资源简介 第2讲 富集在海水中的元素——卤素[考纲要求]1.了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。考点一 氯及其化合物的性质和应用1．氯气的物理性质颜色 状态 气味 密度 毒性 溶解性黄绿色 气体 刺激性 比空气大 有毒 1体积水溶解2体积Cl2注意 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔。(如图所示)2．从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性(1)与金属反应：与变价金属反应生成高价金属氯化物。①与铁反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。②与铜反应：Cu＋Cl2CuCl2。(2)与非金属反应与H2反应：H2＋Cl22HCl。现象—(3)与还原性无机化合物反应：①与碘化钾溶液反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。②与SO2水溶液反应：Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。③与FeCl2溶液反应：Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。3．从化合价的角度认识Cl2的化学性质——歧化反应氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。(1)与水反应氯气与水反应的化学方程式：Cl2＋H2O??HCl＋HClO。(2)与碱反应(完成下列化学方程式)①与烧碱反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O；②制取漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，有效成分是Ca(ClO)2。4．次氯酸和次氯酸盐的性质(1)次氯酸(HClO)①不稳定性：化学方程式为2HClO2HCl＋O2↑。②弱酸性：比碳酸酸性弱，电离方程式为HClO??H＋＋ClO－。③强氧化性：具有漂白性。(2)Ca(ClO)2的主要化学性质①Ca(ClO)2是漂白粉的有效成分，它的稳定性比HClO强。②水解显碱性，其水解离子方程式：ClO－＋H2O??HClO＋OH－。③与酸反应生成HClO，作为漂白或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓。深度思考1．如遇到氯气泄漏应如何自救？答案 Cl2密度比空气大，因此要逆着风向往高处转移。由于Cl2易和碱反应，可用蘸有肥皂水或纯碱溶液的毛巾捂住鼻子。2．将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？能用pH试纸测定氯水的pH值吗？答案 现象是先变红后褪色。不能用pH试纸测定，因为氯水中的HClO能将pH试纸漂白。3．如何保存氯水、漂白粉？说明原因。答案 应避光(棕色试剂瓶中)，密封保存。原因：氯水中的HClO见光易分解，氯水具有挥发性，易挥发出Cl2，漂白粉易吸收空气中的CO2和水蒸气生成HClO，HClO见光分解而使漂白粉失效。题组一 氯气的氧化性1．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应得到，又能由金属和盐酸反应制得的是( )A．FeCl2 B．AlCl3 C．FeCl3 D．CuCl2答案 B解析 因为Cl2具有较强的氧化性，当Cl2与金属反应时，都可把金属氧化成最高价态的金属氯化物，而盐酸中H＋的氧化能力较弱，只能把Fe氧化成Fe2＋，而不能把Cu氧化。2．把氯气通入下列各物质的溶液中，阴离子和阳离子都能被氧化的是 ( )A．NaOH B．Na2SO3 C．FeBr2 D．FeSO4答案 C解析 Cl2具有较强的氧化性，而Fe2＋、Br－、SO都能被Cl2氧化。故C项符合要求。3．氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是 ( )A．若管道漏气遇氨就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性C．该反应属于复分解反应D．生成1 mol N2有6 mol电子转移答案 C解析 根据题给反应知，其产物氯化氢遇氨产生白色NH4Cl固体，产生白烟现象，A正确；从方程式看Cl元素化合价降低，氮元素化合价升高，所以Cl2为氧化剂，B正确；生成1 mol N2时，2个N从－3价升高到0价转移6 mol电子，故D正确；根据复分解反应的定义，C错。题组二 氯水的成分及性质多重性的应用4．氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出不同的性质。下列结论正确的是 ( )A．加入有色布条，片刻后有色布条褪色，说明有Cl2存在B．溶液呈浅黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在C．先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明有Cl－存在D．加入NaOH溶液，氯水的浅黄绿色消失，说明有HClO存在答案 B解析 A项，氯水能使有色布条褪色是因为氯水中含有的HClO具有强氧化性；C项，由于加入盐酸酸化的过程中引入了Cl－，所以根据生成白色沉淀无法说明氯水中是否存在Cl－；D项，因Cl2、HCl和HClO均能与NaOH溶液反应，所以加入NaOH溶液时氯水颜色消失不能说明其中有HClO存在。5．氯气溶于水达到平衡后，若其他条件不变，只改变某一条件，下列叙述正确的是( )A．再通入少量氯气，减小B．通入少量SO2，溶液漂白性增强C．加入少量固体NaOH，一定有c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)D．加入少量水，水的电离平衡向正反应方向移动答案 D解析 Cl2溶于水后，存在如下平衡Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO，HClO??H＋＋ClO－，前者程度大，后者程度小，c(H＋)增大的多，c(ClO－)增大的少，增大，A错；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，溶液漂白性减弱，B错；加入少量NaOH固体后，当溶液pH＝7时选项中式子成立，故C错；D中加入水后，溶液中c(H＋)减小，平衡向c(H＋)增大的方向移动，因此水的电离平衡向正反应方向移动，D对。6．今有甲、乙、丙三瓶等体积的新制氯水，浓度均为0.1 mol·L－1。如果在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体(n mol)，在乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体(n mol)，丙瓶不变。片刻后，甲、乙、丙三瓶溶液中HClO的物质的量浓度的大小关系是(溶液体积变化忽略不计) ( )A．甲＝乙>丙 B．甲>丙>乙 C．丙>甲＝乙 D．乙>丙>甲答案 B解析 氯水中存在下列平衡：Cl2＋H2O??HCl＋HClO，加入NaHCO3后，因为酸性：HCl>H2CO3>HClO，所以NaHCO3与HCl反应而不与HClO反应，平衡向右移动，HClO浓度增大；乙瓶中因HClO具有强氧化性，可将NaHSO3氧化，从而使HClO浓度下降。题组三 有关氯水性质的实验探究7．某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分，请根据下表回答问题。实验序号 实验方法 实验现象 结论① 将氯水滴加到AgNO3溶液中 生成白色沉淀② 将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中③ 淀粉 KI试纸变蓝色 氯水中含有Cl2④ 将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中 氯水中含有H＋(1)实验①得出的结论________________________________________________。(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：②________________，④__________________。(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是____________________________________________________________________________________________________。(4)通过实验②的“实验现象”，同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是a._________________________________________________________________，b．_______________________________________________________________。请设计简单的实验证明哪一个是正确的_________________________________。答案 (1)氯水中含有Cl－(2)溶液褪色 有气泡冒出(3)取一片淀粉 KI试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取氯水，滴在试纸上(4)a.氯水中含有HClO，其漂白作用使溶液褪色b．氯水中含有H＋，中和OH－使溶液褪色向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性，若溶液不再显红色，证明红色消失是HClO的漂白作用引起的；若溶液重新显红色，证明是H＋的中和作用引起的8．饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法，尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验：①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20 mL饱和氯水，充分反应，有少量气泡产生，溶液的黄绿色褪去；②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其漂白性更强；③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；第二份与稀盐酸混合，立刻产生大量气泡；第三份加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因：________________。(2)写出步骤③中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式：第一份__________________________________________________________。第二份__________________________________________________________。(3)试根据所学知识推测，在②的滤液中含有的溶质，除了溶解的极少量氯气外，还含有的其他溶质为(写化学式)____________________________________________。答案 (1)由于饱和氯水中存在：Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO，加入CaCO3后，2HCl＋CaCO3===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使平衡右移，HClO的浓度增大(2)Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O HCO＋H＋===CO2↑＋H2O(3)CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO解析 饱和氯水中存在：Cl2＋H2O??HCl＋HClO的平衡体系，加入过量CaCO3后，2CaCO3＋2HCl===Ca(HCO3)2＋CaCl2，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，使HCl浓度降低，平衡右移，Cl2浓度降低，溶液黄绿色褪去；HClO浓度增大，溶液漂白性增强。由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca(HCO3)2等成分，Ca(HCO3)2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀；与HCl反应产生CO2气体；Ca(HCO3)2受热分解生成CaCO3沉淀和CO2气体。 氯水成分寻找方法及氯水性质的探究1．氯水成分寻找方法氯水中存在三个平衡关系：(1)Cl2＋H2O??HCl＋HClO(2)HClO??H＋＋ClO－(3)H2O??H＋＋OH－根据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。2．氯水的多重性质氯水的各种成分决定了它具有多重性质：(1)Cl2的氧化性——与还原性物质反应。如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(除去FeCl3溶液中的FeCl2)SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4(SO2和Cl2 1∶1混合物通入水中不再具有漂白性)Na2SO3＋Cl2＋H2O===2HCl＋Na2SO4(除去水中的余氯)(2)HCl酸性和Cl－的性质向NaHCO3溶液中加入氯水，有气泡产生就是利用了盐酸的酸性。加入AgNO3溶液可以检验出氯水中的Cl－，现象是有白色沉淀生成。(3)HClO的氧化性在解释漂白性、杀菌消毒时，使用的是HClO的氧化性。向氯水中滴加紫色石蕊试液，先变红(H＋作用的结果)，后褪色(HClO作用的结果)。考点二 氯气的实验室制法氯气是一种性质活泼的气体，以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置，复习中应高度重视。题组一 氯气制备原理、装置的考查1．(2011·上海春季，19)实验室制备氯气的装置如下图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是 ( )A．① B．② C．③ D．④答案 C解析 装置③的导气管长短错误，应长进短出。2．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气 ( )A．①比②多 B．②比①多C．一样多 D．无法比较答案 B解析 146 g HCl的物质的量为4 mol,87 g MnO2的物质的量为1 mol，由方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1 mol MnO2可以与4 mol HCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1 mol MnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。题组二 氯气制备与性质实验的综合考查3．如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：B(氢硫酸)、C(溴化亚铁溶液)、D(KI 淀粉溶液)、E(混有二氧化硫的氯化钡溶液)、F(水)、H(紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置，其化学反应方程式是________________________________。(2)Ⅰ中b瓶内加入的液体最好是________。(3)用图示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行？________。简要说明理由_________________。(4)实验开始时，先点燃A处酒精灯，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，让氯气充满整个装置，再点燃G处酒精灯，回答下列问题：①怎样证明氯气已充满了整个装置？________________。②下列装置中的现象是C_______；D_______；E________；F________。(5)G装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳和氯化氢，写出G中反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。装置F的作用是_____________________________________________________。(6)在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其原因是_____________________________________________________________________。答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑(2)饱和食盐水(3)Ⅱ可行，Ⅲ不行 Ⅱ与Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，体积不能改变，压强增大会有危险(4)①观察，当整个装置内充满黄绿色气体时，说明氯气已充满整个装置②溶液由浅绿色变为深红棕色 溶液变蓝 生成白色沉淀 溶液变为浅黄绿色(5)C＋2H2O＋2Cl2CO2＋4HCl向G中提供反应所需的水蒸气(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色，剩余的氯气又与水作用生成次氯酸，起漂白作用，使红色褪去解析 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)b瓶的作用是贮存多余的Cl2，试剂最好为饱和食盐水。(3)Ⅱ原理同Ⅰ，可代替Ⅰ；Ⅲ中c瓶口密封，不安全。(4)①当黄绿色气体充满整个装置时，说明Cl2已充满。②Cl2有强氧化性，可将Fe2＋、Br－、I－、SO2氧化为Fe3＋、Br2、I2、SO，故C中溶液由浅绿色变为深红棕色；D中溶液变蓝；E中产生白色沉淀BaSO4；F中由于吸收了Cl2变为浅黄绿色。(5)C＋2H2O＋2Cl2CO2＋4HCl，F的作用是提供G中发生反应所需的水蒸气。(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色，剩余的Cl2与水反应生成HClO又起漂白作用。 性质验证型实验题解题策略解性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及所给的试剂，了解命题的意图。一般思路是：明确实验目的(该实验要求做什么)；明确题干、题图含义(认真理解实验的设计思路、每一个装置的设计意图)，理解题目给我们达成实验目的提供了什么依据和有效信息；明确解答问题的落点是什么？即试题给我们设置了什么样的问题情境，要求我们回答什么问题。1．已给出试剂或装置(仪器)的实验该类题目的关键是通读全题，结合题意或元素化合物的性质，弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象，同时要理解设置的仪器或装置的目的。这样问题就能迎刃而解。2．已知反应或反应现象及仪器操作要求该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等，通过所学元素化合物的性质或化学实验的仪器使用和基本操作，确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器。考点三 卤素的性质及X－的检验1．氯、溴、碘的存在及单质的物理性质(1)氯、溴以化合态的形式存在于海水和陆地的盐矿中。碘则主要存在于海草(如海带)中，也存在于海水和盐矿中。(2)溴、碘单质的物理性质Br2是一种深红棕色液体，易挥发；I2是一种紫黑色固体，易升华。Br2溶解在水中的颜色是黄色→橙色，I2溶解在水中的颜色是深黄色→褐色，Br2溶解在CCl4中的颜色是橙色→橙红色，I2溶解在CCl4中的颜色是紫色→深紫色。2．氯、溴、碘单质化学性质比较(1)与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋X2===NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。(2)氧化性①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na＋X2===2NaX(X＝Cl、Br、I)。②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2>Br2>I2，阴离子的还原性：Cl－Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，其离子方程式：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；同理，Br2能置换I2，其离子方程式：Br2＋2I－===2Br－＋I2。③与一些还原性离子反应，如Br2与SO、Fe2＋反应的离子方程式分别为SO＋Br2＋H2O===SO＋2Br－＋2H＋，2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。3．卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液生成(2)置换——萃取法未知液有机层呈(3)氧化——淀粉法检验I－未知液 蓝色溶液，表明有I－深度思考1．请列举哪些物质能使溴水褪色？答案 (1)被H2S、SO2、SO、I－等还原剂还原而褪色。(2)与NaOH等强碱溶液发生自身氧化还原反应而褪色：Br2＋2NaOH===NaBrO＋NaBr＋H2O。(3)与较活泼金属(如Mg＋Br2===MgBr2)反应而褪色。(4)能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等。(5)能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。(6)能与溴水发生反应的碱性物质，如Na2CO3等。(7)加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。2．下列哪些事实或实验能说明氧化性：Cl2>Br2>I2_____________________________。①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深，而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化，滴入KI 淀粉溶液中，溶液变蓝②H2和Cl2的混合气体光照爆炸，H2和Br2的混合气体加热才能反应，而H2和I2反应更困难③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小答案 ①②④3．淀粉 KI试纸常用于检验哪些物质？答案 检验强氧化性物质如Cl2、Br2、FeCl3溶液、O3等，反应原理是I－被氧化成I2而使淀粉变蓝。4．请设计多种方案鉴别NaCl、NaBr、KI三种白色固体。答案 方法一：可用氯水鉴别。把这三种物质各取少量配成溶液，加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳)，振荡，分层，使汽油层呈无色的是NaCl；使汽油层呈橙色的是NaBr；呈紫红色的是KI。方法二：可先用焰色反应将KI区分出来。然后再将另外两种物质各取少量配成溶液，加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr。方法三：分别取少量固体配成溶液，分别加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaCl，有淡黄色沉淀生成的是NaBr，有黄色沉淀生成的是KI。题组一 卤素单质氧化性强弱比较1．(2012·北京理综，27)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。Ⅳ.……(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是_____________________________________。(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是________________________________。(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_____________________________________。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是_______________________。(5)过程Ⅲ实验的目的是________________________________________________。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下____________________，得电子能力逐渐减弱。答案 (2)湿润的淀粉 KI试纸变蓝(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D，振荡，静置后CCl4层溶液变为紫红色(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (6)原子半径逐渐增大解析 A中滴加浓盐酸后，发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，生成黄绿色气体Cl2，在A、B、C中分别发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色，打开活塞b，C中生成的Br2在D中发生反应：Br2＋2KI===2KBr＋I2。过程Ⅲ实验，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时，溶液变为红棕色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。2．向含SO、Fe2＋、Br－、I－各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2，通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是 ( )答案 C解析 本题以氧化还原反应过程为载体，旨在考查学生对化学反应图像的识别能力。题中四种离子与Cl2反应的先后顺序依次是SO(消耗2.24 L Cl2)、I－(消耗1.12 L Cl2)、Fe2＋(消耗1.12 L Cl2)、Br－(消耗1.12 L Cl2)，因此C选项正确。题组二 卤素性质的拓展与延伸——卤素互化物和拟卤素的性质3．溴化碘(IBr)的化学性质与卤素单质相似，能与大多数金属反应生成金属卤化物，和某些非金属单质反应生成相应的卤化物，跟水反应的方程式IBr＋H2O===HBr＋HIO，下列有关IBr的叙述中，不正确的是 ( )A．IBr是双原子分子B．在很多反应中，IBr是强氧化剂C．和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIOD．和水反应时，既是氧化剂又是还原剂答案 D解析 IBr中I为＋1价，Br为－1价。2个原子组成1个IBr分子，A正确；因为其化学性质与卤素相似，所以B也是正确的；跟水反应的方程式IBr＋H2O===HBr＋HIO中反应前后各元素的化合价均未发生变化，仍然是I为＋1价Br为－1价，故这个反应不是氧化还原反应，选项D错误；与碱反应的实质可看成是IBr先与水反应，生成物HBr和HIO再与碱反应，所以2NaOH＋IBr===NaBr＋NaIO＋H2O也是正确的。4．氰(CN)2的结构简式为N≡C—C≡N，其化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间。下列有关反应的化学方程式不正确的是( )A．(CN)2＋H2===2HCNB．MnO2＋4HCNMn(CN)2＋(CN)2↑＋2H2OC．向KCN溶液中加入碘水：I2＋2KCN===2KI＋(CN)2D．在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2：Cl2＋2KCN===2KCl＋(CN)2答案 C解析 选项A，根据Cl2与H2反应推知正确；选项B，根据实验室制备Cl2原理推知正确；选项C，因I2的氧化性比(CN)2弱，向KCN溶液中加入碘水不能发生如C所述的反应；选项D，在NaBr和KCN混合液中通入少量Cl2时，Cl2优先氧化CN－，生成(CN)2。 卤素互化物和拟卤素1．卤素互化物由两种卤素互相结合而成的物质叫卤素互化物。如IBr、ICl、BrF3、ClF3。卤素互化物与卤素单质的性质相似，有较强的氧化性，如能与金属、H2O、NaOH等反应：2IBr＋2Mg===MgBr2＋MgI2。但应注意：卤素互化物中，非金属性弱的元素显正价，如：ICl中，I显＋1价，Cl显－1价，所以卤素互化物与水或碱的反应一般属于非氧化还原反应：IBr＋H2O===HBr＋HIO，IBr＋2NaOH===NaBr＋NaIO＋H2O。2．拟卤素有些多原子分子与卤素单质性质相似，其阴离子与卤素阴离子性质相似。如：氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2。解答这类题目时可用换元法，如把(SCN)2当作X2，把SCN－当作X－。考点四 卤素单质的工业制法1．氯的提取——氯碱工业海水―→粗盐饱和食盐水化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。2．海水提取溴(1)流程(2)发生反应的化学方程式①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。3．海带中提取碘(1)流程(2)发生反应的化学方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。题组训练 卤素单质的工业制法1．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：(1)步骤③的离子方程式：____________________________________________。(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是__________。(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过__________(填试剂名称)溶液，以除去氯气。(4)步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：________________________________________________________。(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_____________________________________________________________________________________________。(6)提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：_____________________________________________________________。答案 (1)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO(2)分液漏斗 (3)溴化铁(或其他含Br－的盐类物质)(4)温度过高，大量水蒸气被蒸出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低(5)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应(6)将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程，可提高效率，减少能耗，降低成本解析 海洋是资源的宝库，海水化工是考试的热点。占地球储量99%的溴分布在海洋中，从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。步骤①的氯气氧化发生的反应是Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，生成的溴仍溶解在海水中，怎样才能把溴提取出来呢？根据溴的沸点比水低的性质，可以鼓入热空气(步骤②)，使它和热空气一起挥发出来，再用SO2吸收(步骤③)：Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO，这样可以得到较大浓度的含Br－的溶液，进一步用氯气氧化(步骤④)，得到Br2，然后蒸馏便得到了液溴。2．海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：请填写下列空白：(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是_____________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器(2)步骤③的实验操作名称是______；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。(3)步骤④反应的离子方程式是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_______________________________________________________________________________________________。(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：_____________________________________________________________________。答案 (1)BDE (2)过滤 蒸馏(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O (4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大；苯与碘不反应 (5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)解析 本题以提取碘为背景，综合考查了灼烧固体、过滤等实验基本操作，(5)问是一个实验方案的设计题，所以该题很好地综合考查了学生的动手动脑能力。(1)该实验是对固体海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。(2)步骤③是由海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。(3)结合“碘离子含碘水溶液”，再联想实验室中Cl2的制备不难写出④的离子方程式为2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入淀粉看是否变蓝来检验。1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO 溶液中能生成HClO (√)(2011·安徽理综，11D)(2)在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中，稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在(×)(2012·浙江理综，8B)解析 火柴头中氯元素是以KClO3的形式存在，不存在Cl－。(3)①湿润红纸条；②饱和氯水。①中红纸条褪色 (√)(2012·北京理综，10D)(4)①酚酞溶液；②浓盐酸。①中无明显变化 (√)(2012·北京理综，10B)(5)已知I??I2＋I－，向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大 (×)(2011·江苏，13D)解析 CCl4层显紫色，说明I2的溶解度在CCl4中比在水中的大，而不是KI3。(6)漂白粉和水玻璃长期暴露在空气中变质，能用同一原理解释 (×)(2012·江苏，4C)解析 漂白粉失效涉及反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。而水玻璃失效涉及反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，二者原理不一样。2．(2012·山东理综，8)下列与含氯化合物有关的说法正确的是 ( )A．HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质B．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，可制得Fe(OH)3胶体C．HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电，所以HCl和NaCl均是离子化合物D．电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)答案 B解析 HClO是弱酸，是弱电解质，而NaClO是盐，是强电解质；B项正确；HCl是共价化合物，其水溶液之所以导电是因为HCl在水分子的作用下电离产生了H＋和Cl－，NaCl为离子化合物；电解NaCl溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，标准状况下产生22.4 L H2，理论上转移2NA个电子。3．(2012·上海，15)下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO4＋16HCl―→2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是 ( )选项 实验现象 解释或结论A a处变蓝，b处变红棕色 氧化性：Cl2>Br2>I2B c处先变红，后褪色 氯气与水生成了酸性物质C d处立即褪色 氯气与水生成了漂白性物质D e处变红色 还原性：Fe2＋>Cl－答案 D解析 选项A的实验现象只能说明氧化性：Cl2>Br2和Cl2>I2，不能说明氧化性Br2>I2；选项B的实验现象还可以说明氯气与水生成了漂白性物质；选项C中，氯气与水生成酸性物质也可以出现对应的实验现象；e处变红色是氯气氧化Fe2＋生成Fe3＋的结果，选项D正确。4．[2012·新课标全国卷，27(1)(3)]光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为____________________________。(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为____________________________________________________________________。答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)CHCl3＋H2O2===COCl2＋HCl＋H2O解析 (1)实验室制备Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)H2O2具有强氧化性，反应过程中被还原为H2O，根据氧化还原反应原理写出反应的化学方程式为CHCl3＋H2O2===COCl2＋H2O＋HCl。5．[2012·山东理综，30(4)]实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置________(填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置______________(填代号)。可选用制备气体的装置：答案 e d解析 由Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可见氢气的反应装置应是固体和液体不用加热生成气体，而Cl2是固体和液体加热制取气体，但是Cl2要干燥、纯净，应用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，用浓H2SO4除去水蒸气，应选d。6．(2012·福建理综，25)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是_______(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是____________________________________________。②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a．量取试样20.00 mL，用0.100 0 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为__________mol·L－1；b．平行滴定后获得实验结果。③判断丙方案的实验结果________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]④进行丁方案实验：装置如右图所示(夹持器具已略去)。(ⅰ) 使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________ 转移到________中。(ⅱ)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_____________(排除仪器和实验操作的影响因素)。答案 (1)ACB(按序号写出三项)(2)①残余清液中，n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)②0.110 0③偏小 ④(ⅰ)Zn粒 残余清液(按序写出两项)(ⅱ)装置内气体尚未冷却至室温解析 (1)注意加药品时先加入固体MnO2，再通过分液漏斗加入浓盐酸，最后才能加热。(2)①根据反应的离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，可以看出反应残余液中c(Cl－)>c(H＋)，用甲方案测得的是c(Cl－)，而不是c(H＋)。②根据c(盐酸)×V(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)，c(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)/V(盐酸)＝22.00 mL×0.100 0 mol·L－1/20.00 mL＝0.110 0 mol·L－1。③由于Ksp(MnCO3)M(CaCO3)，故最终剩余的固体质量增加，导致测得的c(H＋)偏小。④Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将缩小。1．卤族元素及其化合物与社会、生活关系密切。下列有关说法不正确的是 ( )A．加碘食盐中加入的是碘酸钾B．常用于杀菌消毒的84消毒液的成分是液氯C．可用硝酸银溶液来鉴别纯净水和自来水D．变色眼镜和照相器材的生产都要用到溴化银答案 B解析 “84”消毒液的主要成分是NaClO。2．下列有关说法正确的是 ( )A．在饱和氯水中Cl－、NO、Na＋、SO可以大量共存B．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应C．向无色溶液中滴加氯水和CCl4，振荡、静置，下层溶液显紫色说明原溶液中有I－D．SO2通入碘水中，反应的离子方程式为SO2＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋答案 C解析 在饱和氯水中SO能发生反应SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋，不能大量存在，且在酸性条件下，NO与SO不共存，A错；氯气在点燃的条件下能与铁反应，B错；氯水将I－氧化为I2，I2在有机溶剂中显紫色，C正确；SO2通入碘水中，反应的离子方程式为SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋，D错。3．下列关于卤素的叙述正确的是 ( )①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉 KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂A．①③⑤ B．②③⑥ C．②⑤⑥ D．①③④答案 C解析 本题涉及卤素单质及其化合物的性质和用途。易被氧化的物质应具有较强还原性，各卤素离子中，以I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是碘化钾；卤化银中除氟化银外均有感光性；能与淀粉 KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等。4．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部分颜色描述正确的是 ( )① ② ③ ④A 黄绿色 橙色 蓝色 白色B 无色 橙色 紫色 白色C 黄绿色 橙色 蓝色 无色D 黄绿色 无色 紫色 白色答案 A解析 本题主要考查对卤素之间的相互置换、单质的颜色、I2遇淀粉变蓝，以及Cl2与NaOH反应等知识的掌握情况，题目设计巧妙，是一道好题。由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，通过③时发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，通过④时发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，因Cl2为黄绿色，Br2为橙色，I2遇淀粉变蓝，Cl2遇碱产生白色NaCl、NaClO可知应选A。5．下列说法正确的是 ( )①氯气的性质活泼，它与氢气混合后立即发生爆炸 ②实验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钙溶液吸收 ③新制氯水的氧化性强于久置氯水的 ④检验HCl气体中是否混有Cl2，方法是将气体通入硝酸银溶液 ⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入饱和食盐水中A．①②③ B．②③④ C．③ D．③⑤答案 C解析 氯气与氢气混合，达到爆炸极限，在光照的条件下能发生爆炸，①错，氢氧化钙溶液中溶质含量少，实验中常用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，②错，排除A、B项；HCl气体与AgNO3溶液可产生沉淀，④错；将气体通入饱和食盐水中，除去的是HCl气体，而不是Cl2，⑤错，排除D项。6．某化学兴趣小组利用MnO2和浓HCl及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是( )A．A中可用分液漏斗代替长颈漏斗B．A中缺少加热装置C．B中盛放的NaOH溶液可以净化Cl2D．D中的导管口若连接倒置漏斗可防止倒吸答案 C解析 本题考查Cl2的制备，旨在考查学生的实验分析与设计能力。氯气中混有氯化氢气体，应该用饱和食盐水除去氯化氢，氯化氢和氯气均能与氢氧化钠溶液反应，故B中不能盛放氢氧化钠溶液。7．甲、乙、丙三种溶液各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)，向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有( )A．Br－、I－、Cl－ B．Br－、Cl－、I－C．I－、Br－、Cl－ D．Cl－、I－、Br－答案 A解析 向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，应是溴水的颜色，则甲中必含有Br－，被Cl2氧化生成了Br2，由此否定了C、D两项。再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙溶液中不含有I－，否则加入后应被Br2氧化生成I2，溶液应为蓝色，与题给条件不符，则丙溶液只能含有Cl－，I－必在乙溶液中，因此甲、乙、丙溶液依次含有Br－、I－、Cl－。8．(2011·江苏，9)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图)。下列说法正确的是 ( )A．25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D．图中所示转化反应都是氧化还原反应答案 B解析 A错，因为碳酸氢根离子之间的缔合作用导致碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小；B对，因为该反应属于氯气的歧化反应，氯元素的化合价既有升高又有降低；C错，不是二者不反应，而是发生类似钝化作用，反应产物的覆盖和隔离作用阻碍了反应的进一步进行；D错，因为生成苏打、小苏打的两个反应都不是氧化还原反应。9．碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间的转化关系如图所示。下列说法中不正确的是 ( )A．用淀粉 KI试纸和食醋检验加碘盐时淀粉 KI试纸会变蓝B．足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉 KI试纸褪色的原因可能是5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HClC．由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IOD．途径Ⅱ中若生成1 mol I2，则反应中转移的电子数为10NA答案 C解析 加碘盐中含有IO，在酸性条件下可被I－还原生成I2，A选项正确；根据图示转化关系可知B选项正确；根据途径Ⅰ可知氧化性Cl2>I2，根据途径Ⅱ可知氧化性IO>I2，根据途径Ⅲ可知氧化性Cl2>IO，C选项错误；根据关系式2IO～I2～10e－可知D选项正确。10．某化工厂生产的漂白粉，产品说明书如下：漂白粉使用说明书[主要成分]次氯酸钙、氯化钙[用法用量]每次取漂白粉2 g，水1 000 mL，配成0.2%～0.3%的浊液。将病人用具浸泡其中5～10分钟，如需要，浓度可提高，时间可延长。[注意事项]……请你回答：(1)请你为漂白粉写一份保存、使用的注意事项(不超过30字)。________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)用化学方程式表示：①漂白粉的生产原理：________________________________________________；②一般情况下，漂白粉失效的主要原因：____________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。答案 (1)密封、避光、干燥地方保存，避免受潮、与酸性物质接触(2)①2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O②Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO、2HClO2HCl＋O2↑11．下图是关于药物华素片(西地碘片)的使用说明书，以下为说明书的部分内容：华素片(西地碘片)使用说明书【品名和组成】品名：西地碘片组成：华素片英文名：Cydiodine Tablets华素片(西地碘片)的主要活性成分是分子碘，含量1.5 mg/片。将碘利用分子分散技术制成分子态西地碘，并含适量薄荷脑等【贮藏】遮光、密闭、阴凉处保存【有效期】二年(1)根据上述说明和所学知识回答：①华素片中含有的活性成分是__________(写分子式)；②请推断华素片________(填“是”或“不是”)白色。(2)某学生为验证华素片中确实含有上述成分，设计实验如下。请填空：①取一粒药片放入研钵中研碎，再将药粉装入试管并加入约2 mL蒸馏水；向试管中再加入约2 mL________(填选项字母)，并用力振荡。A．酒精(密度比水小，与水以任意比混溶)B．四氯化碳(密度比水大，不溶于水)②描述加入该液体后可能观察到的现象___________________________________________________________________________________________________。③选用该液体的原因是______________________________________________。(3)请再设计另一种方法，验证华素片中的成分(请叙述实验原理、操作方法和实验结论)_______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)①I2 ②不是 (2)①B ②液体分层，下层呈紫红色，上层几乎无色 ③与水不互溶且分层，I2在CCl4中的溶解度比在水中的大，且不与I2反应(3)将药片研成粉末，放在干燥试管中加热，观察试管口有无紫色蒸气产生，冷却后试管口是否有紫黑色固体产生解析 本题是以I2的基本性质为载体的实验探究题，综合考查碘单质的性质，包括颜色、碘水颜色、碘的有机溶剂颜色，以及萃取剂选择的理由，都属一些识记性知识。12．如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为反应物进行特定反应的装置。(1)要将C装置接入B和D之间，正确的接法是a→______→________→d。(2)实验开始先点燃A处的酒精灯，打开活塞K，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有炭粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为_____________________________。为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)D处反应完毕后，关闭弹簧夹K，移去两个酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是___________________________________________________________________________________________________________，B的作用是_________________________________________________________。(4)在A、B、C、D、E装置中有一处需要改进，说明需要改进的理由并在方框中画出改进后的装置图。答案 (1)c b(2)2Cl2＋C＋2H2O4HCl＋CO2 加入的浓硫酸溶于水能放出大量的热，有利于试管中的水变为水蒸气，从而提供足量的水蒸气供D中反应需要(3)瓶中液面下降，长颈漏斗内液面上升 贮存少量Cl2，避免Cl2对环境造成污染(4)D中反应生成的HCl气体极易溶于水，易发生倒吸，改进装置如右图所示：解析 (1)正确连接的关键是C装置的作用，由于D中反应生成了CO2和HCl，有氢元素存在，说明有水参加反应，反应方程式为2Cl2＋C＋2H2O4HCl＋CO2，C装置的作用是提供水蒸气，而且Cl2从C中出来带出水蒸气，因此应该是长进短出。(2)C中提供水蒸气，烧杯中加入浓硫酸，浓硫酸溶于水放热，有利于水蒸气生成。(3)弹簧夹K关闭，此时B相当于量气装置，生成的气体将B中水压入长颈漏斗中。(4)由于D中反应生成了极易溶于水的HCl，E装置不正确，会造成E中水倒吸，可以用一个倒置的小漏斗防止倒吸。13．根据下图的转化关系完成下列有关问题：(1)写出①的离子方程式：_____________________________________________。写出②的离子方程式：_______________________________________________。(2)推出下列物质或溶液中溶质的化学式：E________；I________。(3)在上述转化过程中，B、C、F、H氧化能力由弱到强的顺序是(写化学式)_________________________________________________________________。答案 (1)①MnO2＋2Cl－＋4H＋Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ②Br2＋2I－===2Br－＋I2(2)KCl AgBr(3)I2解析 由题意知，H使淀粉溶液呈蓝色说明 H为I2；因F(橙色)＋G(钾盐)―→I2＋D，所以F为溴水，D为KBr，I为AgBr；又因为C＋KBr―→Br2＋E，说明C的氧化性比Br2强，则C可能为Cl2，E为KCl；B为黑色粉末为MnO2，A为浓盐酸。14．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用所给的工艺流程生产单质碘：(1)碘位于元素周期表中的第______周期第______族。(2)步骤③加Fe的目的是_____________________________________________。(3)写出步骤④的化学方程式：_________________________________________。(4)上述生产流程中，可以利用的副产物是________，考虑原料循环利用，若将该副产物制成生产所需的试剂，先后还需加入________来进行处理。(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)：____________________________________________________________________。(6)第⑤步操作可供提纯I2的两种方法是__________和__________。答案 (1)五 ⅦA (2)使碘化银转化为碘化亚铁(FeI2)和单质银(3)2FeI2＋3Cl2===2I2＋2FeCl3(4)Ag 稀硫酸、稀硝酸(5)2AgI2Ag＋I2 (6)升华 萃取解析 分析物质的转化图，逐一分析讨论可知甲为AgI，乙是由铁和碘化银反应生成的，由于铁在该反应中只能被氧化为＋2价，故乙是FeI2，而过量Cl2将FeI2氧化为I2和FeCl3：3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3。AgI不稳定，见光易分解生成单质碘和银，银不是晶体而为粉末状，显黑色；由于I2单质易升华，易溶于有机溶剂，提纯I2可用升华法或萃取的方法；上述生产流程中，可利用步骤③生成的Ag来制取AgNO3，以循环利用，但步骤③得到的Ag中含有过量的铁，可先加稀H2SO4将铁除去，再溶于稀HNO3制得AgNO3。专题讲座五 无机框图题的解答策略1．解题策略无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”，突破点由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推)，验证确认。解题的关键是仔细审题，依物质的特性或特征转化来确定“突破口”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下：推断题结论―→验证2．解题“突破口”(1)物质的特殊颜色相关知识：①有色固体a．红色：Cu、Cu2O、Fe2O3；b．红褐色：Fe(OH)3；c．黄色：AgI、Ag3PO4；d．淡黄色：S、Na2O2或AgBr；e．蓝色：Cu(OH)2；f．黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS；g．紫黑色：KMnO4、I2；h．白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。②有色溶液：Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、Cu2＋(蓝色)、MnO(紫红色)、Fe3＋与苯酚(紫色)、Fe3＋与SCN－(血红色)、I2与淀粉(蓝色)等。水(溶剂) 苯(溶剂) CCl4(溶剂)Br2 黄→橙 黄→红棕I2 深黄→褐 淡紫→紫红 紫→深紫③有色气体：Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等。④火焰颜色：a．焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)、Ca2＋(砖红色)等；b．蓝色：CO在空气中燃烧；c．淡蓝色：S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧；d．苍白色：H2在Cl2中燃烧。【例1】 室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下面框图进行反应：又知E溶液是无色的，H为红褐色。请回答：(1)A是________，B是________，C是________。(填化学式)(2)反应⑥的化学方程式为_____________________________________________。(3)反应④的离子方程式为____________________________________________。解析 黄绿色气体B是Cl2、红褐色的H是Fe(OH)3，Cl2与无色的气体单质C反应生成E，E溶液与固体单质A反应又生成F和气体C，则C是H2，A是铁。根据物质之间的转化关系，顺推出D是FeCl3，E是HCl，F是FeCl2，G是Fe(OH)2，将推断结果代入原题检验，符合题意。答案 (1)Fe Cl2 H2(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(2)物质的特征性质相关知识：①能使品红溶液褪色的气体：SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。②沉淀特殊的颜色变化：a．白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色：Fe(OH)2Fe(OH)3；b．白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O。③在空气中变为红棕色：NO(无色)NO2(红棕色)。④能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。⑤通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。⑦使湿润的淀粉 KI试纸变蓝：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。⑧能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀：H2S。⑨在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等。⑩常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。 能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。 滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液。 烟雾现象：a．棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；b．白烟：Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；c．白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；d．白色烟雾：P在Cl2中燃烧。【例2】 A～M为中学化学的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，部分生成物和反应条件省略。已知C、D是由元素X、Y、Z中的两种组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色气体且不能燃烧，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应①常用于制作印刷电路板。请回答下列问题：(1)写出A的化学式：______________。(2)比较Y与Z的原子半径大小：________>________(填元素符号)。(3)检验L溶液中金属阳离子的方法是____________________________________。(4)已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，放出无色气体。请写出该反应的化学方程式：_____________________________________________________________________。解析 本题的“题眼”是“L为棕黄色溶液”推出L中含有Fe3＋；“K为浅绿色溶液”推出K中含有Fe2＋，再根据“G为黄绿色单质气体”推出G为Cl2，故L为FeCl3，K为FeCl2(进而推出J为铁)；根据“反应①常用于制作印刷电路板”知M为Cu，B为CuCl2，E为Cu(OH)2。因为Cl2(G)和C生成H，H与Fe(J)生成K(FeCl2)，故H为HCl；又因“I有漂白作用”，所以I为HClO，C为H2O；最后综合分析知D为CO2，A为CuCO3或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3。答案 (1)CuCO3[或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3](2)C O (3)取少量L溶液于试管，滴加KSCN溶液，如溶液呈血红色，证明溶液含Fe3＋(或其他合理答案均可)(4)3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O(3)物质之间的特征转化关系相关知识：①连续氧化反应：ABCD(酸或碱)。a．NH3(g)N2NONO2HNO3；b．H2S(g)SSO2SO3H2SO4；c．CH4(g)CCOCO2H2CO3；d．Na(s)Na2ONa2O2NaOH。②X(盐)——X可能为弱酸的铵盐：(NH4)2CO3或NH4HCO3；(NH4)2S或NH4HS；(NH4)2SO3或NH4HSO3等。③三角转化关系：④化合物＋化合物→单质＋化合物这类反应主要有：CO＋H2O(g)CO2＋H2、Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2等。⑤化合物A＋单质B→化合物C＋单质D。这类反应主要有：CO2＋2Mg2MgO＋C；Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；C＋H2O(g)CO＋H2；3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2等。【例3】 已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所示：(1)D的化学式是____________，E的化学式是________。(2)A和B反应生成C的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________________。(3)E和F反应生成D、H和G的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________。解析 本题的突破口为“D(气体)→E(固体)→D(气体)”这一系列转化过程，可联想到中学化学中“氨气→铵盐→氨气”这一转化过程，据此可推测D为NH3，结合G为CaCl2，可知E为NH4Cl，F为Ca(OH)2。其余物质可以逐一确定：A为H2(或Cl2)，B为Cl2(或H2)，C为HCl，H为H2O。答案 (1)NH3 NH4Cl (2)H2＋Cl22HCl(3)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(4)特殊反应条件相关知识：具有特殊反应条件的反应，大多数是重要的工业生产反应。①高温条件：CaCO3CaO＋CO2↑；SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3；SiO2＋2CSi＋2CO↑；C＋H2O(g)CO＋H2；CO＋H2O(g)CO2＋H2；3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3；4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2等。②高温、高压和催化剂条件：N2＋3H22NH3等。③加热、催化剂条件：4NH3＋5O24NO＋6H2O；2SO2＋O22SO3等。④通电条件：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；2H2O2H2↑＋O2↑等。【例4】 A～F均为中学化学中常见的物质，它们之间相互转化的关系如下图所示(产物水等略去)(1)写出下列物质的化学式：A__________，D__________，F________。(2)C和D的稀溶液不反应，但若B与C反应后再与D反应可生成A，试写出有关反应方程式：________________________________________________________。(3)写出A的溶液电解时阳极的电极反应方程式：________________________________________________________________________________________________。解析 根据框式：A的溶液单质B＋单质C＋D可知A可能是NaCl或CuSO4型的盐溶液，又由框式单质B＋EF中的反应条件催化剂可知，F只能是SO3，因此B是O2，E是SO2，D是H2SO4。最后由D(浓H2SO4)＋单质C可生成SO2，推知A是CuSO4。答案 (1)CuSO4 H2SO4 SO3 (2)2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(5)特征数据相关知识：近几年无机框图推断题已融入计算的成分，计算型框图推断题成为高考热点之一，解答这类问题时，要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化：①相对分子质量(例CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子，相对分子质量增加16)；②放出气体的体积或生成沉淀的量；③化合物中各元素的含量；④气体的相对密度；⑤离子化合物中离子个数之比；⑥反应物之间的物质的量之比；⑦电子总数；⑧质子总数等。⑨常见10电子微粒及相互转化关系a．分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；b．阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；c．阴离子：F－、O2－、N3－、OH－、NH等。其相互转化关系为NH＋OH－NH3↑＋H2O；H3O＋＋OH－===2H2O等。⑩常见18电子微粒a．分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4；b．阳离子：K＋、Ca2＋；c．阴离子：Cl－、S2－、P3－、O；d．有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等。 常见物质的相对分子质量a．相对分子质量为28的物质：CO、N2、C2H4等；b．相对分子质量为26的物质：C2H2等；c．相对分子质量为32的物质：S、O2等；d．相对分子质量为78的物质：Na2S、Na2O2、Al(OH)3等；e．相对分子质量为100的物质：CaCO3、KHCO3、Mg3N2等。【例5】 已知甲、乙、丙为常见单质，A、B、C、D、E、F、G、X均为常见的化合物；B和X的摩尔质量相同，E的相对分子质量比D的相对分子质量大16。在一定条件下，各物质相互转化关系如下图所示：(1)写出X的电子式和G的化学式：X__________________________________，G______________。(2)写出有关变化的化学方程式：B＋H2O：_________________________________________________________；D＋丙：___________________________________________________________。解析 单质甲、乙均能分别与单质丙连续两次反应，可能是单质甲、乙分别被O2连续两次氧化，生成不同的氧化物，则丙是O2。氧化物B与水反应能放出O2，则B是Na2O2，那么C是NaOH，A是Na2O，甲是Na。又因B和X的摩尔质量相同，则X是Na2S，那么乙是S，F是SO2，G是SO3。进一步推出D是Na2SO3，E是Na2SO4，而Na2SO4的相对分子质量比Na2SO3的相对分子质量大16，符合题意。答案 (1) SO3(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑2Na2SO3＋O2===2Na2SO41．有一化合物X，其水溶液为浅绿色，可发生如下的转化关系(部分反应物、生成物已略)。其中B、D、E、F均为无色气体，M、L为常见的金属单质，C为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，H和M反应可放出大量的热。请回答下列问题：(1)B的电子式为____________。(2)画出元素M的原子结构示意图_______________________________________。(3)物质X的化学式为____________。(4)电解混合液时阳极反应式为_________________________________________。(5)按要求写出上述转化关系中有关反应的化学方程式：①含有L元素的化合反应______________________________________________。②含有L元素的置换反应______________________________________________。(6)已知a g E气体在D中完全燃烧生成稳定的化合物时，放出b kJ的热量，写出E气体燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________________________。答案 (2)(3)(NH4)2Fe(SO4)2(4)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(5)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3②Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3(6)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－ kJ·mol－1解析 由颜色可知C为Fe(OH)3，则A为Fe(OH)2、H为Fe2O3，由M、L为常见的金属单质，可知M、L分别为Al、Fe；X与NaOH反应生成气体B，B一定是NH3；在混合液中加入BaCl2溶液，可知含有SO，所以X为(NH4)2Fe(SO4)2，混合液为NaOH和Na2SO4溶液，电解生成H2、O2，D、E分别为O2、H2，F为NO、G为HNO3。最后从头到尾再检查一遍。2．A、B、C、D、E为中学化学常见的单质或化合物，相互转化关系如图所示(部分产物略去)。(1)若A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体；C、D均为空气的主要成分；E是一种有毒气体。①C的电子式为______________。②写出反应Ⅰ的化学方程式_____________________________________________。③写出反应Ⅱ的化学方程式__________________________________________。(2)若A是淡黄色化合物；常温下D是无色气体；C中含有的阴、阳离子均为10电子粒子。①D的结构式为____________，C中所含化学键的类型是____________________。②写出反应Ⅰ的化学方程式___________________________________________。③写出反应Ⅱ的化学方程式____________________________________________。(3)将(2)中一定量的气体D通入2 L C的溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。①O点溶液中所含溶质的化学式为__________，常温下a点溶液的pH________(填“>”、“＝”或“<”)7，a点溶液中各离子浓度由大到小的关系是________________________________________________________________________________。②标况下，通入气体D的体积为______L，C溶液的物质的量浓度为______mol·L－1。答案 (1)①N N②4NH3＋5O24NO＋6H2O③2NO＋2CON2＋2CO2(2)①O===C===O (极性)共价键、离子键②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2③Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH(3)①NaOH、Na2CO3 > c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)②44.8 2.5解析 (1)A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，说明其为NH3，C、D为空气的主要成分，且A能与D反应，故D为O2，C为N2。反应Ⅰ为氨的催化氧化反应，那么B为NO，NO与有毒气体E反应可生成N2，说明E具有还原性，故其为CO。(2)A是淡黄色化合物，故A是Na2O2，常温下D是无色气体且能与Na2O2反应，故D必为CO2。Na2O2与CO2反应生成B，那么B为Na2CO3，Na2CO3经反应Ⅱ可得到C，C中的阴、阳离子都含10个电子，故其为NaOH。(3)分析图像可知，加入盐酸时，开始没有气体产生，加到一定的量时，才产生气体。故溶液中的溶质为NaOH、Na2CO3，在a点开始产生气体，说明a点的溶质为NaHCO3和NaCl，故其溶液呈碱性，其离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)。从a点开始是NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量为2 mol，故NaHCO3的物质的量为2 mol，由碳元素守恒可得，n(NaHCO3)＝n(CO2)＝2 mol，故标况下CO2的体积为44.8 L。NaHCO3恰好反应完时消耗的盐酸的物质的量为5 mol，此时溶液中的溶质全部为NaCl，由氯和钠元素守恒可得：n(HCl)＝n(NaCl)＝n(NaOH)＝5 mol，故c(NaOH)＝＝＝2.5 mol·L－1。3．已知A～K均为中学化学的常见物质，它们之间的转化关系如下图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中生成的水及其他部分产物已略去。请回答以下问题：(1)B的主要用途是______________(填一项)，C的化学式为__________。(2)E中阳离子的结构示意图为____________，CO2的电子式为________________。(3)向F中通入足量CO2生成K的离子方程式是__________________________________________________________________________________________________。(4)J在工业上可用于净水，其原理是______________________________________(用离子方程式表示)。(5)写出H在空气中生成I的化学方程式___________________________________。答案 (1)作颜料(其他合理答案也可) Al2O3(2) (3)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO(4)Fe3＋＋3H2O??Fe(OH)3(胶体)＋3H＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3解析 由I为红褐色固体，可知其为Fe(OH)3，从而可知H为Fe(OH)2，J、B分别为FeCl3、Fe2O3，G、D分别为FeCl2、Fe；A为金属，高温条件下能将Fe置换出来，则可知A为Al，从而可知C为Al2O3，E、F、K分别为AlCl3、NaAlO2、Al(OH)3。4．甲、乙、丙为常见单质。A、B、C、D、E、F、G、H均为中学化学中常见的化合物，其中B、G的焰色反应均为黄色，C能使品红溶液褪色。在一定条件下，各物质相互转化关系如图所示。请回答下列问题：(1)用化学式表示：丙为__________，H为__________。(2)A的电子式为___________________________________________________。(3)电解E的水溶液时，E起到的作用是________________________________。(4)写出B＋C―→D的化学方程式：___________________________________；写出E＋G―→F的离子方程式：_______________________________________。答案 (1)O2 SO3 (3)增强溶液的导电能力(4)Na2O2＋SO2===Na2SO4 OH－＋HCO===CO＋H2O解析 根据乙和丙两种单质反应生成的化合物C能使品红溶液褪色，可知C为SO2；B的焰色反应为黄色，所以B中含有Na元素，又因为B是由甲和丙两种单质在点燃条件下反应生成的，可推知B为Na2O2，同时可确定甲、乙、丙分别为Na、S、O2；根据B(Na2O2)分别与H2O、CO2的反应产物，可知E为NaOH，F为Na2CO3；F可由E与G(焰色反应为黄色)反应得到，所以G为NaHCO3；C与丙(O2)在一定条件下反应得H，则H为SO3，H(SO3)与E(NaOH)反应生成D，D为Na2SO4。第4讲 氮及其化合物[考纲要求]1.了解氮及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮及其重要化合物对环境质量的影响。考点一 氮气及其氧化物1．氮气(1)氮的固定使空气中游离态的氮转化为化合态氮的过程。(2)氮气的性质①物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的4/5。②化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a．与H2反应：N2＋3H22NH3。b．与O2反应：N2＋O22NO。2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成NO和NO2的比较表：NO NO2物理性质 颜色 无色 红棕色毒性 有毒 有毒溶解性 不溶 能溶化学性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2与H2O反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO与人体、环境的关系 ①与血红蛋白结合使人中毒②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾 形成酸雨、光化学烟雾特别提醒 (1)氮的氧化物都是大气污染物。(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。(4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉 KI试纸变蓝。深度思考1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？答案 氮气的性质不仅与原子结构有关，还与氮分子的构成有关；氮气分子中的N≡N键，键能很大，分子结构稳定，故氮气很稳定。2．俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮，请同学们写出三个有关的化学方程式：①____________________________________________________________________；②_____________________________________________________________________；③____________________________________________________________________。答案 ①N2＋O22NO②2NO＋O2===2NO2③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．如何鉴别NO2与溴蒸气？答案 由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉 KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③用水洗法。题组一 NO、NO2的性质及对环境的影响1．下列说法正确的是 ( )A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在B．NO可用于某些疾病的治疗C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D．汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2答案 B解析 NO易被氧化为NO2，N2不是污染物，NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。2．汽车排放的尾气中含有NO2，NO2是城市大气污染的主要污染物之一，在日光照射下，NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应，从而不断产生O3，加重空气污染。反应过程为①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列对该反应过程及产物叙述正确的是 ( )A．NO2起催化剂作用 B．NO起催化剂作用C．NO2只起氧化剂作用 D．O3与O2为同分异构体答案 A解析 反应过程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化剂作用，反应过程中NO2作氧化剂，A项正确，B、C项错误；O3与O2的相对分子质量不相同，不是同分异构体，属同素异形体，D项错误。3．N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O：3CO＋2NO23CO2＋N2O。下列关于N2O的说法正确的是 ( )A．上述反应中每生成1 mol N2O，消耗1.5 mol COB．等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数C．N2O只具有氧化性，无还原性D．N2O会迅速与人体血红蛋白结合，使人中毒答案 B解析 由方程式知，生成1 mol N2O时消耗3 mol CO，A错误；1 mol N2O与1 mol CO2都含有22 mol电子，B正确；N2O中氮元素为＋1价，是氮元素的中间价态，所以N2O既具有氧化性又具有还原性，C错误。题组二 有关氮的氧化物计算类试题4．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，原来试管中盛装的气体是 ( )A．可能是N2与NO2的混合气体B．只能是O2与NO2的混合气体C．可能是NO与NO2的混合气体D．只能是NO2一种气体答案 C解析 解答本题要注意以下两点：(1)明确氮气不溶于水，且常温下不与其他物质发生化学反应；(2)NO2可与水反应生成不溶于水的NO，NO2和NO与氧气按适当的比例被水完全吸收。5．将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。答案 18∶7 43∶7解析 NO或NO2与O2混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。2NO＋O2===2NO2 ①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②由②×2＋①得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③由①×3＋②×24NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④③、④两式就是平时计算经常用到的关系式。设剩余的5 mL气体为O2，则参加反应③的NO2和O2的总体积为50 mL－5 mL＝45 mL则原混合气体里，NO2的体积为45 mL×4/5＝36 mLO2的体积为50 mL－36 mL＝14 mL即NO2与O2的体积比为36∶14＝18∶7。设剩余的5 mL气体为NO，由②式得过量的NO2体积为15 mL，则发生反应③的NO2和O2的总体积为50 mL－15 mL＝35 mL则原混合气体里，O2的体积为35 mL×1/5＝7 mL，NO2的体积为50 mL－7 mL＝43 mL即NO2与O2的体积比为43∶7。NOx和O2混合型计算题的规律总结1．关系式法(1)NO和O2混合气体通入水中由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(2)NO2和O2混合气体通入水中由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。2．电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。考点二 硝酸1．物理性质硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2．化学性质(1)不稳定性反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。(2)强氧化性硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。按要求完成下列反应的方程式：①与金属反应：稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。②与非金属反应：如浓硝酸与C的反应为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；③与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(3)与有机物反应①硝化反应(与C6H6反应)：C6H6＋HNO3C6H5NO2＋H2O；②颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。深度思考1．久置的硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存硝酸？答案 硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。2．常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？答案 是化学变化，钝化是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。题组一 硝酸性质的多重性1．在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是 ( )A．FeO和HNO3 B．Al(OH)3与HNO3C．H2S和HNO3 D．CH3与HNO3答案 A解析 硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是反应中既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对照四个选项。A符合题意；B只起酸的作用；C只起氧化剂的作用；D只作为反应物。2．取三张蓝色石蕊试纸置于表面皿上，然后按顺序滴加65%的硝酸，98.3%的硫酸和新制氯水，三张试纸最终呈现的颜色是 ( )A．白 红 白 B．红 黑 红 C．红 红 红 D．白 黑 白答案 D解析 因上述两酸均为浓酸，均具有强氧化性，新制氯水中含强氧化性的次氯酸，浓硫酸还表现出脱水性，所以应选D。题组二 硝酸与金属反应的计算3．在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则混合气体中NO的体积为 ( )A．112 mL B．1 008 mLC．224 mL D．448 mL答案 A解析 混合气体的总物质的量为1.12 L÷22.4 L·mol－1＝0.05 mol,1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol，则NO2的物质的量为(0.05－n1)mol，根据得失电子守恒得3n1＋(0.05－n1)×1＝0.03×2，解得n1＝0.005，V(NO)＝0.005 mol×22.4 L·mol－1＝0.112 L＝112 mL。4．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5.6 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。则消耗铜的质量为 ( )A．16 g B．32 g C．64 g D．无法计算答案 B解析 该题氮元素变化为硝酸→氮的氧化物→硝酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2×＝0.5 mol，即32 g。5．有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2 mol·L－1，取10 mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO) ( )A．0.448 L B．0.672 LC．0.896 L D．0.224 L答案 B解析 金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便，3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O(铁过量，产物为Fe2＋)，反应中Fe和H＋过量，生成的NO的量以NO为准来计算，共得NO 0.448 L，若只考虑到这一步反应，得答案A是错误的，因为过量的铁还可以和溶液中过量的H＋反应产生H2，即有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，生成的H2为0.224 L，气体体积共计0.672 L，应选B。1．涉及HNO3的离子反应常见的易错问题(1)忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－、Br－等还原性较强的离子大量共存。(2)在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单的写成复分解反应。2．金属与硝酸反应计算题(1)思维模型(2)计算中的守恒思想的应用①原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。②得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。③电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。④离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。题组三 有关硝酸氧化性的实验探究6．如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体。(1)具支试管中发生反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________。(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象_____________________________________________________________________。Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是___________________________________________________________。(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是__________________________(填写序号)。A．c中收集到无色气体B．c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C．b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色Ⅲ.实验反思(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是_____________________________________________________________________。Ⅳ.问题讨论用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法：①两者颜色不同的原因是因为Cu2＋浓度差异引起的。②前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。(6)你认为上述看法________(填“①”或“②”)合理。若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(2)铜片逐渐溶解，溶液变蓝，放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，放入稀硝酸(4)C(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物(6)② 往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色(或加热绿色溶液，有红棕色气体产生， 溶液变成蓝色)解析 Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验中具支试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生。Ⅱ.向试管中加水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。Ⅳ.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2＋的浓度是相同的，看法①是不合理的，可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。1．性质实验方案的设计模板(1)探索性实验方案的设计程序为物质→实验事实→科学抽象→结论(2)验证性质实验方案设计程序为物质→性质推测→实验验证→结论。2．现象描述答题模板(1)全面描述现象的程序——“海、陆、空”“海”——溶液有什么变化；“陆”——固体有什么变化；“空”——气体有什么变化。(2)规范描述现象的答题模板如①颜色：……由……(具体颜色)变为……(具体颜色)②气体：溶液中产生……(颜色)的气泡，(或)在固体表面产生……(颜色)气泡。③沉淀：在……(颜色)溶液中产生……(颜色)的沉淀(浑浊)……考点三 氨和铵盐1．氨的分子结构和性质(1)物理性质氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨气。(2)分子结构电子式：。(3)氨的化学性质①与水的反应NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－，氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。②氨气与酸反应a．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl、NH3＋HNO3===NH4NO3。b.与CO2等酸性氧化物反应：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3。③NH3的还原性——氨的催化氧化化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。④与盐溶液反应将氨水加入下列溶液，完成下表：被滴试剂 现象 离子方程式FeCl3溶液 生成红褐色沉淀 Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHAlCl3溶液 生成白色沉淀 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(4)实验室制取氨气的三种方法①加热固态铵盐和碱的混合物②实验室制取氨气的其他方法方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的生成浓氨水＋固体CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)22.铵盐及NH的检验(1)铵盐的物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NH的检验未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。深度思考1．液氨和氨水有哪些区别？完成下列表格。液氨 氨水形成物质分类 混合物微粒种类 NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－存在条件 常温常压下不能存在 常温常压下可存在答案 氨气液化 氨气溶于水 纯净物 NH32．固态NH4Cl受热变成气体，气体遇冷又变为固态NH4Cl；固态碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成固态碘，这两种现象的本质是否相同？答案 不相同，NH4Cl固体受热分解成NH3和HCl，发生了化学变化；固态碘受热升华成为碘蒸气，是物理变化。题组一 氨及铵盐的性质1．判断下列说法是否正确，不正确的说明理由。①氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。②实验室用浓氨水与NaOH固体制取氨气。③氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟。④某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NH。⑤氨水中含氮微粒中最多的微粒是NH。⑥把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，溶液中NH3和HNO3等物质的量反应。⑦液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O。⑧氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水)。⑨在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1。答案 ②③④⑧⑨正确。①不正确，NH3本身不导电，溶于水，与水发生反应NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－而导电，故NH3不是电解质；⑤不正确，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NH；⑥不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NH水解使溶液显酸性，pH<7；⑦不正确，产生的NO是污染气体。2．下列反应中说明NH3既有还原性，又有碱性的是 ( )A．4NH3＋5O24NO＋6H2OB．NH3＋HNO3===NH4NO3C．8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4ClD．2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O答案 C解析 在A、D两项中，参加反应的NH3全部被氧化，NH3只体现还原性；B项反应为非氧化还原反应，NH3只体现碱性；C项中参加反应的8 mol NH3有2 mol被氧化，NH3既体现碱性又体现还原性。3．氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离 ( )A．加入氢氧化钠 B．加入AgNO3溶液C．加热法 D．加入一种合适的酸答案 C解析 分离可根据物理性质用物理方法进行分离，比如根据各组分的溶解性不同，用过滤的方法分离；根据各组分的沸点不同，用蒸馏的方法分离；根据各组分在同一溶剂中的溶解度不同，用结晶的方法分离。也可根据各组分的化学性质不同，加入某些试剂，采取一定的化学方法进行分离。根据以上分析，题目所给NaCl和NH4Cl只能用化学方法分离，又因为两种物质中都含Cl－，所以加AgNO3或加酸都起不到分离的作用，加入NaOH，只能鉴别NH4Cl和NaCl，而达不到分离的目的。利用铵盐的不稳定性及NH3的化学性质，可以选用加热法。题组二 氨气及铵盐的性质实验4．已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。如图所示为气体扩散速率的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是 ( )A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水答案 C解析 A项中浓H2SO4不是挥发性酸，不会产生白色烟环；B、C、D三项中由于NH3的摩尔质量小，扩散速度快，所以离白色烟环远的甲为浓氨水，故C正确。5．如下图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是 ( )选项 实验现象 解释A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱答案 A解析 NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体，NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是一种可溶性碱，NH3是氢化物。6．右图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是 ( )A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉B．NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉答案 A解析 CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，因此不能形成喷泉；NH3极易溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O发生电离生成OH－，遇酚酞使之显红色；H2S和CuSO4反应生成CuS黑色沉淀；HCl极易溶于水，且和AgNO3发生反应生成白色沉淀；因此A不正确。7．某研究性学习小组同学设计如下图所示装置探究氨气的还原性。(1)氨催化氧化的化学方程式为_________________________________________。(2)若实验时通入氨气的速率过快，在烧瓶中会出现白烟，该物质的化学式为__________。(3)该小组同学以氨气和二氧化碳为原料制备碳酸氢铵。甲同学先将二氧化碳通入水中，充分溶解后，再通入氨气；乙同学先将氨气通入水中，充分溶解后，再通入二氧化碳。请选择合适的方案并说明原因。答案 (1)4NH3＋5O24NO＋6H2O (2)NH4NO3(3)乙同学方案正确；CO2在水中溶解度小，先通CO2再通NH3生成的NH4HCO3的量少，而且易生成(NH4)2CO3，先通NH3至饱和再通CO2至过量，保证产物量大，且全部是NH4HCO3溶液。 喷泉实验的形成原理1．形成喷泉的原理形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。2．常见喷泉的形成主要有以下两类(1)极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉；(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。3．喷泉实验成功的关键(1)盛气体的烧瓶必须干燥；(2)气体要充满烧瓶；(3)烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；(4)所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。4．常见的喷泉实验装置喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。 装置Ⅱ：挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置Ⅲ：去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(开放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)装置Ⅳ：在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。装置Ⅴ：在水槽中加入使水温度升高的物质，致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。装置Ⅵ：烧瓶中通入H2S(或SO2)，然后通入SO2(或H2S)，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液喷到烧瓶内。题组三 氨气的实验室制法8．下图所示是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是________。答案 (1)(3)解析 实验室制取氨气的方法有：①铵盐与碱加热制取氨，常用固体NH4Cl与Ca(OH)2反应，试管口向下倾斜；②在浓氨水中加CaO，因为在氨水中存在平衡NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－，加入CaO，平衡向左移，同时又放热促进氨水分解为氨气；③加热浓氨水，加快氨水分解为氨气。(1)错在直接加热氯化铵(NH4Cl分解生成的NH3和HCl在试管口又冷凝成NH4Cl)；(3)错在试管口向上倾斜。9．某研究小组要快速制取干燥的氨气，提供的药品有：浓氨水、氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰，提供的仪器如下所示(必要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去)。(1)需选择的药品是__________，该小组选择的药品混合后快速放氨气的原因_____________________________________________________________________，选择的仪器是________________。(2)若用下图甲装置收集NH3，如何判断烧瓶中已收集满NH3？_________________。(3)图乙中胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是_____________________________________________________________________。答案 (1)浓氨水、氢氧化钠固体 NaOH溶于水放热，促使氨水分解放氨气，且c(OH－)增大，使NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－平衡左移，有利于NH3放出 ①③⑥或①③⑦(2)漏斗下端边沿与水面接触时溶液颜色变为红色(3)气球逐渐变大10．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③固体NaOH(1)甲同学想方便快速制取少量氨气，应选择的装置是__________(填序号)，选用试剂是__________(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是___________________，实验过程中，制气时的实验操作是______________________________________。(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________(填序号)。A．H2O B．浓H2SO4C．CCl4 D．饱和NaCl溶液答案 (1)B ②③ NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(OH－)增大，促使NH＋OH－??NH3·H2O??NH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出 将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上(2)①如图②C解析 实验室快速制取氨气可以用浓氨水和生石灰或固体NaOH，可以选用装置B，氨气的密度比空气小，集气瓶口向上时进气管应较短一些，这样可以使密度较大的空气排出，为了防止氨气污染环境可以进行尾气吸收，由于氨气极易溶于水，所以需要防止倒吸。考点四 氨及其重要化合物转化关系的综合应用注意 箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。题组一 氮及其化合物的转化1．(2012·重庆理综，27)某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化。(1)氨催化氧化的化学方程式为________________________________________。(2)加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入______________；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是______________。(4)为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置________(填装置代号)；化合物X为________(只写一种)，Na2O2的作用是________。答案 (1)4NH3＋5O24NO＋6H2O(2)放热 (3)浓H2SO4 生成的NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3(4)1 NH4Cl 与HCl反应生成氧气(答案合理均可)解析 (2)由停止加热后仍能保持红热，知该反应为放热反应。(3)保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应把产物中的水蒸气、氨气除去，所以3中应装浓H2SO4，若没有3，生成的NO与O2在4中反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，HNO3与NH3反应生成NH4NO3白色固体小颗粒——白烟，不会有红棕色气体生成。由5的特点可知5为气体制取装置；用5代替1，若X为NH4Cl，在加热时NH4ClNH3↑＋HCl↑，4HCl＋2Na2O2===4NaCl＋O2＋2H2O，既可以提供NH3，又可以制得O2。2．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)。请回答下列问题：(1)D的化学式为__________。(2)反应③的离子方程式为_____________________________________________。(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为_________________________________。(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等体积混合，溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式说明)。答案 (1)H2 (2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO (3)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O (4)酸 NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋解析 (1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应的名称为氨催化氧化反应，其原理是氧化还原反应中的归中反应。(4)两者恰好完全反应时生成NH4Cl，铵根离子水解而使溶液显酸性。(1)有关氮及其重要化合物的推断题常以产生白烟、红棕色气体、无色气体在空气中变为红棕色、能使红色石蕊试纸变为蓝色等特殊现象为突破口。(2)含氮物质的化合价变化及规律①氮元素间的歧化和归中歧化——同一元素的化合价在同一反应中既升高又降低。归中——同一元素高价态和低价态生成中间价态。歧化：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO归中：6NO＋4NH3===5N2＋6H2O②含氮物质的连续氧化NH3NONO2HNO3N2NONO2HNO3题组二 “一图多变”综合考查非金属元素3．已知A、B、C、D是中学化学的常见物质，且A、B、C均含有同一种元素。在一定条件下它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应中的H2O已略去)。请回答下列问题：(1)若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B，则B的化学式可能是__________；工业上制取A的离子方程式为____________________________________________________________________。(2)若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为____________________________________________________。(3)若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，则反应②的离子方程式是______________________________________________________________________。(4)若A、C、D都是常见气体，C是导致酸雨的主要气体，则反应③的化学方程式为__________________________________________________________________。某同学将搜集到的一定量的酸雨保存在密闭容器中，每隔一定时间测酸雨的pH，发现在起始一段时间内，酸雨的pH呈减小趋势，用离子方程式解释原因：_____________________________________________________________________。答案 (1)FeCl3 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O(3)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(4)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO解析 (1)氯气常用于自来水消毒，则A为Cl2；铁是使用最广泛的金属单质，D是铁，则B为FeCl3、C是FeCl2。(2)碱性气体为NH3，汽车尾气中遇空气变色的气体是NO。(3)常见的两性物质是Al2O3和Al(OH)3，D、C分别为NaOH和NaAlO2，故B为Al(OH)3。(4)导致酸雨的主要气体是SO2，A与SO2均含有硫元素，且二者反应生成硫单质，故A为H2S。酸雨的主要成分是H2SO3，在放置过程中被氧化为H2SO4，酸性增强。同一个转化关系图，角度不同可以得到四类不同的转化。故在复习时对各种元素及其化合物的关系图中相似的转化关系，应加强联系，并关注其中某些物质的特征差异，以便明确具体物质。具有特殊颜色的气体：黄绿色气体是Cl2，红棕色气体为NO2；具有特殊性质的气体：氨气是中学阶段需掌握的唯一碱性气体，具有特殊气味的气体：有臭鸡蛋气味的气体是H2S。1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上，试纸变蓝色，是因为浓氨水呈碱性(√)(2011·安徽理综，10D)(2)用浓HNO3与Cu反应制备NO2 (√)(2012·广东理综，9C)(3)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应 (√)(2012·广东理综，10C)解析 其原理为N2＋3H22NH3。(4)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3涉及氧化还原反应 (×)(2012·广东理综，10D)解析 原理为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O，非氧化还原反应。(5)向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体，是因为HNO3分解生成了NO2 (×)(2011·四川理综，11A)解析 其原理为3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O,2NO＋O2===2NO2。(6)可用氨水除去试管内壁上的银镜 (×)(2012·海南，4A)解析 浓氨水不和Ag反应，应用稀硝酸。(7)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成 (√)(2012·重庆理综，7C)(8)白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷 (×)(2012·重庆理综，7D)解析 需隔绝空气加强热。(9)将分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水 (√)(2012·山东理综，12D)2．(2012·福建理综，11)下列物质与水作用形成的溶液能与NH4Cl反应生成NH3的是( )A．二氧化氮 B．钠 C．硫酸镁 D．二氧化硅答案 B解析 二氧化硅不溶于水；二氧化氮溶于水形成硝酸溶液，硫酸镁溶于水形成硫酸镁溶液，这两者都不能与NH4Cl反应；钠溶于水形成的NaOH溶液能与NH4Cl发生复分解反应生成NH3。3．(2012·上海，16)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是( )A．①是氨气发生装置 B．③是氨气发生装置C．②是氨气吸收装置 D．④是氨气收集、检验装置答案 B解析 装置①中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl，但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl，选项A错误；装置②中的漏斗放置过低，不能防止倒吸，选项C错误；装置④中的试管口应放一团干燥的棉花，选项D错误。4．(2012·上海，11)工业上将氨气和空气的混合气体通过铂 铑合金网发生氨氧化反应，若有标准状况下V L氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数(NA)可表示为 ( )A. B. C. D.答案 D解析 氨催化氧化的反应为4NH3＋5O24NO＋6H2O，标准状况下V L氨气完全反应转移的电子数为×5×NA＝n，则NA＝。5．[2012·海南，13(1)(2)]氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：(1)氮元素原子的L层电子数为________；(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4)，该反应的化学方程式为_________________。答案 (1)5(2)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O解析 (1)氮原子的结构示意图为，其中L层电子数为5。(2)该反应为氧化还原反应，根据反应中化合价升降总数相等，可写出该反应的化学方程式为2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O。6．(2011·重庆理综，27)固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复分解反应。甲组同学用下图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。(1)仪器B的名称是________。(2)实验中，Ⅱ中的试纸变蓝，Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则Ⅲ中的试剂为________；Ⅳ中发生反应的化学方程式为________；V中的试剂为________。(3)乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为Ⅰ－Ⅲ－Ⅳ－Ⅱ－Ⅴ－Ⅵ，此时Ⅱ中现象为________，原因是________。(4)经上述反应，2.5 g化合物A理论上可得0.56 L(标准状况)M；则A的化学式为 ________。答案 (1)分液漏斗(2)碱石灰 3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O浓H2SO4(3)红色石蕊试纸变蓝 CuO与氨气反应生成的水和未反应的氨气生成氨水，使红色石蕊试纸变蓝(4)Mg3N2解析 (1)仪器B是分液漏斗。(2)使红色石蕊试纸变蓝色的气体在中学中所学过的只有NH3，因此化合物A中一定含有N元素，由于干燥后的NH3在加热情况下可以与CuO反应，因此Ⅲ中干燥管内干燥剂为碱石灰，Ⅳ中反应的化学方程式为 3CuO＋2NH3△,3Cu＋N2＋3H2O；Ⅴ中的试剂为浓H2SO4，用来干燥和洗气。(3)乙组同学将装置Ⅳ放在装置Ⅱ之前，由于CuO与NH3反应产生H2O，H2O与未反应的NH3反应生成NH3·H2O使红色石蕊试纸变蓝色。(4)设该化合物的化学式为X3Ny，X的相对原子质量为x，则：X3Ny ～ N211∶＝∶讨论：y只能取正整数，若y＝1，x＝12，无解。若y＝2，x＝24，符合，则化合物A为Mg3N2。7．(2011·安徽理综，28)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。(1)实验前：①先用0.1 mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________(写化学式)。(2)右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式：________________。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是________________。(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：溶液的pH；假设二：____________________________________________________________；假设三：____________________________________________________________；……(4)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。(已知：溶液中的NO浓度可用离子色谱仪测定)实验步骤及结论：答案 (1)去除铁粉表面的氧化物等杂质 N2(2)4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O 生成的Fe2＋水解(或与溶液中的OH－结合)(3)温度 铁粉颗粒大小(4)实验步骤及结论：①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；②调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO的浓度。若pH不同的KNO3溶液中，测出的NO浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。(本题属于开放性试题，答案合理即可)解析 (1)①用稀H2SO4洗涤Fe粉的目的是去除Fe粉表面的氧化物等杂质，③中为防止空气中的O2对脱氮的影响，向KNO3溶液中通入N2。(2)由图中各离子浓度的变化得t时刻前反应的离子方程式为4Fe＋10H＋＋NO===4Fe2＋＋NH＋3H2O。t1时刻后反应仍在进行，继续有Fe2＋生成，但从图像上看Fe2＋的浓度却在减小，原因是Fe2＋发生了水解，使Fe2＋浓度降低。(3)从外界条件对反应速率的影响因素来看，温度和铁粉的表面积都会对脱氮的速率产生影响。1．每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。几年前的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是 ( )A．一氧化氮是一种无色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等D．一氧化氮不溶于水，能用排水法收集答案 B解析 A项中NO是无色气体；B项中NO极易与空气中O2化合；C项中，假设含16 g氧元素，那么NO为1 mol，CO也为1 mol，C项正确；D项中符合NO的溶解性及收集方法，NO能用排水法而不能用排气法收集。2．有关氨的说法不正确的是 ( )A．NH3是4核10电子分子，具有还原性B．NH3极易溶于水，可做喷泉实验，氨气易液化，液氨可用作制冷剂C．氨气是非电解质，NH3·H2O是电解质D．蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气产生的白烟为小冰晶答案 D3．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答案 C解析 发生的反应有①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO②HNO3＋NaHCO3===CO2↑＋H2O＋NaNO3③2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2④2NO＋O2===2NO2。可假设开始有3 mol NO2，那么最后收集到1 mol NO2和0.5 mol O2。4．用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火。其原因是 ( )①幕布的着火点升高 ②幕布的质量增加 ③氯化铵分解吸收热量，降低了温度 ④氯化铵分解产生的气体隔绝了空气A．①② B．③④ C．①③ D．②④答案 B解析 氯化铵分解吸收热量，能降低火焰温度，并且分解产生的氯化氢和氨气能隔绝空气，破坏了可燃物的燃烧条件，故能使幕布不宜着火。5.如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L－1的硝酸，加热充分反应后，下列微粒在体系中一定大量存在的是 ( )①NO ②Fe3＋ ③H＋ ④NO ⑤NO2A．① B．①⑤ C．②④⑤ D．①②③⑤答案 B解析 本题对Fe与浓HNO3的反应由于相对量不同而得到不同产物的知识进行了考查。Fe与浓HNO3反应可能生成Fe(NO3)2(Fe过量)或Fe(NO3)3(Fe不足)和NO2。故一定存在NO和NO2。6．氮的多样性主要体现在含氮化合物及其性质的多样性上，下列说法正确的是( )A．Fe2＋、Mg2＋、Cl－、NO能大量共存于pH＝0的溶液中B．1 L浓度为1 mol·L－1的NH4Cl溶液中含有NA个NHC．除去Cu粉中混有的CuO，向混合物中滴加适量稀硝酸D．不论是浓硝酸还是稀硝酸，与铜反应均体现出硝酸的酸性和强氧化性答案 D7．下列说法正确的是 ( )A．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体，结论：HNO3分解成了NO2B．实验室检验氨气的方法是将湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口或管口，观察试纸是否呈红色C．灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触，铂丝继续保持红热，说明氨的氧化反应是放热反应D．浓硝酸有强氧化性，常温下能与Fe发生剧烈反应答案 C解析 A选项，HNO3与Fe2＋反应生成NO，NO与空气接触生成NO2，错误；B选项，应该用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，错误；D选项，常温下Fe遇浓硝酸发生钝化。8．硝酸铜是制备Cu—Zn—Al系催化剂的重要原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：①Cu与稀硝酸反应制取：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②Cu与浓硝酸反应制取：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu＋4HNO3＋O2===2Cu(NO3)2＋2H2O下列说法正确的是 ( )A．制取相同量的硝酸铜需硝酸的量③最多B．制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多C．三种方案中硝酸的利用率③>①>②D．三种方案的反应都可以在铁制容器中进行答案 C解析 制取相同量的硝酸铜需硝酸的量：②>①>③，所以A错误，C正确。9.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是 ( )A．原混合酸中NO物质的量为0.1 molB．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4D．H2SO4浓度为2.5 mol·L－1答案 A解析 关键看图，铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图看出(注意只是第二份100 mL)OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反应完了，第二份中NO应为×3÷3＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14 g，即0.25 mol，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·L－1，NO物质的量为0.2 mol。所以选A。10．甲、乙、丙均为中学化学常见的气体单质，A、B、C为常见的化合物，已知：①A和B都极易溶于水，用两根玻璃棒分别蘸取A和B的浓溶液后，相互靠近会看到白烟。②各物质之间存在如图所示的转化关系→CC溶液请回答下列问题：(1)C溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)，理由是___________________________________________________________________(用离子方程式表示)。(2)乙和甲反应生成A的化学方程式为_________________________________。C和氢氧化钠溶液反应生成A的离子方程式为____________________________。(3)丙气体通入1 L氢氧化钠溶液中恰好完全反应，此时电子转移为2 mol，则氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_____________________________________________。(4)常温下，向含白色沉淀M的浊液中加入氯化钠固体，M的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，Ksp(M)将________。答案 (1)酸 NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋(2)N2＋3H22NH3 NH＋OH－NH3↑＋H2O(3)4 mol·L－1(4)减小 不变11．某试剂厂用银(含杂质铜)和硝酸(含杂质Fe3＋)反应制取硝酸银。其步骤如下：依据上述步骤，回答下列问题：(1)溶解银的硝酸应该用________硝酸(填“浓”或“稀”)，原因是________(填序号，下同)。a．减少过程中产生NOx的量b．减少原料银的消耗量c．节省硝酸物质的量(2)步骤B加热保温的作用是________。a．有利于加快反应速率b．有利于未反应的硝酸挥发c．有利于硝酸充分反应，降低溶液中的c(H＋)(3)步骤C中是为了除去Fe3＋、Cu2＋等杂质，冲稀静置时发生化学反应的类型是________。a．置换反应b．水解反应c．氧化还原反应产生沉淀物的化学式是__________。答案 (1)稀 ac (2)ac (3)b Fe(OH)3、Cu(OH)2解析 (1)根据反应方程式：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O,3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知：每生成1 mol AgNO3，消耗浓HNO3 2 mol，产生1 mol NO2；而只需稀HNO3 4/3 mol，放出NO 1/3 mol。故用稀硝酸比用浓硝酸好。(2)根据温度对反应速率的影响，加热保温是使反应加快，促使HNO3与Ag反应，而不希望HNO3挥发损失。(3)根据盐的水解原理，溶液浓度变小，促进水解，使Fe3＋、Cu2＋生成难溶的Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀而除去。12．下图中A～J分别代表相关反应的一种物质。已知A分解得到等物质的量的B、C、D，图中有部分生成物未标出。请填写以下空白：(1)A的化学式________。(2)写出反应①②的化学方程式：①_________________________________________________________________，②___________________________________________________________________。(3)写出反应③的离子方程式：_________________________________________。(4)J与F反应的化学方程式：__________________________________________。(5)在反应④中，当生成标况下2.24 L G时，转移电子数为__________mol。答案 (1)NH4HCO3 (2)①2Mg＋CO22MgO＋C②4NH3＋5O24NO＋6H2O(3)NH＋HCO＋2OH－NH3↑＋CO＋2H2O(4)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(5)0.2解析 A分解得到等物质的量的B、C、D，A可能为NaHCO3或NH4HCO3，B与Mg反应，B应为CO2，C与Na2O2反应生成G，C可能为H2O，D与G在催化剂存在的条件下反应，D应为NH3，则H为NO，I为NO2，J为HNO3，HNO3与F反应又生成B(CO2)、C(H2O)、I(NO2)，则F为C(碳)。13．某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是__________(填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为____________(选填下列仪器编号，固定装置省略)。(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：①__________________________________________________________________；②___________________________________________________________________。(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：①装置B的作用是__________________________________________________；②写出C中发生反应的化学方程式：__________________________________；③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有_____________________________________________________________________。答案 (1)②或③ e、f、g、h(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置②在D后增加一个尾气吸收装置(3)①吸收CO2和水蒸气，并生成O2②4NH3＋5O24NO＋6H2O③铜片逐渐减少直至溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色解析 解答本题要注意以下两点：(1)题目对制取氨气的药品有限制条件。(2)根据实验的药品特点选择仪器和分析装置的作用及实验现象。14．为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示(加热装置和固定装置均已略去)，B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。(1)实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的为________________________________。(2)将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是__________________________________。(4)一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是____________________________________________________________________________________________________。(5)装置D的作用是____________________________。答案 (1)产生二氧化碳，排出装置中的空气(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO2；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色气体二氧化氮(4)二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸使白色沉淀碳酸钙溶解(5)吸收尾气，防止污染大气解析 要验证铜与稀硝酸反应生成一氧化氮，则应将装置中的O2排出。当B中的CaCO3与稀硝酸接触时，生成CO2气体。CO2气体可将A中空气排尽，但由于CO2的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的。由于E中有残留的少量O2，因此当有NO生成时，E中有少量的NO2生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO2增加，红棕色加深。随着反应的不断进行，E中生成的NO2会被排入C，在C中与水反应生成硝酸，将原来生成的CaCO3沉淀溶解。D装置用来吸收尾气，防止污染环境。第1讲 无机非金属材料的主角——硅[考纲要求]1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一 碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳 硅结构 金刚石：空间网状结构石墨：层状结构 晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质 金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感 晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途 金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯 晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。(2)Si深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。答案 粗硅的制取：SiO2＋2CSi＋2CO↑由粗硅制取纯硅(常用方法)：Si(粗)＋2Cl2SiCl4SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl题组一 新材料、新技术下C、Si的考查1．下列关于硅的说法中，不正确的是 ( )A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料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、氧气等非金属反应答案 C解析 硅在常温下能与F2、氢氟酸等发生反应。2．石墨烯的结构示意图如图所示，下列关于石墨烯的叙述正确的是( )A．石墨烯可导电，说明它是电解质B．石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”四种物质都是碳的单质C．由于C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1知金刚石比石墨烯稳定D．尽量使用含C的产品，减少使用含C的产品，此举符合“促进低碳经济”的宗旨答案 B解析 “石墨烯可由石墨剥离而成”故石墨烯是可以导电的非金属单质，它既不是电解质，也不是非电解质，A项错；石墨烯、金刚石、C60、“碳纳米泡沫”都是由碳元素形成的不同的单质，它们互为同素异形体，B项正确；C项中由于石墨转化为金刚石的ΔH>0，是吸热过程，即石墨的能量较金刚石低，因而石墨烯稳定，C项错；C和C都是碳元素，故D项错。题组二 工业制取高纯硅3．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅ⅱ.粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2ⅲ.SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第ⅰ步制备粗硅的化学反应方程式为__________________________________。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)，提纯SiHCl3采用的方法为__________________。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________________________________________________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及__________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是______________。a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液答案 (1)SiO2＋2CSi＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3＋H2Si＋3HCl③排尽装置中的空气 ④bd解析 (1)根据题给信息，粗硅可以用碳还原二氧化硅的办法来制得，故反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)因HCl易溶于水，而SiHCl3与H2O强烈反应，故提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行。(3)①因SiHCl3与水强烈反应，故A中产生的H2必须干燥，故B中的液体一定为浓H2SO4，且C中烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3气化，加快与H2的反应。②根据题给信息石英管中产生的物质应为硅，故D中现象应有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 000～1 100 ℃，此温度下普通玻璃容易软化。③因高温下H2与O2容易反应而爆炸，故还应排尽装置中的空气。④铁与盐酸反应产生Fe2＋，其检验方法常常采用先将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再加入KSCN溶液看是否变血红色来检验。考点二 碳、硅的氧化物1．一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质①燃烧：2CO＋O22CO2，淡蓝色火焰；②还原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶炼金属)。2．二氧化碳和二氧化硅的比较物质 二氧化硅 二氧化碳结构 空间立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化 学 性 质 ①与水反应 不反应 CO2＋H2O??H2CO3②与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应③与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3④与盐反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaOCaSiO3 如与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐深度思考1．除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：_______________________________________________________。(2)CO2(CO)：_______________________________________________________。(3)CO2(O2)：________________________________________________________。(4)CO2(SO2)：_______________________________________________________。(5)CO2(HCl)：_______________________________________________________。(6)CO2(H2S)：________________________________________________________。答案 (1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶 (2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管 (3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (4)通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (5)通过饱和NaHCO3溶液 (6)通过CuSO4溶液2．如何用所提供的试剂和方法除去各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)。将所选答案的编号填入下表内相应的空格内(如果不需要外加试剂，则对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：A.盐酸 B．氢氧化钠溶液 C．氧气D．水 E．二氧化碳可选用的操作：①水洗；②加热；③高温灼烧；④过滤；⑤结晶。粉末状混合物 选择的试剂 选用的操作(1) CaCO3(SiO2)(2) NaCl(SiO2)(3) SiO2(Fe2O3)(4) SiO2(CaCO3)(5) SiO2(H2SiO3)(6) SiO2(NH4Cl)答案 (1)B ④ (2)D ④⑤ (3)A ④ (4)A ④ (5)③ (6)②解析 可根据二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物；它可跟强碱反应，不跟酸(氢氟酸除外)反应；它受热不分解等性质。而三氧化二铁、碳酸钙跟盐酸反应；硅酸、氯化铵能受热分解。通过一定操作，除去杂质。除杂过程中所发生反应的化学方程式如下：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O(3)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O(4)H2SiO3SiO2＋H2O(5)NH4ClNH3↑＋HCl↑题组一 二氧化硅的结构与性质1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器 ( )(2011·江苏，3A)(2)SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 ( )(2012·山东理综，13A)(3)二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 ( )(2012·江苏，4A)(4)二氧化硅的分子式是SiO2 ( )(2012·上海，2B)答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)×2．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ( )(2)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ ( )(3)SiO2＋2CSi＋2CO↑ ( )(4)SiO2＋3CSiC＋2CO↑ ( )(5)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ( )A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E．未参加氧化还原反应答案 (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A解析 本题较全面考查SiO2的性质，将所给选项结合实际一一对应查找，A用来雕刻玻璃，应有氢氟酸(HF)参与反应；B中氧化性是指反应中SiO2中Si得电子，化合价降低；D中挥发性酸酐，应为CO2而不是CO；C中表现酸性氧化物通性是指SiO2与碱的反应。题组二 二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律3．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )选项 操作及现象 溶液A 通入CO2，溶液变浑浊，再升温至65 ℃以上，溶液变澄清 C6H5ONa溶液B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液答案 B解析 A项，，升温至65 ℃以上，C6H5OH完全溶解，溶液变澄清；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化褪色；D项，首先CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则：2NaOH＋Ca(HCO3)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。4．下列实验过程中，始终无明显现象的是 ( )A．NH3通入FeSO4溶液中B．CO2通入CaCl2溶液中C．AlCl3溶液中滴入NaHCO3溶液D．向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2答案 B熟记可用CO2制取的弱酸碳酸酸性比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这是“强酸制弱酸”原理的应用。如：CO2—CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓(或CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3)CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClOCO2＋＋H2O―→＋NaHCO3CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3易错警示 CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。题组三 CO2与碱溶液反应产物的定量判断5．标准状况下，将3.36 L CO2气体通入200 mL 1.00 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解) ( )A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶3答案 B解析 n(CO2)＝＝0.150 moln(NaOH)＝0.200 L×1.00 mol·L－1＝0.200 mol＝＝即1<<2，反应产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则 解得，所以＝。6．向含有0.2 mol NaOH和0.1 mol Ba(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96 L(0 ℃，1.01×105 Pa)时立即停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计) ( )答案 C解析 本题涉及的化学反应方程式：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O ①2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ②BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2 ③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ④当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol OH－；当通入2.24 L CO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.2 mol OH－；当通入4.48 L CO2时，发生反应②，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol CO；当通入6.72 L CO2时，发生反应④，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.2 mol HCO；当通入8.96 L CO2时，发生反应③，此时溶液中离子的物质的量为0.2 mol Na＋、0.1 mol Ba2＋、0.4 mol HCO。对比图像可知选项C正确。1．反应顺序的判断当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。2．CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH===NaHCO3当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：考点三 硅酸及硅酸盐1．硅酸硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。2．硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。②它能与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。常见硅酸盐材料水泥 玻璃 陶瓷生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土主要设备 水泥回转窑 玻璃熔窑 陶瓷窑(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。题组一 无机非金属材料的组成和性质1．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是 ( )A．制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土B．玻璃在加热熔化时没有固定的熔点C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起答案 A解析 制普通玻璃的原料主要有石灰石、纯碱和石英，A项不正确；普通玻璃是混合物，没有固定的熔点，B正确。2．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是 ( )A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1 mol青石棉能使1 mol HNO3被还原答案 B解析 硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1 mol Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3 mol电子，故能使1 mol HNO3被还原。3．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是 ( )A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料D．单晶硅常用于制造光导纤维答案 A解析 C60是分子晶体，不是原子晶体，B项不正确；纤维素乙酸酯是人工合成的，不是天然高分子材料，C项错误；制造光导纤维的材料是SiO2而不是Si，D项不正确；答案选A。(1)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。(2)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。题组二 碳、硅及其化合物的综合推断4．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题：(1)写出各物质的化学式：A__________；B__________；C__________；D__________；E__________。(2)写出反应①的化学方程式：__________________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(3)写出反应④的离子方程式：_________________________________________。(4)写出反应⑤的离子方程式：__________________________________________。(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：_____________________________________________________________________。答案 (1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑ 1∶2(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑(4)SiO＋Ca2＋===CaSiO3↓(5)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO解析 解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而顺藤摸瓜推知B为CaSiO3，D为Si，E为H2SiO3。(1)解答无机推断题的思维模型(2)解答硅及其化合物的推断题，高温反应条件、特征反应、单质与碱反应、盐溶液与过量盐酸反应产生白色沉淀等往往是推断题的“突破口”。1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维 (×)(2012·广东理综，12B)解析 SiO2不能导电。(2)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 (√)(2012·新课标全国卷，8B)(3)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 (×)(2012·新课标全国卷，8D)解析 合成纤维不是无机非金属材料而是有机物。(4)变色硅胶干燥剂含有CoCl2，干燥剂呈蓝色时，表示不具有吸水干燥功能 (×)(2011·浙江理综，8A)(5)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中 (×)(2012·海南，4B)解析 应用橡胶塞。(6)SiO2与酸、碱均不反应 (×)(2012·天津理综，2B)解析 SiO2与氢氟酸、NaOH均反应。(7)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体，出现白色沉淀，则H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强 (×)(2012·江苏，13C)解析 酸性H2CO3>H2SiO3。(8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 (√)(2012·江苏，4B)2．(2011·海南，9改编)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是 ( )①能耗大是该方法的一大缺点②整个过程中，只有一种物质可以循环利用③“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤④该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品A．①② B．②③ C．③④ D．①④答案 D解析 ①，该方法中高温反应炉分离出CO2，需要消耗较多能量；②，整个过程中NaOH和CaO均可循环利用；③，从捕捉室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分离；④，捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。3．[2012·浙江理综，28(1)(2)(3)]单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500 ℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5沸点/℃ 57.7 12.8 － 315 －熔点/℃ －70.0 －107.2 － － －升华温度/℃ － － 180 300 162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)装置A中g管的作用是____________；装置C中的试剂是__________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是____________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。答案 (1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡气压 浓H2SO4 SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4(3)Al、B、P解析 依题中信息可知A为Cl2的发生装置，B、C为Cl2净化装置，D中发生反应2Cl2＋SiSiCl4，生成SiCl4用E收集，B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4除水，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4；由题中信息粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，即可轻松完成第(3)问。1．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是 ( )A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片B．硅可由二氧化硅还原制得C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅答案 D解析 自然界中不存在单质硅。2．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 ( )A．其氧化物都能与NaOH溶液反应B．其单质在加热时都能跟O2反应C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸D．碳和硅两种元素共有两种单质答案 B解析 CO不能与NaOH溶液反应；SiO2不能溶于水，也不生成相应的酸；碳有金刚石、石墨等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅，所以两种元素有多种单质。3．下列叙述正确的是 ( )A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳答案 D解析 二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是因为CO2不断逸出，反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抹墙发生反应CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。4．向一定浓度的下列物质澄清溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定没有沉淀生成的是 ( )①Ca(OH)2 ②Na2CO3 ③CaCl2 ④Ca(ClO)2A．①③④ B．②③④ C．①②③ D．①②③④答案 A解析 向Ca(OH)2、Ca(ClO)2溶液分别通入过量CO2，最终生成Ca(HCO3)2，没有沉淀生成；饱和Na2CO3溶液中通入CO2，会析出NaHCO3晶体；CO2与CaCl2不反应。5．在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是 ( )A．①② B．②④ C．④⑤ D．③④答案 C解析 硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。6．下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是 ( )A．都是共价化合物B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨答案 C解析 二氧化硅不溶于水，硅酸是利用可溶性硅酸盐与酸反应制得的。7．下列说法中正确的是 ( )A．CO2和CH4都是引起“温室效应”的气体B．CO2和SO2都是产生酸雨的气体C．使用天然气可避免CO2的排放D．CO2是一种有害而无益的气体答案 A解析 A项，正确；B项，二氧化碳不是产生酸雨的气体；C项，天然气的主要成分是甲烷，燃烧产物中也有二氧化碳，不正确；D项，二氧化碳是光合作用的原料之一，故不正确。8．用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式是 ( )A．PbO B．Pb2O3C．Pb3O4 D．PbO2答案 C解析 设此铅氧化物的化学式为PbxOy，PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO316y 100ym(O)＝1.28 g 8.0 g所以m(Pb)＝13.7 g－1.28 g＝12.42 gx∶y＝∶＝3∶4。9．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是 ( )答案 D解析 CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，如果先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此应是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。10．金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得，反应方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑，下列有关制造金刚砂的说法中正确的是 ( )A．该反应中的氧化剂是SiO2，还原剂为CB．该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2C．该反应中转移的电子数为12e－D．该反应中的还原产物是SiC、氧化产物是CO，其物质的量之比为1∶2答案 D解析 反应产物SiC中Si、C的化合价分别为＋4、－4价，所以SiO2既不是氧化剂，又不是还原剂；碳元素从0价转变成－4价(SiC)和＋2价(CO)，CO是氧化产物，SiC是还原产物，两者的物质的量之比为2∶1；根据化学方程式，电子转移数目为4e－。11．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是____________，目前B已被用作________的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是___________________________________。(3)A和a溶液反应的离子方程式是___________________________________。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是_______________________________。审题分析 本题应抓住框图中的转化关系，以题设条件C＋过量盐酸―→E(白色沉淀)为突破口进行推断，并结合已有知识进行设定与推测。答案 (1)SiO2 光导纤维(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑(4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓解析 C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是硅酸或氯化银，若E是氯化银，则C是硝酸银，A为银，则根据已有知识，银可以与硝酸反应生成硝酸银，而银与硝酸反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。则E只能为硅酸，则C为硅酸盐，A为硅，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为二氧化硅。12．世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋混凝土、7 000多块红色铝板和1 200多块玻璃等建成。(1)铝________(填“是”或“不是”)红色的，铝板和玻璃均易被烧碱腐蚀，原因是_______________________________、__________________________________(用化学方程式表示)。(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是__________。(3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特种玻璃，石英玻璃的主要成分是____________；有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)实际上不是硅酸盐材料，而是一种__________(选填“橡胶”、“纤维”或“塑料”)。答案 (1)不是 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(2)CaCO3 (3)SiO2 塑料13．(2012·上海，26)CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物。实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。完成下列填空：(1)用浓盐酸配制1∶1(体积比)的稀盐酸(约6 mol·L－1)，应选用的仪器是_________。a．烧杯 b．玻璃棒 c．量筒 d．容量瓶(2)上述装置中，A是____________，NaHCO3溶液可以吸收________。(3)上述装置中，B物质是__________。用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。(4)一次性饭盒中石蜡(高级烷烃)和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：剪碎、称重→浸泡溶解→过滤→残渣烘干→冷却、称重→恒重为了将石蜡和碳酸钙溶出，应选用的试剂是__________。a．氯化钠溶液 b．稀醋酸 c．稀硫酸 d．正己烷(5)在溶出量测定实验中，为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量，应先溶出________，后溶出__________。(6)上述测定实验中，连续__________，说明样品已经恒重。答案 (1)abc (2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液 HCl气体或酸性气体 (3)无水CaCl2 偏低 (4)bd (5)石蜡 CaCO3 (6)两次称量的结果相差不超过(或小于)0.001 g解析 (1)考查等体积比浓度的溶液配制，用量筒量取等体积水与浓盐酸，倒入烧杯，搅拌混匀即可。(2)由于制备得到的CO2中含H2S以及反应挥发出的HCl，因此可通过CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液除去H2S，通过饱和NaHCO3溶液除去HCl。(3)固体B应为无水CaCl2，可除去CO2中的H2O(g)。如果CaCl2失效，则气体为CO2与H2O(g)的混合气体，其平均分子量小于CO2的分子量，因此测定结果偏低。(4)要溶解CaCO3应选用稀醋酸，不能用稀H2SO4，因为H2SO4与CaCO3反应生成CaSO4，微溶于水。正己烷用于溶解石蜡。(5)先用正己烷溶解石蜡，才能使其中的CaCO3与醋酸充分接触发生反应，使二者达到最大溶出量。(6)两次称量的质量差不超过0.001 g，说明已经恒重。14．硅单质及其化合物应用范围很广。(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备高纯硅。Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450～500 ℃条件下反应制得SiCl4；Ⅲ.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1 100～1 200 ℃条件下反应制得高纯硅。已知SiCl4沸点为57.6 ℃，能与H2O强烈反应。1 mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2 kJ。请回答下列问题：①第Ⅲ步反应的热化学方程式为_______________________________________。②整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下。SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是__________；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是_______________________________________________。(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃。工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其中x＝________。答案 (1)①2H2(g)＋SiCl4(g)Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋240.4 kJ·mol－1 ②H2SiO3(或H4SiO4)和HCl 爆炸 (2)415．在工业中利用镁制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：(1)由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用__________(填序号)。a．石灰石 b．锌粒 c．纯碱(2)实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________________________________________________________________________，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是_______________________________________________________________________________________。(3)反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为①___________________________________________________________________；②____________________________________________________________________。答案 (1)b(2)让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响 该反应为放热反应，可利用自身放出的热量维持反应进行(3)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ ②SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O解析 (1)由于Mg可在CO2中燃烧，故不能用CO2作为保护气而可用H2，那么试管中应选用的固体药品为锌粒。(2)实验开始时应先通入氢气排出装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响。然后才能点燃酒精灯，因反应放热，反应开始后移走酒精灯，可利用自身放出的热量维持反应继续进行。(3)反应结束后，向反应后的混合物中加入稀盐酸会发生反应：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑，生成的SiH4可自燃，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O，所以会观察到闪亮的火星。专题讲座四 环境保护与绿色化学[考纲要求] 1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义。2.了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害，树立绿色化学的观念。3.原子经济性的概念和原子利用率的计算。一、环境污染及其防治1．环境污染与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题：是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烷等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等，其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。二是水体污染：是指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。思考：当今环境污染存在以下几方面问题：(用物质化学式或元素名称填写相关原因)(1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。(2)光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。(3)臭氧空洞——主要是氟氯代烷、氮氧化合物等的排放引起的。(4)温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。(5)白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。(6)赤潮——含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。2．环境保护的措施(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。(3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。【例1】 环境问题及解决措施Ⅰ.臭氧层空洞大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O3的分解，反应式如下：NO＋O3―→NO2＋2O；NO2＋O―→NO＋O2。请你写出总的反应式： ______________；其中NO的作用是______________和____________。解析 通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O3O2＋O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。答案 O3O2＋O 还原剂 催化剂Ⅱ. 水源污染(富营养化)(1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是 ( )A．磷是生物所需的营养元素，不必除去B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去C．含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要解析 含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、P等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少，引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。答案 C(2)赤潮我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的，它造成的严重后果是____________________。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为__________________等，使水中含有大量的______________元素对应的离子。为了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含有______________(从下述选项中选)的洗衣粉。A．硅酸钠 B．烷基苯磺酸钠C．三聚磷酸钠 D．蛋白质答案 藻类消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡 滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放 氮、磷 CⅢ. 酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是 ( )A．未经处理的工业废水的任意排放B．大气中二氧化碳含量增多C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体解析 自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。答案 C(2)SO2主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。①若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的SO2，变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？②为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？答案 ①SO2＋H2O＋Na2SO32NaHSO3②CaO(s) ＋SO2(g)CaSO3(s)，2CaSO3(s)＋O2(g)2CaSO4(s)Ⅳ. 光化学烟雾：大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。光化学烟雾中主要含二次污染物，如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。汽车尾气污染：汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和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)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式___________________________。(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，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．戴上呼吸面具答案 (1)2CO＋2NON2＋2CO2 (2)SO2转化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABC二、绿色化学1．绿色化学有关概念(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：a．采用无毒、无害的原料；b．在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；c．产品应该是环境友好的；d．具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。2．原子经济性原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国著名有机化学家B.M.Trost在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B===C)，达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝×100%。经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。【例2】 在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是 ( )解析 根据原子利用率内涵，副产物越少原子利用率越高。C项的副产物为0，则原子利用率为100%，答案为C。也可以分别计算其他方法的原子利用率，再比较。A项原子利用率：×100%≈42.3%；B项原子利用率：×100%≈25.4%；C项原子利用率：×100%＝100%；D项原子利用率：×100%≈23.7%。所以原子利用率大小：C＞A＞B＞D。答案 C【例3】 工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是( )A．C3H83C＋4H2B．C3H8C3H6＋H2C．C3H8＋6H2O3CO2＋10H2D．2H2O2H2↑＋O2↑答案 C【例4】 下列几种生产乙苯()的方法中，原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行) ( )答案 C【例5】 在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有 ( )A．CO和CH3OH B．CO2和H2OC．H2和CO2 D．CH3OH和H2解析 从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。答案 A三、无机非金属材料的应用及环境保护无机化工原理在考查方面的另外一个着力点是以全新的信息考查化学反应原理在合成氨、工业制H2SO4、氯碱工业及无机非金属材料方面的应用。中学化学需要掌握的重要的化工生产原理如下：【例6】 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：(1)简述原料气N2、H2的来源：______________________________________________。(2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是______________________________。A．浓硫酸 B．氯化钙 C．氯化镁 D．生石灰(3)氨气和氧气145 ℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)：4NH3＋5O2??4NO＋6H2OK1＝1×1053(900 ℃)4NH3＋3O2??2N2＋6H2OK2＝1×1067(900 ℃)温度较低时以生成______________为主，温度高于900℃时，NO产率下降的原因：________________。吸收塔中需要补充空气的原因：_____________________________________________________________________。(4)尾气处理时，小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO(NH2)2]反应生成CO2和N2，请写出有关反应的化学方程式：____________________，____________________。解析 硝酸镁是吸水剂，四个选项中各物质都具有吸水性，但只有浓硫酸对产物没有影响，生石灰可与硝酸反应，氯化钙、氯化镁中的Cl－会与H＋结合生成HCl，在加热时易挥发而混在硝酸中。答案 (1)N2来源于空气，H2来源于焦炭与水蒸气的反应(2)A(3)N2 生成NO的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO的产率下降 提高氨气的转化率，进一步与NO反应，尽可能多的生成所需产品(4)NO＋NO2＋H2O===2HNO2 CO(NH2)2＋2HNO2===CO2↑＋2N2↑＋3H2O【例7】 “低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：请回答下列问题：(1)工艺操作①、②分别为____________、____________。(2)工业合成氨的化学方程式为________________________________________。(3)写出生成“产品”的离子方程式：_________________________________________________________。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是________________________________________________________________________________。(5)副产品的化学式为______________________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是______________________。解析 (1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸发分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为CaO，能够循环使用的物质是CO2。答案 (1)将空气液化后蒸发分离出氧气，获得氮气 过滤(2)N2＋3H22NH3(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O===CaCO3↓＋2NH＋SO(4)将湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaO CO2【例8】 Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：(1)排空物质的主要成分为_____________________________________________。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是_______________________________。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_________________________________。Ⅱ.空气中的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：各室中发生的反应如下：氧化室：NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq)＋NO(g)ΔH＝a kJ·mol－1。清除室：NO(g)＋NO2(g)===N2O3(g) ΔH＝b kJ·mol－1；N2O3(g)＋2H2SO4(aq)===2NOHSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝c kJ·mol－1。分解室：4NOHSO4(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4H2SO4(aq)＋4NO2(g) ΔH＝d kJ·mol－1。回答下列问题：(1)物质①和②分别为(写化学式)________、__________。(2)写出SO2、O2和H2O反应生成H2SO4的热化学方程式：______________________。解析 Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要成分为N2、O2。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合，使氮的氧化物与氨气充分反应，从而转化为无毒的N2。(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐，可以作为氮肥。Ⅱ.(1)根据各室中的反应，物质①、②分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。(2)设3个室中发生的4个反应依次为①、②、③、④，根据盖斯定律，反应2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(aq)可以通过①×2＋②×2＋③×2＋④得到，则该反应的ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d)kJ·mol－1。答案 Ⅰ.(1)N2、O2(只填N2也算对)(2)使氨气和污染的空气充分混合(3)用作肥料Ⅱ.(1)NO2 H2SO4(2)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(aq)ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d) kJ·mol－11．(2012·广东理综，7)化学与生活息息相关，下列说法不正确的是 ( )A．用食醋可除去热水壶内壁的水垢B．淀粉、油脂和蛋白质都是高分子化合物C．自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致D．新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮答案 B解析 结合各选项中叙述的物质的组成、结构、性质及反应来分析、解决问题。A项热水壶内壁的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，加入食醋会生成可溶性醋酸钙和醋酸镁；B项淀粉、蛋白质是高分子化合物，油脂不是高分子化合物；C项自行车钢架在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀而生锈；D项新型复合材料具有质量轻、硬度大、耐腐蚀等优点，被广泛应用于手机、电脑等电子产品。2．(2012·四川理综，6)下列关于“化学与健康”的说法不正确的是 ( )A．服用铬含量超标的药用胶囊会对人体健康造成危害B．食用一定量的油脂能促进人体对某些维生素的吸收C．“血液透析”利用了胶体的性质D．光化学烟雾不会引起呼吸道疾病答案 D解析 铬是重金属，铬含量超标的药用胶囊是有毒的，故A正确；有些维生素是脂溶性的，油脂能促进其吸收，故B正确；血液透析是指血液中的一些废物通过半渗透血液透析膜除去，血液透析是一种较安全、易行、应用广泛的血液净化方法之一，故C正确；光化学烟雾是大气中的氮氧化物与碳氢化合物经过紫外线照射发生反应形成的，光化学烟雾的成分非常复杂，具有强氧化性，刺激人的眼睛和呼吸道黏膜，伤害植物叶子，加速橡胶老化，并使大气能见度降低，故D错。3．(2011·天津理综，1)化学在人类生活中扮演着重要角色，以下应用正确的是( )A．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅土吸收水果释放的乙烯，可达到水果保鲜的目的B．为改善食物的色、香、味并防止变质，可在其中加入大量食品添加剂C．使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题D．天然药物无任何毒副作用，可长期服用答案 A解析 A项硅土的表面积较大，具有较强的吸附能力，可以吸附乙烯，高锰酸钾溶液可将乙烯氧化；B项使用食品添加剂时，要严格控制其用量，如大量使用防腐剂NaNO2可引起中毒；C项水体中的N、P元素均可引起水体富营养化；D项天然药物也有一定的毒副作用，要遵照医嘱合理使用。4．(2011·重庆理综，6)“化学，让生活更美好”，下列叙述不能直接体现这一主旨的是( )A．风力发电，让能源更清洁B．合成光纤，让通讯更快捷C．合成药物，让人类更健康D．环保涂料，让环境更宜居答案 A解析 风力发电是利用自然界中的动能，属于物理变化，与化学无关，因此A项不能直接体现题给主旨；合成光纤、合成药物、环保涂料确实体现了“化学，让生活更美好”的主旨。5．(2011·福建理综，6)下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是 ( )A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一C．节能减排符合低碳经济的要求D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺答案 A解析 造成温室效应的气体包含CO2和CH4，但不包含N2。6．(2011·四川理综，6)下列“化学与生活”的说法不正确的是 ( )A．硫酸钡可用于钡餐透视B．盐卤可用于制豆腐C．明矾可用于水的消毒，杀菌D．醋可用于除去暖水瓶中的水垢答案 C解析 硫酸钡难溶于水，不溶于酸，医疗上常用于钡餐透视，A正确；盐卤中的电解质可以使豆浆(胶体)中胶粒聚沉，B正确；明矾可用于净水，但不能用于水的消毒、杀菌，C错误；水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，故用醋可以除去暖水瓶中的水垢，D正确。7．(2011·江苏，1)化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列措施有利于节能减排、保护环境的是 ( )①加快化石燃料的开采与使用；②研发易降解的生物农药；③应用高效洁净的能源转化技术；④田间焚烧秸秆；⑤推广使用节能环保材料。A．①③⑤ B．②③⑤C．①②④ D．②④⑤答案 B解析 研发易降解的生物农药、应用高效洁净的能源转化技术、推广使用节能环保材料均有利于节能减排、保护环境。8．(2012·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是 ( )A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用答案 D解析 化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境，影响人体健康，不能大量使用，A错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。9．(2012·江苏，1)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是 ( )A．改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放B．开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用C．研发可降解高分子材料，减少“白色污染”D．过度开采矿物资源，促进地方经济发展答案 D解析 可持续发展是一种注重长远发展的经济模式，充分、合理利用资源、减少污染等方面都是可持续发展的内容。10．(2012·海南，1)化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是 ( )A．CO2属于大气污染物B．酸雨是pH小于7的雨水C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧答案 D解析 CO2是大气的组成成分，不属于大气污染物，A选项错；酸雨是指pH小于5.6的雨水，B选项错；CO2不会导致酸雨，NO2或SO2都会导致酸雨，C选项错；CO2是温室气体，其含量的增加会导致温室效应加剧，故D选项正确。11．[2012·四川理综，29(1)(2)]直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在下图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题：(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有__________(填写字母编号)。A．温室效应 B．酸雨C．粉尘污染 D．水体富营养化(2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为__________。②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为____________________________________________________________________。答案 (1)ABC (2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙)②Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4解析 (1)煤燃烧产生的烟气中含有的粉尘会造成粉尘污染，含有的二氧化硫(与空气接触可产生三氧化硫)会造成酸雨，二氧化碳可以造成温室效应，故应选A、B、C。(2)①因CO2＋CaCO3＋H2O===Ca(HCO3)2，故二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为Ca(HCO3)2；②1 mol Ca(HSO3)2被氧气氧化肯定生成1 mol CaSO4，根据S元素守恒，还要有H2SO4生成，故反应方程式为Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4。排查落实练七 碳、硅、氯一、重要方程式的书写1．碳、硅及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。①Si和NaOH溶液的反应Si＋2OH－＋2H2O===SiO＋2H2↑②SiO2和NaOH溶液的反应SiO2＋2OH－===SiO＋H2O③SiO2和C的反应SiO2＋2CSi＋2CO↑④向Na2SiO3溶液中通入过量CO2气体SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO⑤Si和氢氟酸的反应Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑⑥Mg在CO2中燃烧2Mg＋CO22MgO＋C⑦向苯酚钠溶液中通入少量CO2气体O－＋CO2＋H2O―→OH＋HCO⑧向澄清石灰水中通入少量CO2气体Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O⑨向澄清石灰水中通入过量CO2气体OH－＋CO2===HCO⑩除去CO2中的COCO＋CuOCO2＋Cu Na2CO3和SiO2的反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaO和MgCl2溶液的反应CaO＋Mg2＋＋H2O===Mg(OH)2↓＋Ca2＋2．氯气及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。①Cl2和H2O的反应Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO②Cl2和NaOH的反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O③Cl2和石灰乳的反应2Cl2＋2Ca(OH)2===2Ca2＋＋2Cl－＋2ClO－＋2H2O④把Cl2通入到Na2SO3溶液中Cl2＋SO＋H2O===SO＋2H＋＋2Cl－⑤将Cl2和SO2混合通入H2OSO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO⑥将Cl2通入到氢硫酸溶液中Cl2＋H2S===S↓＋2H＋＋2Cl－⑦将浓盐酸和MnO2混合加热MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O⑧电解饱和食盐水2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－⑨将浓盐酸与漂白液混合Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O⑩将浓盐酸与KClO3溶液混合6H＋＋5Cl－＋ClO===3Cl2↑＋3H2O 向KMnO4固体滴加浓盐酸2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O 向漂白粉溶液中通入少量CO2气体Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 向漂白粉溶液中通入少量SO2气体Ca2＋＋3ClO－＋SO2＋H2O===CaSO4↓＋Cl－＋2HClO 向漂白粉溶液中通入过量SO2气体Ca2＋＋2ClO－＋2SO2＋2H2O===CaSO4↓＋2Cl－＋SO＋4H＋二、值得强化记忆的实验现象1．向澄清石灰水中通入CO2气体至过量，其现象是先有白色沉淀生成，继续通入CO2时，白色沉淀溶解。2．将点燃的Mg条伸入盛有CO2的集气瓶中，有什么现象？答案 剧烈燃烧，有黑色物质附着在集气瓶内壁上，瓶底还有白色物质生成。3．向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸，其现象是有白色胶状沉淀生成。4．H2在Cl2中燃烧现象H2在Cl2中安静地燃烧，产生苍白色的火焰，在瓶口有白雾形成。5．强光照射H2和Cl2的混合气体，现象是迅速反应，发生爆炸。6．Cu在Cl2中燃烧现象Cu在Cl2中剧烈燃烧，产生棕黄色的烟，加水后，生成蓝色溶液。7．将Cl2通入KI溶液中，再加入CCl4，其现象为溶液分层，上层无色，下层呈紫红色。8．Fe在Cl2中的现象剧烈燃烧，有大量棕红色的烟。9．实验室中保存液溴，通常加入少量水液封，试剂瓶中呈现三种颜色，从上到下分别是上层为红棕色的溴蒸气，中层为橙红色的溴水，下层为深红棕色的液溴。三、简答类语言规范再落实1．纯碱中通常含有NaCl，检验其中Cl－的操作及现象是取少量纯碱样品于试管中，加入过量稀HNO3，产生大量气泡，再加入AgNO3溶液，产生白色沉淀。2．闻Cl2的操作方法用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量的Cl2飘进鼻孔。3．实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用带橡胶塞而不用带玻璃塞的磨口瓶，为什么？答案 NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，Na2SiO3有较强的黏性，若用玻璃塞，会使瓶口黏结而影响使用。4．实验室用塑料瓶盛放氢氟酸而不用玻璃瓶的原因是玻璃中的SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4气体。5．为什么干燥的氯气没有漂白性，而潮湿的氯气具有漂白性？答案 干燥氯气中只有Cl2，Cl2没有漂白性；潮湿氯气中含有HClO，HClO具有漂白性。6．向氯水中滴加石蕊试液先变红后褪色，原因是氯水中含有盐酸、次氯酸，呈酸性使石蕊试液变红，次氯酸又具有强氧化性，使红色褪去。7．漂白粉、漂粉精为什么要密封包装，避光、隔潮存放？答案 因为漂白粉、漂粉精在空气中久置因发生下述反应而失效：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。8．向新制饱和氯水中分别加入CaCO3固体、Na2CO3固体、NaHCO3固体、NaOH固体、NaClO固体、稀盐酸，HClO的浓度怎样变化？为什么？(已知：酸性HCl>H2CO3>HClO>HCO)答案 Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO ①HClO??H＋＋ClO－ ②①加入CaCO3固体、NaHCO3固体，平衡①右移，c(HClO)增大。②加入Na2CO3固体、NaOH固体，HClO均反应，c(HClO)减小。③加入NaClO固体，使平衡②左移，c(HClO)增大。④加入稀盐酸，使平衡①左移，c(HClO)减小。9．为什么可用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，用排饱和食盐水法收集Cl2 答案 HCl气体极易溶于水，氯水中存在化学平衡：Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中c(Cl－)较大，使平衡左移，减少Cl2的溶解。10．实验室利用4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O制备Cl2。(1)含有4 mol HCl的浓盐酸与足量MnO2反应。(2)足量的浓盐酸与1 mol MnO2反应。两者产生的Cl2一样多吗？为什么？答案 两者产生的气体不一样多，后者产生气体多，因为必须是浓盐酸才能和MnO2反应产生Cl2，前者随着反应的进行，浓盐酸变稀，反应停止，产生的Cl2小于1 mol，而后者1 mol MnO2可以完全反应，产生的Cl2等于1 mol。11．将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3·H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适？否(填“是”或“否”)，并说明理由KI3·H2O受热条件下产生KI和I2，KI被氧气氧化，I2易升华。12．实验室中盛放氯水、液溴、碘的试剂瓶用玻璃塞而不用橡胶塞的原因是氯水、液溴、碘都能腐蚀橡胶。大题冲关滚动练之四——无机框图题1．从物质A的水溶液出发，有如图所示的一系列变化(参加反应或反应生成的H2O没有表示出来)。试完成下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A________，E________，X________，Y________。(2)写出步骤①②发生反应的离子方程式：①_____________________________________________________________________；②_____________________________________________________________________。答案 (1)Na2S2O3 FeS HCl C6H5OH(2)①S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O②2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋解析 分析“H＋Cl2―→W紫色溶液”，可知“H＋Cl2―→W”为化合反应，并且考虑到三价铁离子遇苯酚溶液显紫色。联想到常见的反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，可知H为FeCl2，W为FeCl3，Y为苯酚。由G＋W(FeCl3)―→B(淡黄色固体)＋X＋H(FeCl2)知，G为还原剂，固体B为反应后的生成物，可联想到H2S与FeCl3的反应，从而断定G为H2S，B为S，X为HCl。“B＋FEH(FeCl2)＋G(H2S)”中的F为Fe，E为FeS。“A＋X(HCl)―→B＋C(气体)＋D”中的A为Na2S2O3，C为SO2，D为NaCl。反应①的离子方程式为S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，反应②的离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。2．物质A～G是中学化学中常见的物质，这些物质有如图所示的转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A、B、F含有一种相同的元素，C、D、G含有一种相同的元素，F具有磁性，G为黑色非金属单质。(1)物质A溶解于盐酸，然后加入KSCN溶液，溶液不变色，再滴加几滴氯水，溶液变为血红色，由此推知A的化学式为__________。(2)反应③的化学方程式是______________________________________________。(3)写出下列物质的化学式：E__________、F__________。(4)若C是一种气体，在温度为1 100 ℃的某固定容积的密闭容器中发生反应：A(s)＋C(g)??B(s)＋D(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，该温度下平衡常数K＝0.263。若生成1 mol B，则吸收的热量________(选填“大于”、“等于”或“小于”)a kJ；若加入过量的A，则C的转化率________(选填“升高”、“不变”或“降低”)；若容器内压强不再随时间变化，则该反应__________(选填“达到”、“未达到”或“不一定达到”)化学平衡状态；该反应达到化学平衡状态时，若c(C)＝0.100 mol·L－1，则c(D)＝________mol·L－1。答案 (1)FeO (2)CO2＋2MgC＋2MgO (3)O2 Fe3O4 (4)等于 不变 不一定达到 0.026 3解析 由G为黑色非金属单质可判断反应③为Mg在点燃的条件下与CO2的反应，因此D、G分别为CO2和单质碳。E与单质碳反应生成CO2，则E为氧气，由F具有磁性知F为Fe3O4，进而推知B为Fe，结合(1)中信息知A为FeO。(4)根据上述推断可知反应A(s)＋C(g)??B(s)＋D(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)就是FeO(s)＋CO(g)??Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)。A为固体FeO，加入该物质对平衡的移动没有影响，不会提高CO的转化率；上述反应是一个反应前后气体分子数不变的反应，因此容器内压强自始至终是一个恒量，故压强不变不能作为达到化学平衡状态的判断标准；若c(CO)＝0.100 mol·L－1，根据K＝0.263可计算c(CO2)＝K×c(CO)＝0.026 3 mol·L－1。技巧点拨 解答框图推断题要注意选好突破口，本题的突破口比较分散，一是反应③中的反应物“Mg”及生成物G的性质，二是(1)中的反应现象，三是F具有磁性。3．实验室中有6瓶失去标签的白色固体：纯碱、氢氧化镁、氯化钡、硫酸铝、硫酸氢钠、氯化钾。除蒸馏水、试管和胶头滴管外，无其他任何试剂和仪器。某学生通过以下实验步骤即可鉴别它们。请填写下列空白：(1)各取适量固体于6支试管中，分别加入适量蒸馏水，有一支试管中的现象和其他5支明显不同，此试管中的现象是_____________________________________________________________________，据此现象鉴别出的一种物质是__________。(2)分别将所剩5种溶液依次编号为A、B、C、D、E，然后进行两两混合。观察到C没有出现任何现象；D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀；B和E混合时既有白色沉淀产生，又有无色气体放出。据此可推断出：①A、C、D三种物质的化学式依次是________________________________________。②B、E两者中有一种可与A反应，它与足量A反应的离子方程式为________________________________________________________________________。③在两两混合时，能最终确定B、E成分的实验现象及结论是__________________。(3)上述物质溶于水抑制水的电离，且溶液显酸性的物质的化学式为________，其溶液显酸性的原因是_____________________________________________________。答案 (1)白色固体不溶于水 Mg(OH)2(2)①NaHSO4、KCl、BaCl2 ②CO＋2H＋===H2O＋CO2↑③B、E两溶液，与A溶液混合时产生气体的是纯碱，否则是硫酸铝(3)NaHSO4 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，所产生的H＋抑制水的电离解析 根据(1)可知，只有氢氧化镁不溶于水，由此可以鉴别出氢氧化镁固体。再由(2)中实验观察到C没有出现任何现象推出C为KCl；由D分别和A、B、E混合时均产生了白色沉淀推出D为BaCl2；由B和E混合时既有白色沉淀产生，又有无色气体放出，推出A为NaHSO4。则B、E是剩下的两种物质。4．如图表示各物质之间的转化关系。已知D、E、Z是中学化学常见的单质，其他都是化合物。Z、Y是氯碱工业的产品。D元素的原子最外层电子数与电子层数相等，且D的硫酸盐可作净水剂。E为日常生活中应用最广泛的金属。除反应①外，其他反应均在水溶液中进行。请回答下列问题。(1)写出下列物质的化学式：B____________、G_______________________、Y______________。(2)在电镀工业中，若将E作为待镀金属，铜为镀层金属，则E是__________极，请写出在此电极上发生的电极反应式：_______________________________________________________________________。(3)写出反应①的化学方程式_____________________________________________。(4)A溶液与NaOH溶液混合可形成沉淀，某温度下此沉淀的Ksp＝2.097×10－39。将0.01 mol·L－1的A溶液与0.001 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，你认为能否形成沉淀________(填“能”或“不能”)，请通过计算说明________________________。答案 (1)FeCl2 NaAlO2 NaOH(2)阴 Cu2＋＋2e－===Cu(3)3FeO＋2AlAl2O3＋3Fe(4)能 c(Fe3＋)·c3(OH－)＝(×0.01)×(×0.001)3＝6.25×10－13>2.097×10－39，能生成Fe(OH)3沉淀解析 (1)由题干信息和框图转化关系得，D、E、Z分别为Al、Fe、Cl2，X、Y分别为HCl、NaOH，则A、B、C、F、G、M分别为FeCl3、FeCl2、FeO、Al2O3、NaAlO2和Al(OH)3(或AlCl3)。(2)电镀过程中，镀层金属为阳极，镀件为阴极，金属阳离子在阴极得到电子发生还原反应转化成金属单质。(3)反应①为3FeO＋2AlAl2O3＋3Fe。(4)沉淀为Fe(OH)3，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝(×0.01)×(×0.001)3＝6.25×10－13>2.097×10－39，能生成Fe(OH)3沉淀。技巧点拨 无机框图推断题综合性强，涉及面广，所以要理清思路，可以根据以下步骤分析题目：审题→挖掘、筛选信息→联系已学知识→寻找突破点→推理判断→得出结论→正向求证。找准突破点是解无机框图推断题的关键，也是基本方法。5．已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常情况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。请填空：(1)H的名称是__________。(2)E的两种用途是__________、__________。(3)反应③的化学方程式是_______________________________________________。(4)反应④的离子方程式是_______________________________________________。答案 (1)一氧化碳(2)生产玻璃 制粗硅(其他合理答案均可)(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(4)SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO解析 本题的题眼是“化合物C是一种形成酸雨的大气污染物”，结合C的形成是A与浓硫酸反应的产物，可以确定C是SO2；“B、C、H在通常情况下为气体”说明A与浓硫酸反应同时产生了两种气体，故A是非金属单质，且A在高温下能置换出G和“A、G为同一主族元素的单质”，符合条件的只有碳元素和硅元素，故A为碳单质、G为硅单质、B为CO2；进一步分析知E为SiO2、H为CO、F为Na2SiO3、D为H2SiO3。6．有关物质存在如图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质，G为紫黑色固体单质。实验室中，常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H。请回答下列问题：(1)反应①的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________。(2)反应②的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式：_________________________________________________________________________________________________。(4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀，此沉淀的Ksp＝7.0×10－9。将等体积的D溶液与Pb(NO3)2溶液混合，若D的浓度为1×10－2 mol·L－1，则生成沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为______________。答案 (1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2 ＋Cl2↑＋2H2O(2)6I－＋ ClO＋ 6H＋===3I2＋Cl－＋ 3H2O(3)2H2O22H2O ＋ O2↑(也可用高锰酸钾加热分解)(4) 5.6×10－4 mol·L－1解析 G为紫黑色固体单质，一般可预测为碘单质，可推得C物质为氯气，则A为浓盐酸、B为二氧化锰；E在二氧化锰的催化下制取H，则E为氯酸钾、H为氧气、F为氯化钾；于是D一定为碘化钾。规范指导 (1)注意按正确的化学用语答题，如“离子方程式”与“化学方程式”，“元素名称”与“元素符号”等；(2)所求得的Pb(NO3)2溶液的浓度不要漏单位！专题讲座三 气体的实验室制备、净化和收集1．气体制备实验的基本过程(1)气体制备实验装置一般包含以下几部分(2)气体制备的一般实验操作步骤①组装(从下到上，从左到右)；②检验装置的气密性；③加入药品；④排尽装置内的空气；⑤验纯；⑥反应；⑦拆除装置。2．气体发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：(1)固体＋固体气体发生装置：制备气体：O2、NH3、CH4等注意事项：①试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流，而使试管破裂。②铁夹应夹在距试管口1/3处。③固体药品应平铺在试管底部。④胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。⑤如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。(2)固体＋液体或液体＋液体气体发生装置：制备气体：Cl2、C2H4等注意事项：①烧瓶应固定在铁架台上。②先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。③分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔。④对烧瓶加热时要垫上石棉网。(3)固体＋液体(不加热)―→气体发生装置：制备气体：H2、CO2、NO2、SO2、NO等注意事项：①块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体，可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。②简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封作用而无法使用。③加入块状固体药品的大小要适宜。④加入液体的量要适当。⑤最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。⑥在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。3．气体的除杂方法除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。除杂原则：(1)不损失主体气体，(2)不引入新的杂质气体，(3)在密闭装置内进行，(4)先除易除的气体。一般可从以下几个方面考虑：①易溶于水的杂质可用水吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用干燥剂吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。【例1】 为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质气体)(1)含有HCl杂质的气体①CO2(HCl)：_____________________________________________________；②SO2(HCl)：_____________________________________________________；③Cl2(HCl)：______________________________________________________。(2)中性气体中含有酸性杂质气体①O2(Cl2)：_______________________________________________________；②CO(CO2)：_____________________________________________________；③NO(NO2)：____________________________________________________。(3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体CO2(SO2)：______________________________________________________。(4)含有O2杂质的气体①CO2(O2)：______________________________________________________；②N2(O2)：_______________________________________________________。(5)HCl(Cl2)：______________________________________________________。答案 (1)①饱和NaHCO3溶液 ②饱和NaHSO3溶液③饱和食盐水(2)①NaOH溶液 ②NaOH溶液 ③H2O(3)饱和NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液(4)①灼热Cu ②灼热Cu(5)CCl44．气体净化与干燥的先后顺序(1)若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。其原因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。(2)若采用加热除杂，则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管破裂。【例2】 为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装入 ( )①饱和NaHCO3溶液；无水CaCl2固体②饱和NaHCO3溶液；浓硫酸③浓硫酸；饱和NaHCO3溶液④饱和Na2CO3溶液；稀硫酸A．①② B．③④ C．①③ D．②④解析 用大理石和盐酸反应制得的CO2中，含有少量HCl，可用饱和NaHCO3溶液除去；干燥CO2可用浓硫酸或无水CaCl2固体作干燥剂。注意：应先净化，后干燥。答案 A5．气体的干燥(1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。①酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。思考：下列气体中不能被浓H2SO4干燥的是哪些？为什么？NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2答案 NH3因为显碱性而不能被浓H2SO4干燥，H2S因为有强还原性而不能被浓H2SO4干燥。②碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2、CO2、HCl等。③中性干燥剂，如无水CaCl2。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合反应而不能使用，其反应方程式为CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。(2)气体干燥净化装置类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热装置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ常见干燥剂 浓H2SO4(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 除杂试剂Cu、CuO、Mg当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉或Mg粉。6．气体的收集收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例)排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO排空气法 向上排空气法 密度大于空气 Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法 密度小于空气 H2、NH37．尾气的吸收(1)用水吸收的是HCl、NH3(注意防倒吸)。(2)用烧碱溶液吸收的是Cl2、SO2、NO2、H2S等。(3)用燃烧的酒精灯点燃可除去的是CO。1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是 ( )答案 D2．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中盛石蕊试液，则C中溶液先变红后褪色答案 B解析 浓盐酸和MnO2在加热时才能反应，A错；Al(OH)3不能溶于弱碱(氨水)，C错；SO2只能使紫色石蕊试液变红，D错。3．有关图示装置的叙述不正确的是 ( )A．装置①可用于吸收实验中多余的SO2B．装置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等C．装置③中X为苯，可用于吸收氨气或氯化氢D．装置④可用于收集NH3，并吸收多余的NH3答案 C解析 SO2和NaOH溶液会发生反应，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A选项正确；装置②中如果气体从长导管通入，只能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时可以收集Cl2、NO2等；如果从短导管通入，只能收集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时可以收集H2、NH3等，B选项正确；装置③中如果X为苯，因为苯的密度比水的小，故苯应该在上层，C选项错误；装置④中先用盛有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气，然后用排空气法收集NH3，最后用防倒吸的装置吸收多余的NH3，故D选项正确。4．表中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂，可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是 ( )编号 气体 a b cA NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰B SO2 70%浓H2SO4 Na2SO3固体 98%浓H2SO4C NO 稀HNO3 铜屑 H2OD NO2 浓HNO3 铜屑 NaOH溶液答案 B解析 选项A，因NH3的密度比空气的小，不能用图示装置收集；选项B，Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2，SO2中所含的H2O杂质用98%浓H2SO4除去，收集装置合理；选项C，不能用图示装置收集NO；选项D，NO2被NaOH溶液吸收，收集不到NO2。5．某课外活动小组用图中的仪器和药品组装一套实验装置制取干燥的CO，用CO还原Fe2O3粉末制取还原铁粉。(制取CO的原理为H2C2O4CO2↑＋CO↑＋H2O)序号 仪器及药品 序号 仪器及药品A BC DE(1)如果所制气体流向为从左向右时，上述组装的实验装置从左向右的连接顺序(填仪器序号)是______→______→______→______→______。(2)正确的操作第一步应是__________；最后一步应是熄灭________处的酒精灯。(3)装置B的作用是________________________；装置E的作用是________________。答案 (1)A E C D B(2)连接好装置并检查装置的气密性 A(3)检验D中生成的CO2 除去CO中的CO2解析 (1)先通过装置A制备CO，但其中含有CO2杂质，可用装置E中的NaOH溶液除去，然后用浓硫酸除去CO中的水蒸气，干燥纯净的CO在装置D中还原氧化铁，最后用装置B中的澄清石灰水检验D中生成的CO2。(2)气体制备和性质实验中必须检查装置的气密性。对于A、D两处的酒精灯，应最后撤掉A处的酒精灯，防止还原出的Fe再被氧化，并防止出现倒吸现象。(3)装置B中盛装澄清石灰水，检验D中生成的二氧化碳气体；装置E中盛装的NaOH溶液用来除去CO中的二氧化碳。第3讲 硫及其化合物[考纲要求]1.了解硫及其重要化合物的主要化学性质及应用。2.了解硫及其重要化合物对环境质量的影响。考点一 硫单质的主要性质及应用1．硫元素的存在形态形态—2．硫单质的物理性质俗称 颜色状态 溶解性水 酒精 CS2硫黄 黄色晶体 不溶 微溶 易溶3.从化合价的角度认识硫单质的化学性质深度思考1．如何洗涤附着在试管内壁上的硫？答案 硫单质易溶于CS2且可以与热的强碱液反应：3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。所以当试管壁上沾有单质硫时，可用CS2或热强碱液洗涤。2．哪些事实能说明硫的氧化性比Cl2的氧化性弱？答案 ①与Fe反应，产物中Fe的价态不同：Fe＋SFeS(Fe为＋2价)，2Fe＋3Cl22FeCl3(Fe为＋3价)。②利用置换反应：H2S＋Cl2===S↓＋2HCl。考点二 硫的氧化物——SO2和SO31．二氧化硫(SO2)(1)物理性质颜色 气味 毒性 密度 溶解性无色 有刺激性气味 有毒 比空气大 易溶于水(2)化学性质按要求完成下列方程式：特别提醒 中学常见的四大还原性离子还原性：S2－>SO>I－>Fe2＋(1)易被空气中的O2氧化而变质。(2)易被KMnO4(H＋)、HNO3、溴水、氯水、Fe3＋(不氧化Fe2＋)、漂白粉溶液等氧化。(3)SO2、H2SO3、Na2SO3均有强还原性，且还原性：SO>H2SO3>SO2。(4)同理：H2S、S2－、HS－均有强还原性。2．三氧化硫(SO3)SO3在标准状况下为无色、针状晶体，能与水反应：SO3＋H2O===H2SO4，放出大量的热，SO3是酸性氧化物，它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。3．硫的氧化物的污染与治理(1)来源：含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。(2)危害：危害人体健康，形成酸雨(pH小于5.6)。(3)治理：燃煤脱硫，改进燃烧技术。(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个：途径1：空气中飘尘的催化作用，使2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4。途径2：SO2＋H2O??H2SO3、，2H2SO3＋O2===2H2SO4。深度思考1．将SO2分别通入下表所列的溶液中，填写有关问题。反应物 溴水 酸性KMnO4溶液 氢硫酸(H2S溶液) 滴有酚酞的NaOH溶液 石蕊试液 品红溶液反应现象 褪色 褪色 有淡黄色沉淀生成 褪色 变红 褪色SO2的性质 还原性 还原性 氧化性 酸性 酸性 漂白性解析 (1)SO2可使品红或某些有机色质褪色，发生的是化合反应，并且生成的无色化合物不稳定，易分解。(2)SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色，是因为SO2是酸性氧化物；SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，是利用SO2的还原性。2．在BaCl2溶液中通入SO2气体，未见沉淀生成，若先通入下列气体中的一种，再通入SO2；或者向通入SO2气体的BaCl2溶液中加入下列物质，可以看到沉淀的有________(填序号)。①Cl2、②NH3、③HCl、④NO2、⑤CO2、⑥H2S、⑦HNO3、⑧NaOH、⑨FeCl3溶液、⑩NaClO溶液答案 ①②④⑥⑦⑧⑨⑩解析 往BaCl2溶液中通入SO2气体，不发生反应，所以无沉淀产生，根据物质的性质，将所给物质可分为以下几种情况：(1)具有氧化性的有：①④⑦⑨⑩，因SO2气体和亚硫酸具有较强的还原性，被以上物质氧化得H2SO4，H2SO4与BaCl2反应，生成BaSO4沉淀。(2)具有碱性的有：②⑧，因SO2和H2SO3能与碱反应生成SO，SO与Ba2＋结合生成BaSO3沉淀。(3)具有较强还原性的是⑥，因SO2和H2SO3具有氧化性，溶液中的SO2和H2SO3与H2S反应生成淡黄色沉淀。(4)HCl、CO2不与溶液中BaCl2、SO2、H2SO3反应，仍看不到沉淀。题组一 CO2与SO2的检测1．下列溶液能够区别SO2和CO2气体的是 ( )①澄清的石灰水 ②H2S溶液 ③酸性KMnO4溶液④氯水 ⑤品红溶液A．①②③ B．②③④C．除①以外 D．全部答案 C解析 SO2和CO2都属于酸性氧化物，它们都能与石灰水反应生成不溶性的盐，所以不能利用这一性质来区别SO2和CO2。SO2具有氧化性，能将H2S溶液氧化生成单质硫(有淡黄色沉淀生成)；SO2也具有还原性，能被酸性KMnO4溶液和氯水氧化(溶液褪色)；SO2还具有漂白性，能使品红溶液褪色。而CO2没有这些性质。所以可以用②、③、④、⑤来区别SO2和CO2。2.右图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图，按要求回答下列问题。(1)B中加入的试剂是__________，作用是________________。(2)C中加入的试剂是__________，作用是________________。(3)D中加入的试剂是__________，作用是_______________________________。(4)实验时，C中应观察到的现象是_______________________________________。解题指导 一定要理解题意是检验气体成分，检验二氧化硫用品红溶液，吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液，检验二氧化碳用澄清石灰水；在检验二氧化碳之前，必须除尽二氧化硫，因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，但不能褪成无色，若褪成无色不能证明二氧化硫已除尽。答案 (1)品红溶液 检验SO2(2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽(3)澄清石灰水 检验CO2(4)酸性KMnO4溶液的颜色不褪尽(或不褪色，或不褪成无色)3．下列实验中能证明某气体为SO2的是 ( )①使澄清石灰水变浑浊 ②使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③使品红溶液褪色 ④通入足量NaOH溶液中，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸 ⑤通入溴水中，能使溴水褪色，再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生A．都能证明 B．都不能证明C．③④⑤均能证明 D．只有⑤能证明答案 D解析 CO2也能产生①④中的实验现象，酸性气体一般都能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，氯气也能使品红溶液褪色。实验⑤说明气体有还原性，结合后续实验现象说明该气体是SO2。检验SO2和CO2同时存在的一般流程SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程为流程设计 检验SO2 除去SO2 检验SO2是否除尽 检验CO2选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清的石灰水预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊注意 有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。(如本题组的2题C装置的作用)题组二 SO2的漂白原理4．下列物质都具有漂白性，其中漂白原理和其他几种不同的是 ( )A．SO2 B．H2O2 C．O3 D．HClO答案 A解析 SO2的漂白是由于它能与某些有色物质生成不稳定的无色物质，其他均为氧化漂白。5．下列说法正确的是 ( )A．因为SO2具有漂白性，所以它能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊试液褪色B．能使品红溶液褪色的物质不一定是SO2C．SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色，且原理相同D．等物质的量的SO2和Cl2混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中，漂白效果更好答案 B解析 A项中SO2使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，能使品红溶液褪色是因为SO2具有漂白性，SO2不能使石蕊试液褪色；能使品红溶液褪色的物质很多，不仅仅是SO2；C项的这些漂白剂的漂白原理不都相同；SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。6．已知有机色质的发色官能团可以被氧化或发生加成反应生成无色物质。(1)为了探索比较SO2和Cl2的漂白原理，甲同学做了如下对比实验：a．将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通到干燥的品红试纸上，发现红色试纸均不褪色；b．将SO2和Cl2分别通入品红溶液中，发现品红溶液均褪色；c．加热b中漂白后的溶液，发现前者恢复红色，并产生刺激性气味的气体，后者无明显现象；d．将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊试液中，发现前者只变红，不褪色，后者先变红，后褪色。请根据甲同学的实验事实，简要说明SO2与Cl2漂白原理的相同与不同之处。①相同之处：SO2和Cl2本身都没有漂白性，起漂白作用的分别是其与水反应后的产物________和________。②不同之处：H2SO3只能与某些有机色质发生______反应，生成不稳定的无色物质，产物受热分解再放出SO2，是非氧化还原反应。HClO能与很多有机色质发生________反应，生成物较稳定。(2)乙同学为了探索对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小，将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应，至完全褪色时，发现消耗三种漂白剂的物质的量相同，但褪色时间O3最短，H2O2次之，Cl2最长。③消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是：每摩尔物质__________相等。④O3漂白速度较H2O2快的主要原因是___________________________________；Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是____________________________________。(3)丙同学为了比较H2O2和NaClO的氧化性强弱，将两者混合，观察到产生大量无色无味气体。⑤丙同学认为，发生反应的离子方程式为__________________________________，由此确认NaClO的氧化性强于H2O2；丁同学认为产生气体也可能是H2O2分解的原因，建议丙同学进一步补充实验来确认。补充实验需要的试剂是__________________和____________________。答案 ①H2SO3 HClO ②加合或化合 氧化还原 ③得电子数 ④氧化性O3>H2O2 Cl2与H2O反应生成HClO浓度较小 ⑤H2O2＋ClO－===Cl－＋H2O＋O2↑ AgNO3溶液 稀HNO3 1.二氧化硫的复习方法在复习二氧化硫的性质时，要从以下几个角度复习：(1)属性，属于酸性氧化物，所以具有酸性氧化物的性质，可类比CO2气体的化学性质，但应注意与CO2的区别；(2)价态，二氧化硫中的硫为＋4价，处于中间价态，所以既能升，也能降，既具有氧化性，也具有还原性，但主要表现还原性；(3)特性，漂白性。2．SO2的鉴别(1)利用物理性质鉴别气味：用标准的闻气体气味法。SO2有刺激性气味。(2)利用化学性质鉴别①氧化性：与硫化氢气体混合，有淡黄色固体生成。②还原性：将气体通入稀氯水中，使氯水褪色；将气体通入稀溴水中，溴水褪色；将气体通入酸性高锰酸钾溶液中，酸性高锰酸钾溶液褪色；将气体通入氯化铁溶液中，氯化铁溶液由黄色变成浅绿色；将气体通入硝酸钡溶液中，产生沉淀。(3)漂白性将气体通入品红溶液中，能使品红溶液褪色，然后加热褪色的溶液，颜色又恢复。3．常见的能用于漂白的物质的比较用于漂白的物质 实际参与漂白的物质 漂白原理 变化类别 漂白特点 能漂白的物质活性炭 活性炭 吸附漂白 物理变化 物理漂白不可逆 一般用于溶液漂白氯气 次氯酸 利用次氯酸的强氧化性进行漂白 化学变化 氧化还原漂白，不可逆 可以漂白所有有机色质次氯酸盐次氯酸过氧化钠 过氧化氢 过氧化氢的强氧化性 化学变化 氧化还原漂白，不可逆 可以漂白所有有机色质过氧化氢二氧化硫 二氧化硫 二氧化硫与有色物质化合生成不稳定的无色物质 化学变化 非氧化还原漂白，可逆 具有选择性，如品红、棉、麻、草等题组三 含硫化合物对环境的污染及治理7．(2012·北京理综，25节选)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应：______________________________________________________________________________________________。(2)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___________________________________________________。(3)吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO)∶n(HSO)变化关系如下表：n(SO)∶n(HSO) 91∶9 1∶1 9∶91pH 8.2 7.2 6.2由上表判断，NaHSO3溶液显________性，用化学平衡原理解释：_______________。答案 (1)SO2＋H2O??H2SO3、2H2SO3＋O22H2SO4(2)2OH－＋SO2===H2O＋SO (3)酸 HSO存在：HSO??H＋＋SO和HSO＋H2O??H2SO3＋OH－，HSO的电离程度强于水解程度解析 (1)SO2和H2O发生反应生成H2SO3，H2SO3被O2氧化为H2SO4。(2)书写离子方程式时，氧化物应写成化学式形式，SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO3的离子方程式为2OH－＋SO2===H2O＋SO。(3)由于HSO在溶液中既能电离又能发生水解，而HSO的电离程度大于HSO的水解程度，故NaHSO3溶液显酸性。8．某研究性学习小组计划研究当地酸雨的形成过程，于是取来雨水作水样进行测定，随时间的推移，多次测定该样品的pH，得到如下数据：时间(h) 开始 8 16 24 32 40 48pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0(1)雨水样品放置时pH变化的主要原因为___________________________________(用化学方程式表示)。由此可以得出酸雨的形成过程可能是__________________。如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是____________________________________________________，二氧化硫表现________性。(2)下面是酸雨给人类造成的危害，其中不正确的是 ( )A．腐蚀建筑物、雕塑等 B．污染水源C．改良碱性土壤 D．损害庄稼(3)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是 ( )①少用煤作燃料 ②把工厂的烟囱造高 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．②③④⑤C．①③⑤ D．①③④⑤答案 (1)2H2SO3＋O2===2H2SO4 雨水溶解二氧化硫生成亚硫酸，亚硫酸又被空气中的氧气氧化为硫酸，降落下来形成酸雨 减小 自来水中的氯气(或次氯酸)把亚硫酸氧化成硫酸 还原 (2)C (3)C解析 酸雨的pH发生变化，其原因是亚硫酸被空气中的氧气氧化为硫酸，酸性增强，当亚硫酸全部氧化为硫酸后，pH不再变化。自来水常用氯气消毒，其中的氯气、次氯酸等能把亚硫酸氧化为硫酸，使pH减小。酸雨的危害极大，会危害农作物、森林、草原、鱼类、建筑物、工业设备、电信电缆等。要减少酸雨的产生，首先要了解空气中二氧化硫的来源。大气中二氧化硫的来源主要是化石燃料的燃烧以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、造纸等生产过程产生的尾气。因此少用煤作燃料以及对燃料进行脱硫处理，是减少酸雨的有效措施。开发新能源如氢能、核能等可以从根本上杜绝二氧化硫的产生。至于把烟囱造高，显然不会改变二氧化硫的排放量，对全球酸雨的危害不会减少。在已酸化的土壤中施石灰，是对因酸雨造成的危害的被动治理措施，与从源头上控制二氧化硫的产生无关。考点三 硫酸及硫酸根离子的检验1．硫酸的物理性质H2SO4是无色液体，能与水以任意比互溶，溶解时可放出大量的热，浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。2．硫酸是强电解质，在水溶液中发生电离的化学方程式为H2SO4===2H＋＋SO。写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式：①铁：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；②MgO：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O；③Ba(OH)2：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O；④Na2SO3：SO＋2H＋===H2O＋SO2↑；⑤BaCl2：Ba2＋＋SO===BaSO4↓。3．浓H2SO4的特性(1)填写下表实验 实验现象 硫酸的特性少量胆矾加入浓硫酸中 蓝色固体变白 吸水性用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上 沾有浓H2SO4的滤纸变黑 脱水性将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热 铜片逐渐溶解，产生无色刺激性气味的气体 强氧化性(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O、C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)常温下，铁、铝遇浓H2SO4可用铝槽车运浓H2SO4。4．SO的检验检验SO的正确操作方法：被检液取清液有无白色沉淀(判断有无SO)先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag＋干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，可能发生反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO===BaSO4↓。深度思考1．下表是鉴别浓硫酸和稀硫酸的方法，请将实验现象填入下表：浓硫酸 稀硫酸物理性质 加水 放出大量热 无明显变化观状态 油状液体 液态密度 ρ浓H2SO4>ρ稀H2SO4化学性质 铁片 无明显变化(钝化) 铁片逐渐溶解，并产生无色气体铜片(加热) 铜片溶解，产生无色气体 不反应白纸 变黑 无明显变化胆矾 蓝色变白 胆矾溶解形成蓝色溶液2.硫酸是中学化学实验室的常见药品，其性质有①酸性 ②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用，请将序号填在相应的横线上：(1)锌和稀H2SO4制H2________；(2)浓硫酸作干燥剂________；(3)浓硫酸与蔗糖的炭化实验(黑面包实验)________；(4)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯________；(5)乙酸乙酯的水解________；(6)纤维素的水解________；(7)浓硫酸与铜的反应________；(8)浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑________。答案 (1)① (2)② (3)③④ (4)②⑤ (5)⑤ (6)⑤ (7)①④ (8)①③3．将64 g铜箔加入到盛有含2 mol H2SO4的浓H2SO4试管中加热。(1)铜箔能否完全溶解？请解释原因。(2)在反应后的溶液中再加入少量硝酸钠晶体，铜箔表面又有气泡冒出，其原因为___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)不能，因为随着反应的进行，浓H2SO4变为稀H2SO4，反应停止。(2)H＋与NO又能氧化铜片，发生反应3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O题组一 硫酸性质的探究实验1．(2012·北京理综，9)用下图所示实验装置(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SO2D．为确认CuSO4生成，向①加水，观察颜色答案 D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合理；SO2能使品红溶液褪色，故B合理；SO2有毒，且属于酸性氧化物，故C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不合理。2．某校研究性学习小组，探究一定量的浓硫酸与足量锌充分反应产生的气体产物，进行如下实验：按图组装好实验装置，在A中加入5 mL 98%的浓硫酸和足量的锌粒，微热试管A，观察到C、D、E中均有气泡产生；随后气泡量减少，品红溶液褪色，D中先出现浑浊后浑浊消失；反应较长时间后，C、D、E中的气泡量又会明显增加。试回答：(1)写出A中从反应开始到停止可能发生反应的化学方程式：_________________。(2)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中，并进行正确连接，a接____、____接b，c接____、____接d；D、E两支试管中CCl4溶液的作用是______________________。(3)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为_______________________________；反应较长时间后气泡量又会明显增加的原因是_______________________________________________。(4)D中浑浊消失的离子反应方程式为_____________________________________。答案 (1)Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O、Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑(2)3(或4) 4(或3) 2 1 防倒吸(3)C中品红溶液褪色 浓H2SO4变成稀H2SO4后，与Zn反应放出H2(4)SO2＋H2O＋CaSO3===Ca2＋＋2HSO解析 (1)开始阶段由浓H2SO4具有强氧化性与锌反应产生SO2气体，Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，随反应的进行，硫酸逐渐被消耗，浓硫酸变为稀硫酸，与Zn发生置换反应生成H2，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)从图示看，C装置应是检验SO2气体的，应选择甲装置，则B处需接一安全装置。(3)浓H2SO4的强氧化性表现在SO被还原，生成SO2的反应。反应开始后，装置中的空气被排出，产生大量气泡，当SO2被品红溶液吸收时，气泡量减少，且随着H2SO4浓度的减小，反应速度逐渐减慢，反应较长时间后浓H2SO4变成稀H2SO4，与Zn反应生成H2，气泡量又会增加。(4)D中浑浊消失是因为过量的SO2与CaSO3反应生成Ca(HSO3)2。3．某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料，采用多种方法制取硫酸铜，制备方法如下：方法一(1)浓硫酸试剂瓶上适合贴上的标签是________(填序号)。(2)甲同学取6.4 g铜片和10 mL 18 mol·L－1浓硫酸，放在试管中共热时发现，铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液，而是在试管底部看到灰白色沉淀。甲同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分，设计下列实验：实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水，边加边搅拌。实验现象：________________________________________________________。实验结论：所得灰白色固体的化学式为__________。(3)乙还观察到加热过程中，试管内壁上部析出少量淡黄色固体物质，持续加热，淡黄色固体物质又慢慢地溶于浓硫酸而消失。淡黄色固体消失的原因是(用化学方程式回答)_________________________________________________________________。直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余，乙根据自己所学的化学知识，认为试管中还有硫酸剩余。他这样认为的理由是_________________________________。方法二(4)丙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。对比甲的方案，你认为丙同学的优点是①__________________________________；②____________________________________________________________________。方法三(5)丁同学取一铜片和稀硫酸放在试管中，再向其中滴入双氧水发现溶液逐渐呈蓝色，写出反应的化学方程式_______________________________________________。答案 (1)BD(2)灰白色物质溶解，溶液变为蓝色 CuSO4(3)S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，由浓变稀，稀硫酸不能与铜发生反应(4)①产生等量的硫酸铜，消耗的硫酸更少 ②不产生污染物SO2(5)H2SO4＋Cu＋H2O2===CuSO4＋2H2O解析 (1)浓硫酸有强烈的腐蚀性和氧化性，选B、D。(2)浓硫酸有吸水性、脱水性，在试管底部看到的灰白色沉淀是浓硫酸与铜反应生成的无水硫酸铜。(3)反应中生成的淡黄色固体是硫，持续加热，硫被浓硫酸氧化。(4)丙方案用H2SO4的量少，且没有二氧化硫有毒气体产生。(5)铜片有还原性，能被氧化成铜离子，过氧化氢有氧化性能被还原为水，稀硫酸提供氢离子。题组二 SO的检验4．用下面的方案进行某些离子的检验，其中方案设计最严密的是 ( )A．检验试液中的SO：试液无沉淀白色沉淀B．检验试液中的SO：试液无沉淀白色沉淀C．检验试液中的I－：试液深黄色溶液深黄色溶液D．检验试液中的CO：试液白色沉淀沉淀溶解答案 B解析 A选项中先加入稀硝酸，如果溶液中没有SO，而存在SO，硝酸可能将SO氧化成SO，最终也会出现白色沉淀，A选项错误；B选项中先加入足量稀盐酸，可以排除SO、Ag＋等离子的干扰，然后加入BaCl2溶液产生白色沉淀，说明原溶液中存在SO，B选项正确；如果溶液中存在I－，I－具有还原性，被过氧化氢氧化为碘单质，碘单质遇淀粉溶液显蓝色，但是C选项中最终溶液没有变蓝色，故C选项错误；D选项中如果存在SO，也会出现相同的实验现象，故D选项错误。5．对某酸性溶液(可能含有Br－、SO、H2SO3、NH)分别进行如下实验：①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色；②加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝；③加入氯水时，溶液略显黄色，再加入BaCl2溶液，产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。对于下列物质不能确认其在原溶液中是否存在的是 ( )A．Br－ B．SO C．H2SO3 D．NH答案 B解析 ①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色，则溶液中一定含有H2SO3，因H2SO3不稳定，分解产生的SO2可使品红溶液褪色。②加碱加热后，产生使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体，即有NH3产生，说明溶液中一定含有NH。③加入氯水时溶液显黄色，说明原溶液中含有Br－，再加BaCl2有白色不溶于HNO3的沉淀生成，说明此时溶液中含SO，但可能是原溶液含有的，也可能是氯水氧化H2SO3产生的，故不能确定的为SO。考点四 硫及其化合物的相互转化1.2．当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降如：H2 O2O3H2S＋H2SO4(浓)S升高2价↓＋S降低2价O2↑＋2H2O3．相邻价态的微粒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。4．含硫物质的连续氧化硫元素题组一 框图推断题1．右图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：_____________________________________________________________________；(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式：_____________________________________________________________________；(3)写出一个由D生成B的化学方程式：_____________________________________________________________________；(4)将5 mL 0.10 mol·L－1的E溶液与10 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合。①写出反应的离子方程式：_______________________________________________；②反应后溶液的pH________7(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________________；③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是______________________________________________________________________。答案 (1)S＋H2H2S(2)H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(其他合理答案也可)(4)①H2SO3＋2OH－===SO＋2H2O②大于 Na2SO3是强碱弱酸盐，水解后溶液呈碱性③增大 水解是吸热反应，加热促使SO水解程度增大，因而pH增大解析 常见的固体单质除了金属之外还有B、C、Si、P、S、I2，而能在空气中反应生成气体化合物的只有C、S。由A在加热条件下可与氢气反应，B、C的相对分子质量之比为4∶5，确定A是单质硫，因为SO2和SO3的相对分子质量之比恰为4∶5，硫酸是重要的工业原料，化合物E应为H2SO3。将5 mL 0.10 mol·L－1的E(H2SO3)溶液与10 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液混合，二者恰好完全反应，所得溶液为Na2SO3溶液，由于SO＋H2O??HSO＋OH－，所以溶液显碱性。根据水解的特点可知加热溶液可以促进水解。2．在下列物质转化中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是酸，当X无论是强酸还是强碱时，都有如下的转化关系：当X是强酸时，A、B、C、D、E均含同一种元素；当X是强碱时，A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答：(1)A是________，Y是________，Z是________。(2)当X是强酸时，E是________，写出B生成C的化学方程式：________________。(3)当X是强碱时，E是________，写出B生成C的化学方程式：_________________。思路点拨 ―→―→答案 (1)(NH4)2S O2 H2O(2)H2SO4 2H2S＋3O22SO2＋2H2O(3)HNO3 4NH3＋5O24NO＋6H2O解析 本题考查氮、硫及其化合物的转化关系。由D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，容易联想D比C分子增加1个氧原子，则D可能是氧化物，而E为酸，则应为含氧酸，而Y是能提供“O”的物质，A为正盐，与碱反应放出的物质能连续两次氧化最后得一含氧酸，可推知A可能是铵盐：ANH3NONO2HNO3是可能的，而A与强酸反应时，生成的物质也会连续氧化两次，最后生成含氧酸，则A可能为硫化物(含S2－)：AH2SSO2SO3H2SO4综合上面叙述可确定A是(NH4)2S。题组二 多步转化关系的计算3．将28 g Fe粉和8 g硫粉隔绝空气混合加热，充分反应后冷却至室温，再加入足量的稀H2SO4，可产生标准状况下的气体的体积为________L。思路点拨 此题看起来涉及几个化学反应，而Fe和S的反应又涉及过量计算问题，实质上可用关系式及原子守恒解决此题。答案 11.2解析 FeFeSH2S1 mol 1 mol 1 molFeH21 mol 1 mol故n气体＝n(Fe)＝＝0.5 mol，V(气体)＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。4．硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校兴趣小组欲测定硫酸工业尾气中二氧化硫的含量，采用以下方案：甲方案：如下图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过尾气的体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A。(1)洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以提高实验的准确度，其理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)洗气瓶C中的溶液可以用其他试剂替代，请你举出一种：__________________。(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，测得的SO2含量_________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。乙方案：实验步骤如下面流程图所示：(4)写出步骤②中反应的化学方程式______________________________________。(5)步骤③中洗涤沉淀的方法是_________________________________________。(6)通过的尾气体积为V L(已换算成标准状况)时，该尾气中二氧化硫的含量(体积分数)为______________(用含有V、m的代数式表示)。丙方案：将乙方案中步骤①省略，直接将尾气通入过量Ba(OH)2溶液中，其余步骤与乙方案相同。(7)你认为丙方案是否合理，说明理由：________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)增大气体与溶液的接触面积，有利于SO2与碘水充分反应(2)酸性高锰酸钾溶液(或其他合理答案)(3)偏低(4)H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O(5)向漏斗里注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次(6)(或%)(7)不合理。亚硫酸钡容易被(氧气)部分氧化为硫酸钡解析 (1)甲方案利用的原理为SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO2与碘水的接触面积，使SO2和碘水充分反应。(2)洗气瓶C中的溶液还可以用酸性高锰酸钾溶液、溴水等代替。(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失后，没有及时关闭活塞A，则通入尾气的体积增大，因此SO2含量偏低。(4)乙方案利用的原理为SO2＋H2O2===H2SO4，H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O。步骤②中反应的化学方程式为H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O。(5)步骤③中洗涤沉淀时需要重复洗涤2～3次。(6)根据SO2～BaSO4，则尾气中二氧化硫的体积为×22.4 L，故尾气中二氧化硫的含量为×100%＝%。(7)丙方案利用的原理是SO2＋Ba(OH)2===BaSO3↓＋H2O，由于BaSO3容易被空气中的氧气氧化为BaSO4，因此BaSO3的质量m的数值不准确，故该方案不合理。关系法计算的适用范围及建立关系式的方法1．关系法计算的适用范围凡反应连续进行，上一步反应的产物为下一步反应的反应物再反应时，均可用关系式法。2．建立关系式的方法(1)利用方程式中化学计量数间的关系建立关系式。(2)叠加化学方程式来找关系式。(3)可利用原子守恒思想(在化学反应过程中，原子的种类和数目不变)，如直接找出参与反应的FeS2与硫酸间的定量关系。S原子守恒可得：S～H2SO4，一个FeS2中含有两个S原子，故FeS2～2H2SO4。1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)用BaCl2溶液鉴别SO与SO (×)(2012·广东理综，9B)解析 BaSO4、BaSO3均为白色沉淀。(2)SO2有漂白性，所以SO2可使溴水褪色 (×)(2012·广东理综，12A)解析 SO2具有还原性，可使溴水褪色。(3)浓硫酸有强氧化性，所以浓硫酸可用于干燥H2和CO (×)(2012·广东理综，12C)解析 浓硫酸作干燥剂是利用其吸水性。(4)SSO3H2SO4 (×)(2012·江苏，7②)解析 S在O2中燃烧生成SO2。(5)常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸 (√)(2011·江苏，3A)(6)向SO2水溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明BaSO3难溶于盐酸 (×)(2012·江苏，9B)解析 SO2和BaCl2不反应。(7)将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色 (×)(2012·山东理综，13D)解析 Br2能氧化SO2，Br2被还原成Br－而显无色。2．(2011·上海，6)浓硫酸有许多重要的性质，在与含有水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是 ( )A．酸性 B．脱水性C．强氧化性 D．吸水性答案 A解析 浓硫酸与含有水分的蔗糖作用，首先表现出吸水性，吸水过程中放热；蔗糖逐渐变黑，浓硫酸表现出脱水性；反应放出大量气体，是由于浓硫酸与C反应，生成SO2和CO2，浓硫酸表现出强氧化性。3．(2011·上海，7)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是 ( )A．Ba(OH)2 B．Ba(NO3)2C．Na2S D．BaCl2答案 D解析 SO2是酸性氧化物，能与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO3沉淀；H2SO3属于中强酸，不能与BaCl2溶液反应；H2SO3中S元素呈＋4价，因此H2SO3在反应中既表现酸性，又表现还原性与氧化性，SO2与Ba(NO3)2、Na2S反应的方程式分别为3SO2＋2H2O＋Ba(NO3)2===BaSO4↓＋2NO↑＋2H2SO4,3SO2＋2Na2S===3S↓＋2Na2SO3。4．[2011·山东理综，29(1)改编]要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是________。答案 CS2[或(热)碱溶液]5．[2012·山东理综，30(2)]实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→_______→______→______→f。装置D的作用是____________，装置E中NaOH溶液的作用是________。答案 d e c b 防止倒吸 吸收多余的SO2解析 装置B为收集装置，C为干燥装置，D为防倒吸装置，E为尾气吸收装置。6．(2012·课标全国卷，27)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。请回答下列问题：(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是________，其中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________；(2)实验过程中，装置B、C中发生的现象分别是________、________，这些现象分别说明SO2具有的性质是________和________；装置B中发生反应的离子方程式为________；(3)装置D的目的是探究SO2与品红溶液作用的可逆性，请写出实验操作及现象________；(4)尾气可采用________溶液吸收。答案 (1)圆底烧瓶 Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O (2)溶液由紫红色变为无色 无色溶液中出现黄色浑浊 还原性 氧化性 5SO2＋2MnO＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋ (3)品红溶液褪色后，关闭分液漏斗的活塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复为红色 (4)NaOH解析 (1)A为生成SO2的装置，实验室制取二氧化硫通常用亚硫酸钠固体与浓硫酸反应，二者反应的化学方程式是Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)二氧化硫具有还原性，能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，同时高锰酸钾溶液被还原，生成了无色的硫酸锰，所以紫红色的酸性高锰酸钾溶液会褪色，反应的离子方程式：5SO2＋2MnO＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋。二氧化硫又具有氧化性，当二氧化硫气体通入硫化钠溶液中时，二氧化硫与硫离子发生氧化还原反应生成了单质硫，所以会产生黄色浑浊。(3)二氧化硫与品红溶液反应后生成了一种无色的不稳定的化合物，当受热后发生分解，溶液又会变为红色。因此，当溶液褪色后，关闭分液漏斗的活塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复红色，证明了该反应的可逆性。(4)二氧化硫有毒，泄漏到空气中会污染环境，通常用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫气体。1．下列关于硫及其化合物的说法中正确的是 ( )A．自然界中不存在游离态的硫B．二氧化硫的排放会导致光化学烟雾的产生C．二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，体现了其漂白性D．浓硫酸可用来干燥SO2、CO、Cl2等气体答案 D解析 自然界中存在游离态的硫；排放二氧化硫会污染空气，形成酸雨，但不会导致光化学烟雾产生；二氧化硫能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，体现了酸性氧化物的性质；浓硫酸具有吸水性，可干燥SO2、CO、Cl2等气体。2．已知氧化剂、稀酸等都能迅速破坏传染病毒活性而杀死病毒，下列物质不能作为常用消毒剂的是 ( )A．H2O2溶液 B．NaClO溶液C．SO2 D．醋酸答案 C解析 H2O2溶液和NaClO溶液均具有强氧化性，醋酸具有酸性，故均可用于杀菌消毒。3．下列制取硫酸铜的实验设计中，能体现“经济、高效、环保”精神的最佳方案是( )A．铜与浓硫酸共热B．用铜片为阳极，石墨为阴极，电解稀硫酸C．先灼烧废铜屑生成氧化铜，然后再用浓硫酸溶解D．适当温度下，使铜片在持续通入空气的稀硫酸中溶解答案 D解析 A项有SO2生成；B项耗能较多；C项也耗能过多。4．下列化学反应的离子方程式正确的是 ( )A．在稀氨水中通入过量CO2：NH3·H2O＋CO2===NH＋HCOB．少量SO2通入漂白粉溶液中：SO2＋H2O＋Ca2＋＋2ClO－===CaSO3↓＋2HClOC．用稀HNO3溶解FeS固体：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑D．向NH4HCO3溶液中加入足量Ba(OH)2溶液：2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O答案 A解析 稀氨水与过量CO2反应生成NH4HCO3，A选项正确；B选项中生成的HClO有强氧化性，而CaSO3有还原性，发生氧化还原反应生成CaSO4，B选项错误；C选项中HNO3有强氧化性，会与Fe2＋、H2S发生氧化还原反应，生成Fe3＋、S，C选项错误；D选项中NH4HCO3与足量Ba(OH)2溶液反应，则NH4HCO3中的NH与HCO都与OH－反应，应该为NH＋HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋NH3↑＋2H2O，D选项错误。5．如图，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)。则下列有关说法正确的是 ( )A．蓝色石蕊试纸先变红后褪色B．品红试纸、蘸有酸性KMnO4溶液的滤纸均褪色，证明SO2具有漂白性C．湿润淀粉 KI试纸未变蓝说明SO2的氧化性弱于I2D．NaCl溶液可用于除去实验中多余的SO2答案 C解析 由于SO2溶于水生成H2SO3，只能使指示剂变色，而不能褪色，A项错误；SO2能使酸性KMnO4溶液等有色无机物褪色，是发生氧化还原反应的结果，B项错误；除去多余的SO2应用NaOH溶液而非NaCl溶液，D项错误；淀粉 KI试纸未变蓝，即无I2生成，故SO2的氧化性弱于I2的氧化性，C项正确。6．SO2和Cl2都是具有漂白作用的物质，若将等物质的量的这两种气体混合，同时作用于潮湿的红色布条，此时可观察到红色布条 ( )A．立即褪色 B．慢慢褪色C．先褪色后复原 D．不褪色答案 D解析 SO2和Cl2都具有漂白作用，等物质的量的SO2和Cl2混合后遇水会发生如下反应：SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，生成的酸无漂白性，所以红色布条不褪色。7．对下列事实的解释正确的是 ( )A．二氧化硫气体能用浓硫酸干燥，是因为二氧化硫无还原性B．医疗上可用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药，是因为硫酸钡不溶于酸C．向50 mL 18 mol·L－1的H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量等于0.45 molD．常温下，浓H2SO4可以用铝制容器贮存，说明铝与浓H2SO4不反应答案 B解析 二氧化硫具有还原性，A项不正确；因随着反应的进行，硫酸的浓度降低，稀硫酸不能与铜反应，C项不正确；因常温下浓硫酸使铝钝化(化学变化)，形成致密的氧化膜阻碍了反应的继续进行，D项不正确。8．有一瓶Na2SO3溶液，可能已部分氧化，某学生进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，再加入过量稀硝酸，充分振荡后仍有白色沉淀，结论正确的是 ( )A．Na2SO3溶液已部分氧化B．加入Ba(NO3)2溶液后生成的沉淀中一定含有BaSO4C．加硝酸后的不溶沉淀一定为BaSO4D．此实验能确定Na2SO3溶液是否部分氧化答案 C解析 硝酸能将＋4价的S氧化为＋6价，加硝酸后的不溶沉淀一定为BaSO4，但加硝酸前的不溶沉淀可能为BaSO3或BaSO4或它们的混合物，所以该实验不能确定Na2SO3是否部分氧化。9．研究性学习小组做铜与浓硫酸反应的实验时，发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色物质。倒去试管中的浓硫酸，将剩余固体(含少量浓硫酸)倒入盛有少量水的烧杯中，发现所得溶液为蓝色，黑色固体未溶解。过滤、洗涤后，向黑色固体中加入过量浓硝酸，黑色固体溶解，溶液呈蓝色，向所得溶液中加BaCl2溶液后有白色沉淀生成。下列结论不正确的是 ( )A．铜与浓硫酸反应所得白色固体是CuSO4B．加BaCl2溶液后所得白色沉淀是BaSO4C．白色固体中夹杂的少量黑色物质可能是CuOD．白色固体中夹杂的少量黑色物质中含元素Cu、S答案 C10．锌与100 mL 18.5 mol·L－1的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体甲33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液的pH＝1。下列叙述不正确的是 ( )A．反应中共消耗1.8 mol H2SO4B．气体甲中SO2与H2的体积比为4∶1C．反应中共消耗97.5 g ZnD．反应中共转移3 mol电子答案 B解析 反应后溶液的pH＝1，说明硫酸过量，且反应后硫酸的物质的量为0.05 mol，则反应掉的硫酸的物质的量为18.5×0.1 mol－0.05 mol＝1.8 mol，A正确；随着反应的进行，硫酸浓度会变稀，可能会生成氢气，所以生成的气体甲可能是SO2和H2的混合物。由Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，不论是生成SO2还是H2都是1 mol Zn产生1 mol气体甲，n(Zn)＝n(甲)＝n(ZnSO4)＝＝1.5 mol。则反应中共消耗Zn 97.5 g，C正确；反应中转移电子的物质的量为锌的物质的量的两倍，为3 mol，D正确；由硫原子守恒可知n(SO2)＝1.8 mol－1.5 mol＝0.3 mol，n(H2)＝1.5 mol－0.3 mol＝1.2 mol，所以SO2和H2的体积比为1∶4，B错误。11．某无色溶液，其中可能存在Na＋、Ba2＋、AlO、S2－、SO、SO。取该溶液进行有关实验，实验结果如下图所示，请回答：(1)沉淀甲的化学式为______________。(2)由溶液甲生成沉淀乙的离子方程式为_________________________________。(3)沉淀丙中一定含有________________，可能含有______________。(4)综合上述信息，该溶液中肯定存在的离子有____________________________。答案 (1)S(2)Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑(3)BaCO3 BaSO4(4)Na＋、AlO、S2－、SO12．在化学课上围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究，将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入浓硫酸，生成黑色物质。请回答下列问题：(1)生成的黑色物质(单质)是________(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是__________(填化学式)，反应的化学方程式为________________________________________________。(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有________(填序号)。A．酸性 B．吸水性C．脱水性 D．强氧化性(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液中，可以看到品红溶液____________，说明这种气体具有__________性；将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸，请写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________。(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体？________(填“能”或“不能”)，若不能，请填写两种能鉴别的试剂______________________________________________。答案 (1)C (2)SO2 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (3)BCD (4)褪色 漂白 SO2＋H2O??H2SO3 (5)不能 品红溶液、溴水(其他合理答案均可)解析 (1)因为浓硫酸具有脱水性，故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后形成的碳单质。(2)因为浓硫酸具有强氧化性，故蔗糖脱水形成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O，其反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知，在蔗糖与浓硫酸的反应中，浓硫酸具有脱水性、强氧化性和吸水性。(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体SO2通入品红溶液中，二氧化硫能将品红溶液漂白，故可以看到品红溶液褪色；将SO2通入水中，SO2可以和水发生化合反应：SO2＋H2O??H2SO3。(5)因为CO2和SO2都可以与澄清石灰水发生反应生成白色沉淀，故不能用澄清石灰水鉴别这两种气体；可以根据二氧化硫的特性来检验二氧化硫，例如二氧化硫可以使品红溶液、溴水等褪色。13．中学化学中几种常见物质的转化关系如下图(部分产物未列出)。A是一种金属单质，D是一种非金属固体单质。请回答下列问题：(1)A、C的化学式分别为A__________，C__________。(2)F的浓溶液与A反应过程中，F体现的性质与下列反应中H2SO4体现的性质完全相同的是__________。A．C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2OB．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑C．Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OD．FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O(3)写出反应E＋H2O2―→F的化学方程式：______________________________。(4)若反应F＋D―→E转移电子数为6.02×1023，则消耗D的质量为________。答案 (1)Fe Fe2(SO4)3 (2)C (3)SO2＋H2O2===H2SO4 (4)8 g解析 AB―→C，则A为变价金属Fe，B为FeSO4，C为Fe2(SO4)3，由F―→C知F为H2SO4，进而推出D为S，E为SO2，故F＋D―→E为2H2SO4(浓)＋S===3SO2↑＋2H2O，所以转移1 mol e－时，消耗S的质量为8 g。14．某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应，用下图所示装置进行有关实验。请回答：(1)试管Ⅰ中发生反应的化学方程式为__________________________________。(2)实验过程中，怎样操作可防止SO2污染空气？___________________________________________________________________。(3)实验中，用a g铜片和V mL 18 mol·L－1的浓硫酸放在试管中共热，直到反应完毕，发现试管中还有铜片剩余，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有一定量的硫酸剩余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试管中确有硫酸剩余的是________(填序号字母)。a．铁粉 b．BaCl2溶液c．银 d．Na2CO3溶液(4)在定量测定剩余的硫酸的物质的量浓度时，某同学通过实验测得剩余铜片的质量为b g(假设反应前后溶液的体积不变)，则剩余硫酸的物质的量浓度为_________。答案 (1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)在试管Ⅲ管口放一团蘸有碱液的棉花；实验结束后立即将铜丝上移，离开液面(3)①反应过程中浓硫酸被消耗同时生成水，浓硫酸逐渐变稀，而铜不与稀硫酸反应②ad (4)[18－] mol·L－1解析 (2)为防止SO2逸出污染空气，应在试管Ⅲ管口放一团蘸有碱液的棉花，以吸收SO2，且在实验结束时应立即将铜丝上移，离开液面。(3)Cu只能与浓硫酸在加热条件下反应，而与稀硫酸不反应，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐下降，最后剩余。验证硫酸剩余应验证H＋的存在，而不能验证SO，因为有CuSO4生成。排查落实练八 硫、氮及其化合物一、重要方程式的书写1．硫及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。①S和热NaOH溶液的反应3S＋6OH－2S2－＋SO＋3H2O②把H2S气体通入CuSO4溶液中H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋③FeS和稀H2SO4反应FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑④FeS和稀HNO3反应FeS＋4H＋＋NO===Fe3＋＋S↓＋NO↑＋2H2O⑤将SO2气体通入到氢硫酸中SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O⑥把H2S气体通入到FeCl3溶液中H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋⑦把H2SO4、Na2SO3、Na2S三种溶液混合2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O⑧把SO2气体通入到酸性KMnO4溶液中5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋⑨Cu和浓硫酸的反应Cu＋2H2SO4(浓)Cu2＋＋SO＋SO2↑＋2H2O⑩C和浓硫酸反应C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 把浓H2SO4滴到Na2SO3固体上H2SO4(浓)＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 将少量NaHSO4滴到Ba(OH)2溶液中H＋＋SO＋Ba2＋＋OH－===BaSO4↓＋H2O 将Ba(OH)2滴加到NaHSO4溶液中至中性Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O2．氮及其化合物(1)知识网络构建(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。①N2和H2的反应N2＋3H22NH3②把NH3通入水中NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－③实验室利用NH4Cl固体、Ca(OH)2固体混合加热制备NH32NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2④NH4HCO3与少量NaOH溶液的反应HCO＋OH－===CO＋H2O⑤NH4HCO3与少量Ba(OH)2溶液的反应Ba2＋＋2OH－＋NH＋HCO===BaCO3↓＋H2O＋NH3·H2O⑥Mg3N2与H2O的反应Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑⑦Cu和稀HNO3的反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O⑧Cu和浓HNO3的反应Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O⑨Fe和少量稀HNO3的反应3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O⑩Fe和过量稀HNO3的反应Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O C和浓HNO3的反应C＋4H＋＋4NOCO2↑＋4NO2↑＋2H2O S和浓HNO3的反应S＋4H＋＋6NOSO＋6NO2↑＋2H2O二、值得强化记忆的实验现象1．硫在纯O2中燃烧的现象产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，有刺激性气味的气体生成。2．加热NH4HCO3固体现象生成有刺激性气味的气体，试管上有液滴生成。3．将SO2气体通入到品红溶液中再加热的现象品红溶液褪色，加热又恢复红色。4．加热盛有NH4Cl固体的试管，现象NH4Cl固体分解生成气体，在试管口又生成白色晶体。5．无色试剂瓶内的浓HNO3受日光照射，其现象为瓶中上部空间部分呈棕色，硝酸显黄色。6．铜片和过量浓硝酸反应的现象反应剧烈，有红棕色气体生成，铜片消失，生成蓝色溶液。7．铜片和过量稀HNO3反应的现象开始反应缓慢，铜片上有少量气泡产生，随着反应的进行，反应速率加快，试管下端产生无色气体，气体上升变成红棕色，最后铜片消失，生成蓝色溶液。8．把SO2气体通入到FeCl3溶液的现象溶液由棕黄色变成浅绿色。9．将两支蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近有大量白烟产生。10．将浓硫酸滴到蓝矾晶体上，现象蓝矾晶体上出现白斑。三、简答类语言规范再落实1．离子检验(1)检验Na2SO3样品部分被氧化的实验操作及现象。答案 取样品，加入过量稀盐酸，产生有刺激性气味的气体，通入品红溶液，品红溶液褪色；再加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。(2)检验Na2SO4中含有少量NaCl的实验操作及现象。答案 取少量样品溶于水，加入过量的Ba(NO3)2溶液，静置，取上层清液于试管中，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明Na2SO4中含有少量NaCl。(3)NH的检验试剂及用品：__________________________________________________________操作及现象：_______________________________________________________________________________________________________________________________答案 NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸 向所取试液中加入浓NaOH溶液，加热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明有NH3生成，证明原溶液含有NH2．气体检验有下列几瓶气体：①NO2、②Cl2、③HCl、④NO、⑤NH3、⑥H2S、⑦SO2、⑧O2、⑨H2、⑩CO2(1)瓶内气体为红棕色的是①。(2)瓶内气体为黄绿色的是②。(3)打开瓶，瓶口有白雾的是③，瓶口出现红棕色气体的是④。(4)使湿润红色石蕊试纸变蓝的是⑤。(5)使湿润醋酸铅试纸变黑的是⑥。(6)使石灰水变浑浊的气体是⑦⑩，使品红溶液褪色的是⑦。(7)使余烬木条复燃的是⑧。(8)点燃产生爆鸣声的是⑨。3．气体制备回答下列问题。有下列几种气体：①O2、②NH3、③H2、④CO2、⑤H2S、⑥C2H2、⑦SO2、⑧NO2、⑨Cl2、⑩HCl、 NO、 HBr、 HI(一)制备(1)此装置适用于制备①②。(2)此装置适用于制备③④⑤。(3)此装置适用于制备①②③④⑤⑥⑦⑧ 。(4)此装置适用于制备⑦⑨⑩ 。(二)干燥(1)能用浓硫酸、P2O5干燥的是①③④⑦⑧⑨⑩ 。(2)能用碱石灰干燥的是①②③⑥ 。4．浓硫酸为什么不能干燥NH3、H2S、HBr、HI等气体？答案 浓硫酸具有酸性和强氧化性，吸收NH3生成(NH4)2SO4，能把H2S、HBr、HI氧化成单质。5．SO2的水溶液和Cl2的水溶液均能使品红溶液褪色，将SO2和Cl2按1∶1体积比(同温同压)混合后通入品红溶液中，品红溶液不褪色，其原因是_________________________________________________________________________________________。答案 SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，HCl、H2SO4均不具有漂白性6．工业上为什么常用“H2O2”作氧化剂？答案 当H2O2作氧化剂时，其还原产物为H2O，无污染。7．SO2能使Na2CO3溶液(滴有酚酞)、酸性高锰酸钾溶液、溴水、品红溶液褪色，原理相同吗？表现了SO2的什么性质？答案 原理不相同。SO2能使Na2CO3溶液(滴有酚酞)红色褪去，是因为发生了反应Na2CO3＋2SO2＋H2O===2NaHSO3＋CO2，表现了SO2酸性氧化物的性质；SO2能使酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色，表现了SO2的还原性；SO2能使品红溶液褪色，表现了SO2的漂白性。8．SO2、漂白粉、活性炭、H2O2和Na2O2都能使红墨水褪色，其原理各怎样？答案 SO2漂白是与有色物质化合生成不稳定的无色物质，没有发生氧化还原反应，加热可恢复原色，可逆，属于化学变化；漂白粉、H2O2和Na2O2是利用其强氧化性进行漂白，加热不恢复原色，不可逆，属于化学变化；活性炭是利用其吸附性进行漂白，不可逆，属于物理变化。9．加热时，浓硫酸和足量Zn反应与浓硫酸和足量Cu反应产生的气体成分相同吗？为什么？答案 气体成分不相同。前者是SO2和H2的混合气体，而后者只是SO2气体。随着反应的进行，浓硫酸会变成稀硫酸，浓硫酸和Zn反应，开始生成SO2，变稀后生成H2，而Cu和稀硫酸不反应。10．将等质量的铜片分别与等体积、过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出可能是Cu2＋浓度不同引起的，你同意这种看法吗？________(填“同意”或“不同意”)，原因是____________________________________________________________________________________________________。另一同学提出溶液呈“绿色”是溶液中Cu2＋与NO2共存的结果，请你设计实验探究此说法正确与否(简述实验方案和实验现象及由此得出的结论)：__________________________________________________________________________________。答案 不同意 等质量的铜片与等体积、过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得溶液中Cu2＋的浓度基本相等 将一定量的NO2通入铜片与稀硝酸反应后的溶液中，若溶液呈绿色，则该同学的结论正确，反之，不正确 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第四章 专题讲座三.doc 第四章 专题讲座五.doc 第四章 专题讲座四.doc 第四章 大题冲关滚动练之四.doc 第四章 排查落实练七.doc 第四章 排查落实练八.doc 第四章 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