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专题三　身边的化学物质
一、气体的制取、收集和除杂
1．发生装置的选择
(1)选择原则。
①反应物的状态；②反应是否需要条件。
(2)装置：固体反应需加热，如图①；固液反应不需加热，如图②③④。
2．收集方法的选择
(1)排水法：难溶于水或不溶于水且不与水反应的气体，可用排水集气法收集(如下图)。O2、H2、CO、CH4等均可用排水集气法收集。
注意：①倒立在水槽中的集气瓶不得留有气泡，否则会影响收集气体的纯度。
②导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，而是当气泡连续均匀放出时，才能收集，这样收集的气体才会更纯净些。
③若被收集的气体密度大于空气密度，应将集气瓶(盖有毛玻璃片)正放在桌面上；若被收集的气体密度小于空气密度，则应将集气瓶(仍盖有毛玻璃片)倒放在桌面上。
(2)排空气法：密度与空气有一定差别且不与空气反应的气体可用排空气集气法。
密度比空气密度小的气体用向下排空气法(如图1)；密度比空气密度大的气体用向上排空气法(如图2)；如用图3装置收集气体时，当用于收集密度比空气密度小的气体时，气体由B进A出；当用于收集密度比空气密度大的气体时，气体由A进B出。
注意：①集气瓶要干燥；
②集气瓶中的导气管要伸到接近集气瓶的底部，便于排尽空气。
3．气体的净化和干燥
(1)实验装置。
(2)气体的干燥。
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。如下表中常见气体的干燥剂：
干燥剂
可干燥的气体
不能干燥的气体
浓硫酸
H2、O2、CO、HCl等中性、酸性气体
不能干燥碱性气体，如NH3
无水硫酸铜(CuSO4)、无水氯化钙(CaCl2)
H2、O2、CO、CO2、HCl
无水氯化钙不能干燥NH3
氢氧化钠固体或生石灰或碱石灰
H2、O2、CO、NH3等中性、碱性气体
不能干燥酸性气体，如CO2、SO2、HCl、H2S等
(3)气体的净化。
选择气体吸收剂应根据气体的性质和要除去杂质的性质而定。
原则：①所用的吸收剂只能吸收气体中的杂质；②不能与被提纯的气体反应，也不能引入新的杂质。
常见的气体及其吸收剂：
水蒸气：吸收剂为浓硫酸、无水硫酸铜、氢氧化钠固体、碱石灰(氢氧化钠与生石灰的混合物)等。
HCl：吸收剂为氢氧化钠溶液、碱石灰等。
CO2：吸收剂为氢氧化钠溶液、澄清石灰水、碱石灰等。
气体的净化顺序：先除杂，后干燥；加热之前先除去水。
二、常见物质间的转化
1．CO2的重要性
围绕CO2展开的一系列转化反应：
2．金属及碱的重要性
(1)
(2)
3．盐的重要性
酸、碱、盐以及单质、氧化物的化学性质均与盐有密切的联系，盐将这些物质联系在一起。
三、空气和水
空气是一种混合物，其组成是通过测定空气中各成分的体积分数来表示的，但各成分的体积分数是相对的，并不是固定不变的。空气中氧气含量的测定方法很多，但原理基本是一样的，即一般是先把氧气消耗掉，而后利用压强和体积的变化来确定。所以，在选择燃烧物时一般选用红磷；不选用铁丝是因为铁丝在空气中不能燃烧；不选用硫或碳是因为硫或碳燃烧后有二氧化硫、二氧化碳气体生成，如选用硫或碳，则瓶内可放一些NaOH溶液来吸收生成的气体。对实验误差的分析应重点放在燃烧物的用量(要充分消耗氧气)、装置的气密性(装置气密性要好)、记录实验数据的时间(温度冷却到常温下)等。
四、溶液
1．溶液是均一、稳定的混合物。判断某物质是否是溶液，一般看以下两点：是否具有均一、稳定的性质；是否是一种混合物。溶液是澄清、透明的，但不一定是无色的。当溶液中有水存在时，不论水的量有多少，习惯上把水看为溶剂，而且通常不指明溶剂的某溶液，一般指的是其水溶液。
2．饱和溶液与不饱和溶液只有在“一定温度下”和“一定量的溶剂里”才有确定的意义。在改变溶剂或温度的情况下，饱和溶液与不饱和溶液可以进行相互转化。溶液的饱和、不饱和与浓、稀之间无必然联系，即饱和溶液不一定是浓溶液，不饱和溶液也不一定是稀溶液；但对于同一温度下、同一溶质的溶液，其饱和溶液溶质的质量分数比其不饱和溶液溶质的质量分数大。
3．溶解度曲线的应用：①可以查出某种物质在某温度下的溶解度；②可以确定温度对溶解度的影响状况；③可以比较不同物质在不同温度下的溶解度大小；④可以确定怎样制得某温度时该物质的饱和溶液等。
五、溶液的酸碱性
1．溶液的酸碱性指的是溶液呈酸性、碱性还是中性，通常用酸碱指示剂来测定(定性)。溶液的酸碱度是指溶液酸碱性的强弱程度，常用pH表示(定量)，测定pH最简单的方法是使用pH试纸。
2．酸具有相似化学性质的原因是溶液中都含有H＋；碱具有相似化学性质的原因是溶液中都含有OH－。
3．NaOH和Ca(OH)2同属碱类物质，由于金属阳离子不同，因而有各自的不同特性，如NaOH易溶于水，而Ca(OH)2微溶于水。因此，要充分吸收混合气体中的CO2应选用NaOH溶液，检验CO2的存在时应选用Ca(OH)2溶液。
4．“酸、碱、盐”这部分知识是初中化学的重点内容，其知识点多而琐碎。要想扎实地学好这部分知识，就要认真分析、归纳好其中的重要知识点：会用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性；掌握常见酸、碱、盐的特性；会用pH试纸测量溶液的酸碱性强弱；认识中和反应的实质，知道中和反应在生产、生活中的应用；知道复分解反应及该反应发生的条件等。
考向一　气体的制取、收集和除杂
【例1】(2011·广东揭阳中考)氯气(Cl2)通常情况下为有刺激性气味的黄绿色的有毒气体，密度比空气大，可跟水反应，反应后溶液呈酸性。实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热的方法来制取氯气。实验室制取气体的一套完整装置应包括发生装置、净化装置(包括干燥)、收集装置、尾气处理装置。回答下列问题：
(1)制取氯气的发生装置应选用下图中的________，写出标号仪器的名称________；
(2)用上图中的仪器(不一定全部用到)完成氯气的净化(包括干燥)、收集、尾气处理，其正确的连接方法是：A接________接________接F接________接________；
(3)在放入药品之前必须______________。
解析：(1)制取氯气用浓盐酸与二氧化锰共热的方法，是液固需加热型，故发生装置选用乙装置，标号①的仪器为酒精灯；(2)杂质为HCl和H2O，先用饱和NaCl溶液除去HCl，再用浓硫酸除去H2O，气体从C进D出；氯气的密度比空气大，且跟水反应，反应后溶液显酸性，故收集装置不能用排水法，应从G进入F出；Cl2有毒，污染空气，应接B把Cl2除掉以防止其污染空气。
答案：(1)乙　酒精灯　(2)C　D　G　B
(3)检查装置气密性
由反应物状态和反应条件确定发生装置；由气体的性质确定收集装置；除去气体杂质先除去其他气体，最后除去水蒸气；有毒的、会污染空气的气体一定用尾气装置处理。
考向二　空气和氧气
【例2】由于森林的过量砍伐、草场大面积开垦，土地出现沙漠化，导致我国北方地区常出现沙尘暴天气。沙尘暴使空气中增加了大量的(　　)。
A．可吸入颗粒物 B．一氧化碳
C．二氧化氮 D．二氧化硫
解析：沙尘暴天气是因大风把沙尘吹向空气中而形成的，故使空气中的可吸入颗粒物增多。
答案：A
考向三　溶液
【例3】质量分数为0.2%～1%的过氧乙酸就是用于环境喷洒和用具浸泡的一种消毒剂。现有市售质量分数为20%的过氧乙酸，要配制1%的过氧乙酸10 kg，需要市售过氧乙酸的质量为(　　)。
A．1 000 g B．500 g C．100 g D．50 g
解析：设需市售质量分数为20%的过氧乙酸质量为x。
x×20%＝10 kg×1%　x＝0.5 kg＝500 g。
答案：B
考向四　碳和碳的氧化物
【例4】如下图所示，A为红色固体，G、H为黑色固体，B、D、E、F为无色气体，C是无色液体，A、B、D、H为单质，F能使澄清石灰水变浑浊。请完成下列问题：
(1)写出B、C的化学式。
①B_____________，②C_________________。
(2)写出下列转化的化学方程式：
①DF：_______________________________________________________________；
②EA：_______________________________________________________________。
解析：根据题意，A为红色固体单质，即Cu，H为黑色固体单质，是C，C是无色液体，可能是H2O，F能使澄清石灰水变浑浊，则为CO2，再根据框图确定D为O2，E为CO，G为CuO，B为H2。
答案：(1)①H2　②H2O　(2)①O2＋CCO2　②CO＋CuOCu＋CO2
有关碳及其氧化物之间的转化关系多围绕C、CO和CO2的性质设置，因此解答有关推断性题目，要依据它们的性质寻找推断的突破口。例如碳单质的颜色、CO的还原性或燃烧时的颜色、CO2不支持燃烧可灭火或能使澄清石灰水变浑浊等，都是很好的解题突破口。
考向五　金属
【例5】向AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，反应完成后过滤，下列情况不可能存在的是(　　)。
A．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2＋、Fe2＋
B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Zn2＋、Fe2＋
C．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
D．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
解析：由于D中滤纸上有Fe，因此滤液中不会存在Cu2＋，因为Fe会将Cu2＋从溶液中置换出来，选D。
答案：D
如果盐溶液中有多种金属离子，金属先置换出较不活泼金属对应的离子，然后再置换出较活泼的金属对应的离子。
考向六　酸　碱　盐
【例6】下列各组物质能在pH＝1的无色溶液中大量共存的是(　　)。
A．K2SO4　Ba(OH)2　KCl
B．Cu(NO3)2　NaCl　KNO3
C．Na2CO3　KNO3　NH4Cl
D．MgSO4　NaNO3　KCl
解析：pH＝1的溶液显酸性，A中生成难溶于水，又难溶于酸的BaSO4；B中有Cu(NO3)2溶液呈蓝色；C中Na2CO3与酸反应产生CO2气体，即Na2CO3不能存在于酸性溶液中。
答案：D
溶液中物质共存问题的实质是物质溶于水发生电离，电离的各种离子两两结合不能产生沉淀、气体或水。其基本类型有：①溶液若无色时则不存在有色离子：如Fe3＋(黄色)、Fe2＋(浅绿色)、Cu2＋(蓝色)；②在酸性溶液中，不能大量共存的离子：OH－、CO、SO、HCO等；③在碱性溶液中，不能大量存在的离子：H＋、NH、Cu2＋、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、Ag＋等；④彼此结合能生成沉淀的金属离子和酸根离子不能大量共存，Cl－和Ag＋、Ba2＋和SO、Ca2＋和CO等。
1．(2011·山东烟台中考)下列关于氧气的说法中错误的是(　　)。
A．工业上可以利用分离液态空气法制氧气
B．氧气可以支持燃烧，说明氧气具有可燃性
C．氧气供给呼吸，它和体内物质反应，释放能量，维持生命活动
D．夏天鱼池内开启增氧泵，是因为温度升高，氧气在水中溶解量减少
2．(2011·山东临沂中考)使用下图装置可以进行下列实验中的(　　)。
A．锌与稀硫酸制取、收集氢气
B．KClO3与MnO2制取、收集氧气
C．KMnO4制取、收集氧气
D．过氧化氢溶液与MnO2制取、收集氧气
3．根据物质的用途体现物质的性质这一关系，下列用途体现该物质的性质，说法错误的是(　　)。
A．金刚石可以刻画玻璃，说明金刚石硬度大
B．二氧化碳能使紫色石蕊变红，说明二氧化碳具有酸性
C．一氧化碳可用于工业炼铁，说明一氧化碳具有还原性
D．活性炭可用于防毒面具，说明活性炭具有吸附性
4．下表列出了除去物质中所含少量杂质的方法，其中正确的是(　　)。
选项
物质
所含杂质
除去杂质的方法
A
CO2
CO
通过足量氢氧化钠溶液，并干燥
B
H2
水蒸气
通过盛有浓硫酸的洗气瓶
C
N2
O2
通过炽热的木炭
D
NaOH
溶液
Na2CO3
加入足量稀盐酸至不再产生气泡
5．如图所示，X溶液与AgNO3、Na2CO3、Na2SO4三种溶液发生反应均生成白色沉淀。则X可能是下列哪种物质的溶液(　　)。
A．HNO3或KNO3 B．HCl或H2SO4
C．BaCl2或CaCl2 D．NaOH或Ca(OH)2
6．空气、水是人类赖以生存的自然资源。
(1)空气中含有氮气、氧气、稀有气体等，是一种________(填物质类别)。人类时刻都离不开空气，是因为空气中的氧气能________。
(2)我国规定生活饮用水的水质必须达到下述四项指标：
a．不得呈现异色 b．不得有异味
c．应澄清透明 d．不得含有细菌和病毒
其中“c指标”可以通过________操作达到。
(3)生活中可以采用________区分硬水和软水，可以通过________的方法降低水的硬度。
(4)水的用途广泛，许多化学实验中用到水，请你列举一例：________。
7．金属在生产生活中应用广泛。
(1)最初输水管材用铸铁，目前多用塑料管和塑料金属复合管，输送热水，一般用铜管，下列管材中，属于金属材料的是________(填字母序号，下同)。
(2)铁生锈的条件是________。将生锈的铁片放在硫酸和硫酸铜的混合溶液中，可能发生的置换反应的化学方程式是__________、______________。
(3)金属的回收和利用是保护金属资源的一种有效途径。
①废钢铁可回收重新冶炼，用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为________________。
②将铁粉和铜粉的混合物放入硝酸银溶液中，反应结束后，对剩余固体成分的判断正确的是(　　)。
A．肯定有银 B．肯定有铜
C．可能有铁 D．可能是铁和银
8．在初中化学中，我们学习了溶液的有关知识。下图是KNO3的溶解度曲线。
(1)从上图溶解度曲线可以得到的信息是(写一条)__________________。
(2)小明参照上图在常温20 ℃时进行了如下实验：
小明观察到A中所加固体全部溶解，则B中的现象是____________。
上述实验过程中属于不饱和溶液的是(填字母)__________________________________。
D中溶液的溶质质量分数是__________________。
9．如下图所示，A、B、C、D、E各代表铁、水、二氧化碳、硫酸铜溶液、氢氧化钡溶液中的一种物质，常温下相连环物质间能发生反应，不相连环物质间不能发生反应，且B的相对分子质量大于D。请填空：
(1)写出下列物质的化学式：A________，B________，D________。
(2)相连环物质间发生的反应，没有涉及的基本反应类型是________。
10．某兴趣小组要研究CO2的温室效应，请选择下列合适的装置填空：
(1)实验室制取CO2的化学方程式为______________。
(2)实验室制取CO2，应选________(填序号，下同)作发生装置，应选________作收集装置。
(3)若实验室用装置⑥除去二氧化碳气体中少量的氯化氢，不纯气体应从________(填“a”或“b”)导管通入。
若要得到干燥纯净的二氧化碳气体，按气流方向干燥装置应放于装置⑥之________(填“前”或“后”)。
(4)为比较二氧化碳和空气的温室效应，可将盛满两种气体的密闭广口瓶同时置于阳光下进行实验。此实验需定时测量的数据是______________。
参考答案
专题提升演练
1．B　2．D　3．B　4．B　5．C
6．答案：(1)混合物　供给呼吸　(2)过滤　(3)肥皂水　煮沸　(4)配制溶液(其他合理答案均可)
7．答案：(1)AB
(2)潮湿的空气　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(3)①3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　②AC
8．答案：(1)20 ℃时，KNO3的溶解度是31.6 g(其他合理答案也可)
(2)固体部分溶解　ACD　37.5%
9．答案：(1)Fe　CuSO4　CO2　(2)分解反应
10．答案：(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(2)①　④　(3)a　后　(4)温度

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