稀硫酸在水溶液中均能产生SO，离子方程式为Ba2＋＋SO===BaSO4↓。]
5．形成酸雨的原理之一可简示为
含硫燃料AB硫酸
回答下列问题：
(1)A物质的化学式为____________________________________，B物质的化学式为____________。
(2)洗涤含SO2的烟气，以下物质可做洗涤剂的是____________
(填字母)。
a．Ca(OH)2
b．Na2CO3
c．CaCl2
d．NaHSO3
(3)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2，在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是__________
________________________________________________________________。
[答案] (1)SO2 SO3
(2)ab
(3)SO2＋2OH－===SO＋H2O
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-第1课时 自然界中的氮循环
发展目标
体系构建
1.通过自然界中的氮循环，了解氮循环的基本过程，能举例自然固氮与人工固氮的过程，知道人工固氮对社会发展的重要意义；认识氮循环过程中重要的含有氮元素的物质，能够对含有氮元素的物质进行分类。2.通过对固氮的分析，认识氮气、一氧化氮、二氧化氮的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道他们的主要应用。
一、自然界中的氮循环
1．氮元素在自然界中的存在形式：游离态和化合态。
2．自然界中氮的循环
3．人类活动的影响
(1)氮气氨气→氮肥、硝酸等含氮化合物。
(2)燃烧反应产生的氮氧化物参与氮的循环。
二、氮循环中物质的性质及物质之间的转化
1．氮的固定
(1)定义：将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程。
(2)分类
氮的固定
微点拨：(1)含氮化合物之间的转化不属于氮的固定。
(2)固氮反应一定属于氧化还原反应。
2．氮气
(1)物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
无色
气体
无味
与空气接近
难溶于水
(2)化学性质
氮气的化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生反应。
①还原性：与O2反应产生NO，反应的化学方程式为N2＋O22NO。
②氧化性：与H2反应生成NH3，反应的化学方程式为N2＋3H22NH3。
微点拨：氮分子中两个氮原子之间存在很强的作用力，故N2性质很稳定，化学反应的条件也比较苛刻。
3．一氧化氮和二氧化氮
(1)物理性质
物质
颜色
状态
气味
毒性
水溶性
NO
无色
气态
无味
有毒
难溶于水
NO2
红棕色
气态
刺激性
有毒
易溶于水
(2)相互转化
①NO→NO2：2NO＋O2===2NO2。
②NO2→NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
微点拨：NO和NO2的收集方法
①NO的收集：排水法。
②NO2的收集：向上排空气法。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)化合态的氮元素只显一种价态。
( )
(2)N2在通常状况下与O2反应生成NO2。
( )
(3)合成氨反应属于自然固氮中的高能固氮。
( )
(4)NO在空气中易转化为红棕色NO2。
( )
(5)NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂。
( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2．下列叙述中与氮的固定无关的是( )
A．工业合成氨
B．工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C．豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质
D．电闪雷鸣的雨天，N2与O2会发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
B [氮的固定过程是使游离态的氮转化为含氮化合物的过程，B项，NH3转化为HNO3和其他氮的氧化物与氮的固定无关。]
3．宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红色物质，产生红色的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO与空气反应生成NO2
C．CO2遇NO反应生成NO2
D．NO遇H2O反应生成NO2
B [根据原高温气体均为无色，但现场却能看到红色可推知，是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。]
氮气的性质和用途
1．实验室可以通过向下排空气法收集氮气吗？原因是什么？
提示：不能。由于氮气的密度与空气的接近，所以既不能用向上排空气法也不能用向下排空气法收集，应用排水法收集。
2．在化学反应中氮气只作氧化剂吗？
提示：不是。氮气是非金属单质，在化学反应中既可以作氧化剂又可以作还原剂，如与H2、Mg反应作氧化剂，与O2反应作还原剂。
3．将1
mol
N2、3
mol
H2充入密闭容器中，在一定条件下反应，能否得到2
mol
NH3？原因是什么？
提示：不能。因为合成氨的反应是可逆反应，不能完全进行到底。
氮气的性质及工业制法
(1)氮气的密度与空气的接近，只能用排水法收集。
(2)在高温、高压、放电等条件下，N2能与H2、O2、Mg等发生化学反应。
①氮气与氢气反应：，该反应是工业合成氨的原理。
②氮气与氧气反应：N2＋O22NO。
③氮气与镁反应：3Mg＋N2Mg3N2。
(3)工业制法：空气中含有大量的氮气，空气是工业制氮气的主要来源，生产方法主要是分离液态空气，并制得液态氧。
1．下列关于氮气的有关说法中，正确的是( )
A．氮气的化学性质很不活泼，不与任何物质发生反应
B．纯净的氮气是不溶于水的无色气体，无毒无味且比空气略重
C．一定条件下氮气与氢气发生化合反应生成氨，反应中N2表现还原性
D．氮气常用作焊接金属的保护气，是利用氮气化学性质的不活泼性
D [氮气的化学性质不活泼，可用作焊接金属的保护气。]
2．氮气能大量存在于空气中的根本原因是( )
A．氮气性质稳定，即使在高温下也很难与其他物质发生反应
B．氮气比空气轻，且不溶于水
C．氮分子中两个氮原子间结合得很牢固，分子结构稳定
D．氮气无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应
C [N2性质稳定，但在高温下可与Mg、Al、H2等物质反应表现出氧化性，与O2在放电条件下反应表现出还原性，A、D项不正确；氮气比空气轻且不溶于水不是N2能大量存在于空气中的根本原因，即B项不正确。]
3．(素养题)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．氢气在氮气中能燃烧
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
A [N2不是助燃气体，N2与H2化合需在高温、高压、催化剂的条件下进行。]
氮氧化物的性质
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物包括哪些？
提示：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，故汽车尾气的主要污染物为CO、NO2、NO等。
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？
提示：由图中进出的物质可知，发生反应为2NO＋O2===2NO2、2NO2＋4CO4CO2＋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．由图可以推出NO和O2必须在催化剂表面才能反应吗？
提示：NO和O2在空气中就能迅速反应生成NO2。
4．汽车尾气的排放有哪些危害？
提示：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。
NO、NO2性质比较
物质
NO
NO2
色、态、味、毒性
无色、无味、有毒气体
红棕色、有刺激性气味、有毒气体
水溶性
不溶于水
易溶于水
与氧气反应
2NO＋O2===2NO2
不反应
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(自身氧化还原)
与氧气、水同时作用
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
氧化性
有氧化性，但通常情况下表现出还原性
强氧化性，在溶液中生成硝酸，能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子
对环境的影响
有毒，大气污染物之一
有毒，大气污染物之一
?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。
1．下列对NO、NO2的描述中正确的是( )
A．NO是酸性氧化物
B．NO2可用排水法收集，且可由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．一氧化氮在反应中只能作还原剂
C [NO不与碱反应，不是酸性氧化物，故A项错误；NO2与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，N2与O2在放电的条件下反应生成NO，故B项错误；NO与O2发生反应：2NO＋O2===2NO2，NO2与H2O反应生成NO，光化学烟雾主要是由NOx引起的，故C项正确；NO中氮的化合价为＋2价，既可升高又可降低，既可作氧化剂又可作还原剂。]
2．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，只能用向上排空气法收集
C [NO难溶于水，易与O2化合，不能用排空气法收集。]
3．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应，下列说法正确的是( )
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6
mol
NO2参与反应时，有3
mol电子发生转移
A [氧化剂、还原剂均为NO2，HNO3为氧化产物，来源于还原剂，NO为还原产物，来源于氧化剂，故氧化剂、还原剂质量比为1∶2。]
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，很少有人敢进入这个山谷。
你能解释该山谷的植被茂密的原因吗？
提示：植物生长需要氮肥，N2在雷电的作用下发生一系列变化：
N2＋O22NO
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
HNO3与土壤成分反应，产生硝酸盐，被植物吸收，所以经常有雷电的地方，植被生长的茂盛。
通过本情境素材中对自然现象的观察、解释，提升了学生探究事物内在原理的认识能力，培养了学生对待事物变化的科学态度。
1．(素养题)下列关于自然界中氮循环(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
A [A项，人工固氮合成氨反应中，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及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正确，D正确。]
2．下列关于氮气的说法中，错误的是( )
A．通常情况下，氮气性质比较稳定
B．可在氧气中燃烧，生成一氧化氮
C．通常情况下，氮气在水中的溶解度很小
D．跟氢气在一定条件下发生反应时，氮气是氧化剂
B [N2不能在O2中燃烧，与O2在放电时反应生成NO。]
3．下列对氮的氧化物的叙述中，正确的是( )
A．氮的氧化物都是无色气体
B．氮的氧化物都难溶于水
C．氮的氧化物都是酸性氧化物
D．氮的氧化物都是大气污染物
D [NO2是红棕色，A不正确；NO2易溶于水，B不正确；NO、NO2均不是酸性氧化物，C不正确；氮的氧化物均是大气污染物，D正确。]
4．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的( )
A.
B.
C.
D.
C [由于NO和O2等体积，故二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应
4NO ＋ 3O2 ＋ 2H2O===4HNO3
4
mol
3
mol
设初始时NO和O2的物质的量均为4
mol，则4
mol
NO反应掉3
mol
O2，还剩余1
mol
O2，则剩余O2为原气体的。]
5．某同学收集了一集气瓶红棕色气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内，气体又变为红棕色。
(1)集气瓶内红棕色气体是___________________。
(2)气体颜色变化的原因是______________________________；
有关的化学方程式是______________________________________________
________________________________________________________________。
(3)在收集该红棕色气体时用________________________。
[答案] (1)NO2 (2)NO2与H2O反应生成无色的NO，NO遇空气中的O2与之发生反应生成红棕色的NO2 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2 (3)向上排空气法
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-第2课时 氨的转化
发展目标
体系构建
1.通过对氨气的转化与生成的实验探究的学习，认识氨气、铵盐的物理性质、化学性质以及典型实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道他们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质的思路和方法。2.能够应用氮及其化合物的转化关系，分析解释生产生活、实验现象、物质保存、检验、分离等问题。
一、氨气
1．物理性质
颜色
气味
状态
密度
水溶性
熔沸点
无色
刺激性
气态
ρNH3＜ρ空气
易溶
沸点高、易液化
2.氨的用途与氮肥
3．化学性质
微点拨：NH3遇HCl产生白烟现象，可用浓盐酸检验NH3；NH3遇H2SO4无白烟现象，原因是H2SO4不易挥发。
4．氨水的性质
二、铵盐
1．概念：由铵根离子和酸根离子组成的盐。
2．物理性质：铵盐都是白色晶体，易溶于水。
3．化学性质
(1)不稳定性：铵盐受热易分解，碳酸氢铵、氯化铵分解的化学方程式为
NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O、
NH4ClNH3↑＋HCl↑。
(2)与碱反应
铵盐与碱反应产生氨气，这是铵盐的通性。铵盐与碱液加热反应的离子方程式为NH＋OH－NH3↑＋H2O。
三、氨气的实验室制法
1．反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
2．验满方法
(1)使湿润的红色石蕊试纸立即变蓝。
(2)蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口时产生大量白烟。
3．收集方法：向下排空气法。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)NH3溶于水能导电，所以NH3是电解质。
( )
(2)实验室常用排水法收集纯净的NH3。
( )
(3)NH3中氮元素为－3价，处于最低价态，具有一定的还原性，在一定条件下可被O2氧化。
( )
(4)实验室可用加热NH4Cl的方法获得NH3。
( )
(5)除去NaCl中少量的NH4HCO3杂质，可用加热法。
( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2．下列方法适合实验室制取氨气的是( )
A．N2和H2催化加热制取氨气
B．加热NH4Cl制取氨气
C．将浓氨水向碱石灰固体上滴加
D．将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合
C [A项是工业合成氨反应；B项中NH4Cl受热分解成NH3和HCl，遇冷再反应生成NH4Cl；D项中应用浓溶液制NH3。]
3．氨水的碱性较弱，其原因是( )
A．它能使酚酞溶液变红色
B．氨水极易挥发出氨
C．氨与水结合生成的一水合氨(NH3·H2O)只有少部分电离成NH和OH－
D．溶于水的氨大部分以NH3分子形式存在
[答案] C
喷泉实验
甲 乙
1．用上图甲装置完成喷泉实验的操作方法是什么？
提示：挤压胶头滴管，打开止水夹。
2．根据实验现象可说明NH3具有哪些性质？
提示：NH3极易溶于水，NH3溶于水后的溶液呈碱性。
3．若用图乙所示装置进行NH3的喷泉实验，打开止水夹后，烧杯中的液体不能进入烧瓶。不能形成喷泉的原因是什么？如何操作可形成喷泉？
提示：导管中存在一段空气使NH3与水不能接触溶解，因此不能形成喷泉。
可使NH3受热膨胀，排出导管中空气，使NH3与水接触；或使NH3受冷收缩，使导管中的空气进入烧瓶，水与NH3接触，均可形成喷泉。操作方法有：用热毛巾捂住圆底烧瓶底部或在烧瓶底部淋一些热水。
1．喷泉实验的基本原理及装置
(1)原理：气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够大的压强差，则打开止水夹后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。
(2)装置
2．实验成功的关键
(1)装置的气密性良好。
(2)烧瓶和气体必须是干燥的。
(3)氨气充满整个烧瓶。
3．两类常见喷泉的形成实验
(1)极易溶于水的气体或易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。
(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液也能形成喷泉。
1．喷泉是一种常见的自然现象，如图是化学教材中常用的喷泉实验装置，在烧瓶中充满干燥气体，而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列气体和液体的组合中不可能形成喷泉的是( )
A．HCl和H2O
B．O2和H2O
C．NH3和H2O
D．CO2和NaOH溶液
B [若能形成喷泉，则烧瓶中的气体必须在液体中易溶或与液体反应，使烧瓶中压强减小。O2在H2O中不易溶，也不发生反应，不可能形成喷泉。]
2．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，用热毛巾捂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
B [因氨气极易溶于水，故烧杯中可以是水，水呈中性，A错误；通过捂热赶出烧瓶中二氧化碳而使NaOH与CO2反应，导致烧瓶压强减小，引发喷泉，B正确；NH3＋HCl===NH4Cl，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。]
3．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B。按如图所示装置仪器，打开止水夹，挤压滴管的胶头时，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部分电离得到NH、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·H2ONH＋OH－
(4)有刺激性气味气体产生，溶液由蓝色又变为紫色
铵盐的性质
1．氯化铵受热分解成气体，该气体又能生成固体氯化铵，该过程属于升华吗？
提示：不属于。升华是物理变化，氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体，氯化氢和氨气生成氯化铵属于化学反应。
2．铵态氮肥为什么不能与草木灰混用？
提示：草木灰的主要成分为K2CO3，其水溶液呈碱性，铵盐能与碱反应生成氨气逸出，从而降低肥效。
3．如何证明某种溶液中含有NH？
提示：取少量溶液放入试管中，加入少量NaOH溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明溶液中含有NH。
1．铵盐受热分解不一定产生NH3，如NH4NO3N2O↑＋2H2O。
2．铵盐与碱反应离子方程式书写的三情况
(1)常温、浓溶液：NH＋OH－===NH3↑＋H2O
(2)常温、稀溶液：NH＋OH－===NH3·H2O
(3)稀溶液、加热：NH＋OH－NH3↑＋H2O
3．检验NH的答题规范
(1)实验操作：取少许待测液或晶体于小试管中，加入浓氢氧化钠溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸(或者蘸有浓盐酸的玻璃棒)放在试管口。
(2)现象、结论：试纸变蓝色(或者冒白烟)，说明是铵盐或待测液含有NH。
1．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．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的pH试纸放在试管口
C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口
D．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
A [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；加热铵盐不一定有氨气逸出。]
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
B [②NH4NO3中氮元素显－3、＋5价；④NH4HCO3与H＋、OH－均反应。]
3．一种盐X与烧碱混合共热，可放出无色气体Y，Y经一系列氧化后再溶于水可得Z溶液，Y和Z反应又生成X，则X是( )
A．(NH4)2SO4
B．NH4NO3
C．NH4Cl
D．NH4HCO3
B [铵盐与烧碱共热产生NH3，Y为NH3，NH3NONO2HNO3NH4NO3。Z为HNO3，X为NH4NO3。]
氨气的实验室制法
氨气的实验室制备装置
1．用该装置还可以制备哪些气体？
提示：氨气的发生装置还可以用来制取O2等。
2．氨气中含有水蒸气，可以用浓硫酸干燥吗？
提示：不能。浓硫酸能与氨气反应，生成铵盐，应用碱石灰或生石灰、KOH固体等碱性干燥剂干燥氨气。
3．能否将收集气体的小试管换为有单孔塞子的集气瓶？
提示：不能。这样瓶内的空气无法排出，收集的氨气不纯。
4．装置中试管口塞一团棉花的作用是什么？
提示：防止氨气沿试管壁冲出与空气形成对流，塞一团棉花使收集到的氨气更纯净。
1．氨气的实验室制法口诀
消灭铵盐热成氨，装置同氧心坦然；
碱灰干燥下排气，管口需堵一团棉；
与水作用排气法，根据密度定上下；
不溶微溶排水法，所得气体纯度大。
2．两种快速制取氨气的方法
(1)加热浓氨水法
在试管中加入2～4
mL的浓氨水，加热即可产生氨气。如图所示
(2)将浓氨水滴加到固体强碱或生石灰上制取氨气
实验装置
反应原理
①减少溶剂：NaOH固体吸水(或CaO与水反应)，减少溶剂，促使NH3放出②提供热源：NaOH溶于水放热(或CaO与水反应放热)，促使氨水分解出NH3
3.氨气的干燥
干燥氨气时只能使用碱性干燥剂，不能使用酸性干燥剂和无水氯化钙。
1．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
A．①② B．②③
C．①③ D．③④
C [NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成NH4Cl固体，可能会堵塞导管，气体进入干燥管的机会不多，①错误；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，②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，以免损坏试管，③错误；对于④，浓氨水加热制取NH3的方法和试剂都正确。]
2．实验室可用下列几组试剂制取少量NH3：
①固体Ca(OH)2和NH4Cl；
②浓氨水和固体CaO；
③浓氨水。
请回答下列问题：
(1)用上述三组试剂制取少量NH3，需要加热的是____________
(填序号)，第②组试剂中产生NH3的化学方程式可表示为_______________
________________________________________________________________。
(2)下面的制取装置图中，方法①应选用装置________(填“A”或“B”，下同)，方法②应选用装置________。
(3)在制取后，如果要干燥氨气，应选用的干燥剂是________(填字母)。
A．浓硫酸
B．固体氢氧化钠
C．五氧化二磷
D．碱石灰
E．固体CaO
F．无水CaCl2
(4)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是__________________________
________________________________________________________________。
(5)为防止环境污染，以下装置(盛放的液体为水)可用于吸收多余NH3的是________(填序号)。
[解析] (1)①③需要加热，①组反应为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。②组反应为NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑，由于CaO＋H2O===Ca(OH)2既消耗水，又放出热量，Ca(OH)2电离出OH－，增大了c(OH－)，减少了NH3的溶解，因此不必加热，即放出NH3。③组反应为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)A装置适用于固体与固体加热制气体，B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。
(3)NH3只能用碱性干燥剂，可以用B、D、E干燥。
(4)检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸。
(5)装置①没有出气导管，装置③易引起倒吸。
[答案] (1)①③ NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑
(2)A B (3)BDE
(4)将湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口，若试纸变蓝，说明NH3已集满(或其他合理答案) (5)②④
1．可用来干燥氨气的有( )
A．浓硫酸
B．碱石灰
C．氯化钙
D．五氧化二磷
[答案] B
2．在1
L
1
mol·L－1的氨水中( )
A．含1
mol
NH3分子
B．含NH3和NH之和为1
mol
C．含NH3、NH、NH3·H2O之和为1
mol
D．含NH3·H2O为1
mol
[答案] C
3．下列不属于铵盐的共同性质的是( )
A．易溶于水
B．与苛性钠共热产生NH3
C．都是晶体
D．受热分解都产生NH3
D [所有铵盐受热均易分解，但分解不一定都产生NH3。]
4．为了检验某固体物质中是否含有NH，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．仅①⑤
B．仅④⑤
C．①③
D．①④⑤
B [检验NH时，先将固体物质溶解，用到蒸馏水；再向样液中滴入碱液，用到NaOH溶液；加热检验是否产生NH3，用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近反应容器口。]
5．以下三个装置均可制得NH3：
(1)实验室制NH3的装置是________。
(2)按下表写出图1、图2、图3装置中应加入的物质与反应原理。
应加入的物质
反应原理
图1
图2
—
图3
(3)图3中棉花的作用是_____________________________
________________________________________________________________。
[答案] (1)图3
(2)
应加入的物质
反应原理
图1
浓氨水
NH3·H2O(浓)NH3↑＋H2O
图2
浓氨水和CaO
—
图3
Ca(OH)2和NH4Cl
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(3)可减小NH3与空气的对流速度，收集到比较纯净的NH3，同时避免污染空气
实验室制备气体的原理决定气体发生装置的类型，常见气体发生装置类型：
装置基本类型
固?固反应物(加热)
固?液反应物(不加热)
固?液反应物(加热)
装置示意图
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11
-第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
发展目标
体系构建
1.通过对硝酸性质的学习，认识硝酸的物理性质、化学性质以及典型实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道他们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度实现含有氮元素的物质之间转化的思想和方法。2.通过人类对氮循环的影响，了解酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题的危害以及如何减少氮氧化物的排放，树立环保意识，同时知道常见氮的化合物在实验室中的安全使用注意事项。3.能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮元素的物质和研究他们的性质。
一、硝酸的性质
1．实验探究硝酸的性质
实验装置及操作
实验现象
实验结论
瓶口产生白雾，闻到刺激性气味
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体
反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝
铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体
反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变蓝
铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体
无明显现象
发生钝化
2.物理性质
颜色
状态
气味
密度
特性
无色
液态
刺激性
ρHNO3＞ρH2O
易挥发
3.化学性质
(1)酸的通性：
电离方程式为HNO3===H＋＋NO。硝酸能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱、碱性氧化物等反应。
(2)不稳定性：
浓硝酸受热或见光分解，化学方程式为4HNO3
4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
(3)强氧化性：
4．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料等，也是实验室里重要的化学试剂。
二、人类活动对氮循环和环境的影响
1．氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生光化学烟雾。
2．氮氧化物还是雾霾的主要成分之一。
3．氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨。
4．工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体。
( )
(2)用浓硝酸与Cu反应制备NO2。
( )
(3)碳与硝酸在常温下即可反应。
( )
(4)汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物是产生光化学烟雾的元凶。
( )
(5)氮氧化合物也可以形成酸雨。
( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
2．浓硝酸常呈黄色的原因是( )
A．浓硝酸易分解产生NO
B．浓硝酸中混有Fe3＋
C．浓硝酸易分解产生NO2
D．浓硝酸易氧化单质C
[答案] C
3．下列对于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．常温下，可用铁或铝质容器盛装浓硝酸
B [Cu与HNO3反应无单质生成，不是置换反应。]
硝酸的氧化性
通过以下实验分析硝酸的氧化性，并完成相关问题。
1．金属活动性顺序表中排在氢元素前的金属与酸反应一定产生氢气吗？金属活动性顺序表中排在氢元素后的金属与酸不反应吗？
提示：均不一定。如Fe与HNO3反应不产生氢气，Cu与浓、稀硝酸均可以反应。
2．Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中，是因为Fe、Al不能与浓硝酸发生反应吗？
提示：不是。Fe、Al等金属跟浓硝酸在常温下发生钝化现象，因而不能溶解，但是钝化不代表不反应，而是在浓硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生；但在加热条件下可以剧烈反应。
3．Fe与稀硝酸反应时的产物与二者的用量有何关系？
提示：硝酸过量：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
铁过量：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
4．金属与硝酸的反应中，硝酸起什么作用？分别是如何体现的？
提示：①强氧化性：HNO3中＋5价的氮元素有很强的得电子能力。例如将Fe氧化为高价态的Fe3＋。
②酸性：生成了盐类物质。例如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。
1．有关硝酸的性质总结
(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性。参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO形式存在。
(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NO。
(3)硝酸根在酸性条件下具有强氧化性。如硝酸在与金属反应完后，溶液中仍然有硝酸根离子存在，当金属剩余时，再加入H＋，金属仍会溶解。
2．硝酸与金属反应的有关计算
(1)原子守恒：n(HNO3)＝n(NO)＋n(还原产物中氮原子)。
(2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数等于NO所带负电荷总数。
1．下列反应中硝酸只表现氧化性的是( )
A．灼热的炭与浓硝酸的反应
B．Cu与稀硝酸的反应
C．FeO与稀硝酸的反应
D．Fe(OH)3与硝酸的反应
A [灼热的炭与浓硝酸的反应中硝酸只作氧化剂；Cu与稀硝酸、FeO与稀硝酸的反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性；Fe(OH)3与硝酸的反应中硝酸只表现酸性。]
2．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
D [根据反应方程式看出，当有8
mol
HNO3反应时，被还原的HNO3有2
mol，生成2
mol
NO，则当有8
mol
HNO3被还原时，生成8
mol
NO。]
3．在浓硝酸中放入铜片：
(1)开始反应的化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________，
现象为__________________________________________________________。
(2)若铜有剩余，则反应快要结束时的化学方程式是
________________________________________________________________。
(3)待反应停止时，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铜跟一定质量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6
L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是________。
[解析] (1)在浓硝酸中放入铜片，开始反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是稀硝酸与铜的反应。
(3)溶液中含有NO，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋，H＋、NO与Cu反应放出NO。
(4)产生的5.6
L(标准状况)气体是NO2和NO的混合气体。根据氮原子守恒可知被还原的HNO3的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和；再根据铜原子的物质的量可以算出反应中未被还原的HNO3的物质的量，从而可以求出参加反应的HNO3的总物质的量。
[答案] (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，有红棕色气体生成
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)溶液中含有NO，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋，H＋、NO与Cu发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(4)0.65
mol
1．对于硝酸的物理性质，下列叙述不正确的是( )
A．可以与水以任意比互溶
B．不易挥发
C．有刺激性气味
D．质量分数在95%以上的浓硝酸为发烟硝酸
B [硝酸易挥发。]
2．下列块状金属在常温时，能全部溶于足量的浓硝酸的是( )
A．Au
B．Cu
C．Al
D．Fe
B [Au与浓硝酸不反应，Al、Fe在常温下遇浓硝酸钝化，不能全部溶解，Cu能与浓硝酸反应，能全部溶于足量的浓硝酸中。]
3．将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生，当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是( )
A．Fe2(SO4)3
B．Na2SO4
C．KNO3
D．FeSO4
C [“溶液呈蓝色”说明铜被氧化，在原稀硫酸中已含有H＋，当加入Fe3＋，虽然也可以氧化Cu，但此时并没有气体放出，若加入KNO3(提供了NO)，相当于Cu在稀硝酸的环境中，会被氧化并放出NO气体。]
NO只有在酸性条件下才有强氧化性，在中性或碱性条件下无强氧化性。
4．“保护环境就是保护人类自己。”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
D [“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。]
5．将一定质量铁粉加入装有100
mL某浓度的稀硝酸溶液中充分反应。容器中剩有m
g的铁粉，收集到448
mL
NO气体(标准状况)。
(1)所得溶液中溶质的化学式是________。
(2)原硝酸溶液的物质的量浓度为________
mol·L－1。
[解析] (1)因有铁粉剩余，故反应产物为Fe(NO3)2。
(2)8HNO3(稀)＋3Fe===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
8
mol
44
800
mL
n(HNO3)
448
mL
n(HNO3)＝0.08
mol，c(HNO3)＝0.8
mol·L－1。
[答案] (1)Fe(NO3)2 (2)0.8
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6
-微专题5 氮氧化物与O2溶于水的计算
1．NO2和O2的混合气体通入水中的计算
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知：
V(NO2)∶V(O2)
2．NO和O2的混合气体通入水中的计算
由2NO＋O2===2NO2和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可得总反应式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，由此可知：
V(NO)∶V(O2)
3．NO、NO2和O2的混合气体通入水中的计算
(1)可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算。
(2)也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算；若转化后无O2剩余，则按关系式法计算。
(3)有关NO、NO2、O2混合气体与H2O反应后剩余气体的问题，因NO2与H2O反应，NO与O2反应，所以剩余的气体只可能为NO或O2中的一种，绝对不会剩余NO2。
【例1】 在标准状况下，将O2和NO2按1∶4的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
C [设烧瓶的体积为V
L，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3以及O2和NO2的体积比为1∶4，知NO2的体积为V
L，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
mol，所以硝酸的物质的量浓度为＝
mol·L－1。]
【例2】 如图所示，相同条件下，两个体积相同的试管中分别装满NO2和NO气体，并分别倒置于水槽中，然后通过导管向试管中缓慢通入氧气，边通氧气边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为( )
A．1∶1
B．5∶7
C．7∶5
D．4∶3
A [相同条件下，体积相同的试管内两种气体的物质的量相等。根据氮原子守恒，可知最终生成的HNO3的物质的量相等，因为溶质没有扩散，故两个试管内溶液的物质的量浓度相等。]
1．将盛有12
mL
NO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2
mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2
mL气体可能分别是( )
A．1.2
mL，NO
B．2.4
mL，O2
C．3.5
mL，O2
D．4
mL，NO
A [NO2和O2的混合气体溶于水发生的反应为：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。若剩余2
mL气体为O2，则发生该反应的气体体积为10
mL，其中NO2
8
mL，O2
2
mL，因此原混合气体中NO2体积为8
mL，O2体积为2
mL＋2
mL＝4
mL；若剩余气体为NO，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可知过量的NO2的体积为3×2
mL＝6
mL，则发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，消耗的气体总体积为12
mL－6
mL＝6
mL，其中反应消耗的O2为6
mL×＝1.2
mL，NO2的总体积为12
mL－1.2
mL＝10.8
mL，故选A项。]
2．如图所示，当向试管内通入21
mL
O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO体积为( )
A．6
mL
B．12
mL
C．16
mL
D．18
mL
B [据题意可推知反应后试管内气体为O2，且其体积与原NO体积相同。因发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，设原试管中NO为x
mL，则反应后试管中剩余O2也有x
mL，根据反应方程式有4∶3＝x∶(21－x)，解得x＝12。]
3．盛有NO和NO2混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中NO和NO2的体积比是( )
A．3∶1
B．1∶3
C．2∶1
D．1∶2
B [根据差量法计算。假设混合气体的体积为1
L，则有
3NO2 ＋ H2O ===2HNO3＋NO ΔV
3
2
V(NO2)
0.5
L
解得：V(NO2)＝0.75
L，则V(NO)＝1
L－0.75
L＝0.25
L，V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。]
4．将10
mL
NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4
mL气体，原混合气体中含NO体积为( )
A．1
mL B．3
mL C．5
mL D．7
mL
A [若NO2体积为x
mL，则NO体积为(10－x)
mL，二氧化氮气体与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由此可知x＋(10－x)＝4，解得：x＝9,10－x＝1。]
5．NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体，若NO、NO2、O2的气体体积分别为a、b、c，则a∶b∶c可能为( )
A．1∶5∶2
B．2∶5∶1
C．5∶1∶2
D．5∶2∶1
A [4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。NO、NO2、O2的气体体积比为1∶5∶2，物质的量之比为1∶5∶2，此时1×＋5×＝2，A正确；NO、NO2、O2的气体体积比为2∶5∶1，物质的量之比为2∶5∶1，此时2×＋5×≠1，B错误；NO、NO2、O2的气体体积比为5∶1∶2，物质的量之比为5∶1∶2，此时5×＋1×≠2，C错误；NO、NO2、O2的气体体积比为5∶2∶1，物质的量之比为5∶2∶1，此时5×＋2×≠1，D错误。]
6．在容积为672
mL的烧瓶里充满NO、NO2的混合气体，将其倒立在水槽中，去塞后再通入280
mL
O2，恰好完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况，不考虑溶质扩散入水槽中)，请回答：
(1)NO的体积是________mL。
(2)生成硝酸的物质的量浓度为________mol·L－1。
[解析] (2)c(HNO3)＝＝＝≈0.045
mol·L－1。
[答案] (1)224 (2)0.045
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3
-微专题6 无机框图推断题的解题模型
1．解题模型
2．突破口
解答无机框图推断题的关键是寻找“突破口”(题眼)。寻找“突破口”要从“特”字入手，如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
(1)常见物质的颜色
淡黄色固体—S、Na2O2；红棕色粉末—Fe2O3；
红褐色沉淀—Fe(OH)3；蓝色沉淀—Cu(OH)2；
黑色固体—Fe3O4、CuO等；红色溶液——Fe(SCN)3；
红棕色气体—NO2；黄绿色气体—Cl2。
(2)特殊的反应现象
①焰色反应：钠为黄色、钾为紫色(透过蓝色钴玻璃片)。
②Fe2＋遇碱出现沉淀颜色变化：白色→灰绿色→红褐色；Fe3＋遇SCN－显红色，遇碱液生成红褐色沉淀。
③高中阶段所学的气体中溶于水显碱性的只有氨气；在空气中迅速由无色变为红棕色的气体只有NO。
④能与盐酸、稀硫酸作用产生有刺激性气味的无色气体，且该气体能使溴水、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色的一般为含SO与HSO的物质。
(3)特殊的反应条件
4NH3＋5O24NO＋6H2O。
③N2＋O22NO。
(4)特殊的转化关系
②三角型转化关系“”
【例】 下列框图涉及的物质所含元素中，除一种元素外，其余均为1～18号元素。
已知：A、F为无色气体单质，B为具有刺激性气味的气体，化学家哈伯因合成B获得1918年的诺贝尔化学奖。C为黑色氧化物，E为紫红色金属单质，I为蓝色沉淀(部分反应的产物未列出)。
请回答下列问题：
(1)常温下，铝遇到G的浓溶液后表面形成一层致密的保护膜，该现象称为____________。
(2)E与G的稀溶液反应的离子方程式为______________________________
________________________________________________________________。
(3)在25
℃和101
kPa的条件下，将V
L的B气体溶于100
mL水中，得到密度为ρ
g·mL－1的溶液M，则M溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。(已知25
℃、101
kPa条件下，气体摩尔体积为24.5
L·mol－1，不必化简)
(4)分别蘸取B的浓溶液和G的浓溶液的玻璃棒，接近后的现象是___________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(5)B和C反应的化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________。
(6)J、K是同种金属的不同氯化物，K为白色沉淀。写出SO2还原J生成K的离子方程式：______________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] A、F为无色气体单质，B为具有刺激性气味的气体，化学家哈伯因合成B获得1918年的诺贝尔化学奖，则B是氨气，A是氧气，D是NO，F是氮气，G是硝酸。C为黑色氧化物，E为紫红色金属单质，I为蓝色沉淀，则C是氧化铜，与氨气发生氧化还原反应生成铜、氮气和水，E是铜，与硝酸反应生成硝酸铜，I是氢氧化铜，J是氯化铜。
(1)常温下，铝遇浓硝酸后表面形成一层致密的保护膜，该现象称为钝化。
(2)铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(3)氨气的物质的量是
mol，溶液的质量是
g，溶液的体积为＝
mL，所以溶液的物质的量浓度为
mol·L－1。
(4)浓硝酸、浓氨水均易挥发，分别蘸取浓硝酸和浓氨水的玻璃棒接近后会产生硝酸铵，实验现象是冒白烟。
(5)B与C反应的化学方程式为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O。
(6)J、K是同种金属的不同氯化物，K为白色沉淀，则K是CuCl，SO2还原氯化铜生成氯化亚铜的离子方程式为2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO。
[答案] (1)钝化
(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)
(4)冒白烟
(5)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
(6)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO
1．已知某物质X能发生如下转化：
下列有关上述转化关系中物质及其反应的叙述中，错误的是( )
A．若X为N2或NH3，则A为硝酸
B．若X为S或H2S，则A为硫酸
C．若X为非金属单质或非金属氢化物，则A不一定能与金属铜反应生成Y
D．反应①和②一定为氧化还原反应，反应③一定为非氧化还原反应
D [若X为N2或NH3时反应③为氧化还原反应。]
2．已知A是一种金属单质，B显淡黄色，相关物质的转化关系如图所示，则下列关于C的性质的叙述错误的是( )
A．易溶于水
B．与澄清石灰水反应产生白色沉淀
C．与足量盐酸反应放出气体
D．属于碱
D [A为金属单质，B显淡黄色，可知A为Na，B为Na2O2，C为Na2CO3，D为NaOH。Na2CO3属于盐，D错误。]
3．(1)常见无机物A、B、C、D、E、X存在如图转化关系。
已知A、B、C、D的焰色反应都呈黄色，其中A为单质，X是常见的无色无味气体(部分生成物和反应条件略去)。
请回答：
①组成单质A的元素符号为________。
②写出由C转化为D的化学方程式：____________________
________________________________________________________________。
(2)A、B、C、D为四种常见物质。A是金属单质，且A的合金用量最大。这四种物质具有如图所示的转化关系(部分生成物和反应条件略去)。
请回答：
①向溶液C中滴加硫氰酸钾溶液，溶液变________色。
②写出图中反应C＋A―→B的离子方程式：__________________________
________________________________________________________________。
[解析] (1)A、B、C、D的焰色反应都呈黄色，均含有钠元素，其中A为单质，则A为Na，钠与水反应生成NaOH与氢气，可推知E为H2，B为NaOH，X是常见的无色无味气体，能与NaOH连续反应，可知X为CO2，C为Na2CO3，D为NaHCO3。
(2)A、B、C、D为四种常见物质。A是金属单质，且A的合金用量最大，则A为铁单质。铁与氯气反应生成氯化铁，C为FeCl3，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，B为FeCl2，D与一氧化碳反应生成铁单质，则D可能为铁的某种氧化物。
[答案] (1)①Na ②Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 (2)①红 ②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
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-微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题
[项目目标]
1．能够综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨相关的社会性科学议题。
2．在寻求证据支持观点的过程中，能够综合运用信息查找、问卷调查、访谈等多种方法获得必要资料；能够对资料进行加工分析，依据观点、证据和结论之间的逻辑关系进行有条理的阐述。
3．能够从科学、环境、经济、社会等多个方面，权衡不同观点的利与弊，有依据地作出决策。
[必备知识]
一、社会性科学议题
1．含义
“社会性科学议题”，指由利用当代科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。
2．社会性科学议题的分析框架
二、社会性科学议题中利与弊分析的视角
三、科学论证的水平
水平
标准
水平1
有笼统的观点，缺少必要的资料
水平2
有观点和资料，缺少从资料到观点的推理过程或者推理过程不合理，或者资料不充分
水平3
有观点、资料以及从资料到观点的推理过程；资料充分，推理过程合理
水平4
有观点、资料以及从资料到观点的推理过程；资料充分，推理过程合理；考虑了可能的反驳及其证据
项目活动 论证重污染天气“汽车限行”的合理性
1．科学分析议题，理清议题中的科学问题和科学知识
(1)“汽车限行”议题的科学问题。
汽车尾气中含有氮的化合物：NO、NO2、NH3；雾霾中含有：硝酸盐(NO)、铵盐(NH)；
(2)氮及其化合物之间的转化关系。
①化合价角度：如N2转化为NO，氮元素化合价升高，应加化合价降低的氧化剂。
②物质类别角度：如单质转化为氧化物，根据元素守恒，应加含氧元素的物质。
2．“汽车限行”措施的利与弊
视角
利
弊
环境
减少有害气体的排放，减轻空气污染和温室效应
经济
促使人们购买第二辆汽车，汽车销量增加，促进经济发展
导致汽车保有量增加
社会
缓解道路交通压力
增加公共交通压力，导致人们出行不便
3.权衡利弊，作出决策。
[新知应用]
1．环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。这些污染物是( )
A．二氧化硫、氮氧化物、悬浮微粒
B．二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳
C．三氧化硫、氮氧化物、悬浮微粒
D．稀有气体、氮氧化物、悬浮微粒
A [B中一氧化碳、D中稀有气体不是预报内容，C中的三氧化硫在常温下是液态，空气中硫元素主要以SO2形态存在。]
2．光化学烟雾是一次污染物(如氮氧化物、碳氢化合物等)发生光化学反应后生成的二次污染物，主要含有臭氧、过氧硝酸酯等。下列有关光化学烟雾的说法不正确的是
( )
A．光化学烟雾具有氧化性
B．汽车尾气是造成光化学烟雾的主要原因之一
C．光化学烟雾对人体没有危害
D．光化学烟雾一般出现在强日照条件下
C [光化学烟雾中氮氧化物化合价可以降低，做氧化剂，A正确；汽车尾气中含CO和氮氧化物，二者在阳光的作用下起化学反应产生光化学烟雾，故B、D正确；光化学烟雾对人眼睛、鼻、咽喉、气管和肺等有刺激作用，对人体有危害，故C错误。]
3．地球外层空间存在臭氧和氧原子，该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳有害的强烈紫外线辐射，可是人为的大气污染物会破坏臭氧层，如超音速飞机排放物中的氮氧化物(NO和NO2)，它们和O3及O发生反应：O3＋NO===NO2＋O2，O＋NO2===NO＋O2。这两个反应反复循环，其总反应：_____________。由此可见，氮氧化物在破坏臭氧层的过程中起了________作用。
[解析] O3＋NO===NO2＋O2，O＋NO2===NO＋O2，将上述两反应叠加，消去相同物质后得O3＋O===2O2，由方程式可知NO和NO2都参加了反应，但最后又生成了它们，说明它们是催化剂。
[答案] O3＋O2O2 催化
4.稀薄燃烧是指汽油在较大空/燃比(空气与燃油气的体积比)条件下的燃烧。随着全球能源危机的加剧，稀薄燃烧技术的研究受到了人们的重视，但稀薄燃烧时，常用的汽车尾气净化装置不能有效地将NOx转化为N2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如图所示。
(1)稀薄燃烧技术除能节约能源外，还具有的优点是__________(填一项)。排放到大气中的NOx会导致酸雨、________________________________等环境问题(填一项)。
(2)某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能。
―→―→―→
若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通入滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是________。
(3)若某一催化剂能同时催化NH3等还原性气体与NOx的反应。将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量NOx的两种气体：①纯NO气体，②汽车尾气。消耗NH3的物质的量较多的可能是________(填字母)，原因是____________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
A．① B．② C．都有可能
[解析] (1)因燃油气燃烧过程中可产生对空气有污染的CO、NOx、碳氢化合物等大气污染物，结合“空/燃比”的含义和题图可以推知，增大“空/燃比”可以减少CO、碳氢化合物的排放从而减少污染，根据课本知识可推出排放到大气中的NOx可导致酸雨及光化学烟雾(或破坏臭氧层)而引起环境污染。
(2)因实验目的是探究催化剂的催化性能，而从所给的探究步骤中，有滴有酚酞的稀硫酸(该溶液为无色)，所以肯定是利用NH3与滴有酚酞的稀硫酸溶液作用显红色的快慢来检测催化性能。只要记录显色所需时间即可。
(3)根据氧化还原反应中电子得失守恒原则可推知，若汽车尾气中会有一定量的CO和碳氢化合物，因它们也可以还原NOx，则所消耗氨气就少；若汽车尾气中含NO2，则因NO2也可氧化NH3，则消耗的氨气就多。
[答案] (1)减少CO和碳氢化合物的排放 光化学烟雾(或破坏臭氧层)
(2)溶液显色所需要的时间
(3)A 汽车尾气中含有一定量的CO和碳氢化合物，它们也可以还原NOx，则消耗氨气就少(或B，汽车尾气中含有一定量的NO2，多消耗NH3；或C，汽车尾气中同时含有CO、碳氢化合物等还原性气体和NO2等氧化性气体，二者相对含量的不同可导致消耗NH3的增多或减少)
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-第3章
物质的性质与转化
一、铁及其重要化合物间的转化关系
写出图中标号所代表的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3。
②离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
③离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
④离子方程式：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。
⑤化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
⑥离子方程式：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。
⑦离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
⑧离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
⑨离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
二、不同价态的硫之间的相互转化
写出图中标号所代表的反应的化学方程式：
①S＋H2H2S。
②SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。
③S＋FeFeS。
④S＋O2SO2。
⑤2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。
⑥Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。
⑦2SO2＋O22SO3。
⑧2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。
⑨2NaOH＋SO3===Na2SO4＋H2O。
⑩SO3＋H2O===H2SO4。
?2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O。
三、氮及其化合物转化的主线
写出图中标号所代表的反应的化学方程式：
①N2＋3H22NH3。
②N2＋O22NO。
③4NH3＋5O24NO＋6H2O。
④2NO＋O2===2NO2。
⑤3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
⑥HNO3＋NH3===NH4NO3。
⑦3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
⑧Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
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