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第1课时　硫和二氧化硫
课前自主预习
1．硫单质
(1)硫元素在自然界中的存在形式
(2)硫的物理性质
(3)硫的化学性质
③与强氧化剂反应(如浓硫酸)：S＋2H2SO4(浓)===3SO2＋2H2O，表现还原性。
④与碱溶液反应：3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，表现氧化性和还原性。
2．二氧化硫
(1)SO2的物理性质
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，容易液化，易溶于水(常温常压下，1体积水大约能溶解40体积的SO2)。SO2是一种主要的大气污染物。
(2)SO2性质的实验探究
　(3)SO2的化学性质
3．SO3的性质
(1)物理性质
标准状况下，SO3是一种无色固体，熔点、沸点较低。
(2)化学性质
SO3是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。
①SO3与水反应
SO3＋H2O===H2SO4，反应放出大量的热，产物能使紫色石蕊溶液变红。
②SO3与碱性氧化物反应
SO3＋CaO===CaSO4
③SO3与碱反应
SO3＋Ca(OH)2===CaSO4＋H2O
4．可逆反应
(1)定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示
在化学方程式中用“??”表示。
课堂互动探究
SO2的漂白性及常见漂白剂的漂白原理
1．SO2和Cl2的漂白性比较
SO2的漂白原理是与有色物质结合生成不稳定的无色物质，Cl2的漂白原理是和H2O反应生成的HClO具有强氧化性，二者原理不同。
2．常见漂白剂的漂白原理
(1)漂白原理分类
①氧化型
漂白剂本身是一种强氧化剂，利用其强氧化性氧化有色物质而使之失去原有的颜色，特点是不可逆。此类物质有：HClO、Ca(ClO)2、NaClO、Na2O2、H2O2等强氧化性物质。
②加合型
漂白剂与有色物质结合生成新的无色物质，使有色物质失去原有的颜色，当受热时漂白剂从有色物质中脱离，使之又恢复原有的颜色，特点是可逆，如SO2使品红溶液褪色，加热又恢复原有颜色(SO2不漂白酸碱指示剂)。
③吸附型
有些物质的固体疏松、多孔，具有较大的表面积，可以吸附一些有色物质而使之失去原来的颜色，如活性炭、胶体等。
(2)漂白异同点比较
常用于漂白的物质
二氧化硫
氯水
双氧水
漂白粉
活性炭
漂白原理
二氧化硫与有色物质结合生成不稳定的化合物
次氯酸的强氧化性将有色物质氧化为无色物质
双氧水的强氧化性将有色物质氧化为无色物质
在酸性条件下生成次氯酸具有强氧化性
吸附作用
品红溶液
褪色，加热后恢复红色
褪色，加热后不恢复红色
褪色，加热后不恢复红色
褪色，加热后不恢复红色
褪色
石蕊溶液
变红，不褪色
先变红，后褪色
先变红，后褪色
先变蓝，后褪色
褪色
漂白后所得物质的稳定性
不稳定
稳定
稳定
稳定
是否是化学变化
是
是
是
是
否
SO2与CO2性质的比较
1．物理性质
SO2
CO2
气味
有刺激性气味
无味
毒性
有毒
无毒
溶解性
易溶(体积比1?40)
可溶(体积比1?1)
2.化学性质
3.SO2与CO2的鉴别
(1)利用SO2的还原性，用酸性KMnO4溶液或溴水作试剂，观察溶液是否褪色。
(2)利用SO2的漂白性，用品红溶液鉴别。
典例题组训练
题组一　　　　　硫的单质
1．下列说法不正确的是(　D　)
①硫是一种能溶于水的黄色晶体
②火山喷出物中含有大量含硫化合物
③硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫
④硫在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫
A．①②　　　B．②③
C．③④　　　D．①④
解析：硫是一种不溶于水的黄色晶体；硫不论在空气中还是纯氧中，燃烧的产物都是SO2。
2．(双选)下列说法中不正确的是(　AD　)
A．在自然界中无游离态的硫存在
B．试管内壁的硫粉可以用热的碱液除去
C．硫与变价金属反应，生成金属的低价态化合物
D．硫的氧化性比氯气的强
解析：游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里，A错误。S可以与热的烧碱反应，B正确。硫的氧化性较弱，与变价金属化合时，只能生成低价态金属硫化物，如S与Fe、Cu的反应，生成FeS和Cu2S；氯气的氧化性较强，Cl2与Fe、Cu反应生成高价态金属化合物FeCl3、CuCl2，C正确，D错误。
?1?硫与变价金属反应时生成低价态的金属硫化物，而氯气与变价金属反应时生成高价态的金属氯化物。如Fe与S反应生成FeS，Fe与Cl2反应生成FeCl3，从而体现出Cl2的氧化性强于S。
?2?S与氧气反应只能生成SO2，与反应条件、反应物的用量无关。
?3?金属汞洒落在地面可撒些硫黄覆盖，防止汞蒸气中毒，因为常温下，Hg＋S===HgS。
题组二　　　　二氧化硫的性质
3．(双选)下图所示装置可用于收集SO2并验证SO2的某些化学性质，下列说法正确的是(　AB　)
选项
试剂
现象
结论
A
酸性KMnO4溶液
溶液褪色
SO2有还原性
B
品红溶液
溶液褪色
SO2有漂白性
C
NaOH溶液
无明显现象
SO2与NaOH溶液不反应
D
紫色石蕊溶液
溶液变红后不褪色
SO2有酸性，没有漂白性
解析：SO2使酸性KMnO4溶液褪色，体现其还原性，A项正确；SO2为酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O(或NaOH＋SO2===NaHSO3)，但无明显现象，C项错误；SO2能使紫色石蕊溶液变红是由于SO2与H2O反应生成的H2SO3具有酸性，但SO2无酸性，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，但不能使酸碱指示剂褪色，B项正确，D项错误。
4．向BaCl2溶液中通入SO2气体后，未见沉淀，继续通入下列物质仍未出现明显变化的是(　C　)
A．NH3
B．Cl2
C．CO2
D．H2S
解析：向BaCl2溶液中通入SO2气体后，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不与氯化钡反应，故未见沉淀。若继续通入NH3，则其可以与亚硫酸反应生成亚硫酸铵，进而与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀。若继续通入Cl2，其可以把亚硫酸氧化为硫酸，进而与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀。若继续通入H2S，则其可以与亚硫酸反应生成硫单质。只有通入CO2仍未出现明显变化，故选C。
　
在分析SO2性质的相关题目时要注意SO2性质的多样性：酸性氧化物的通性、还原性、氧化性、漂白性，尤其要区分褪色与漂白性的对应关系。
题组三　　二氧化硫的漂白性
5．(双选)下列说法正确的是(　BC　)
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、石蕊溶液褪色
B．能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C．SO2、漂白粉、活性炭都能使红墨水褪色，其原理不相同
D．将SO2和Cl2等物质的量混合后，通入装有湿润的有色布条的集气瓶中，漂白效果更好
解析：A项中SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性，能使品红溶液褪色才体现其漂白性，SO2不能使石蕊溶液褪色；B项中能使品红溶液褪色的物质很多，不仅仅是SO2；C项中各漂白剂的漂白原理不尽相同；D项中SO2和Cl2等物质的量混合后与H2O发生反应SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。
?1?SO2的漂白原理与氯水不同，其原理是SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质，加热后，无色物质分解为原来的物质和SO2。
?2?SO2能漂白品红、鲜花等有机色素，不能漂白酸碱指示剂，如酚酞、石蕊等　
题组四　　　　鉴别CO2和SO2
6．有一无色混合气体，其成分是CO2和SO2，试设计实验证明该气体的成分，并画出装置图。
答案：
将气体依次通过：品红溶液―→酸性KMnO4溶液―→品红溶液―→澄清石灰水。①中品红溶液褪色，可验证SO2的存在，③中品红溶液不褪色，且④中澄清石灰水变浑浊可验证CO2的存在。
解析：验证SO2通常用品红溶液，验证CO2通常用澄清石灰水，但SO2也可使澄清石灰水变浑浊，因此验证CO2前应先除尽SO2，一般选用酸性KMnO4溶液除去SO2，用品红溶液验证其是否除尽。
　
(1)鉴别SO2和CO2，不能用澄清的石灰水，因为二者通入澄清石灰水时，现象相同：开始产生白色沉淀，后来沉淀又逐渐溶解。
(2)要检验SO2、CO2混合气体中的CO2，必须先除去SO2(一般用溴水或KMnO4酸性溶液)，再通入澄清的石灰水。
题组五　　SO3的性质
7．下列有关三氧化硫的说法中，正确的是(　A　)
A．三氧化硫与水反应生成H2SO4
B．SO3不属于酸性氧化物
C．硫粉在过量的氧气中燃烧生成SO3
D．SO2、SO3均具有漂白性，能使石蕊试液褪色
解析：SO3是酸性氧化物，硫粉与过量O2反应只生成SO2，SO2具有漂白性，SO2、SO3均能使石蕊试液变红。
核心素养
1．检验SO2和CO2同时存在的一般流程
SO2和CO2均可使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，沉淀都可以溶解消失。检验SO2、CO2混合气体中存在CO2的一般流程如下：
2.漂白性物质分类汇总
【例1】　某学生课外活动小组利用如图装置做如下实验：在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液颜色变为红色，冷却后恢复无色，则(　　)
A．溶有SO2的品红溶液　　
B．溶有NH3的酚酞溶液
C．溶有SO2的酚酞溶液
D．溶有Cl2的品红溶液
【解析】　二氧化硫和有色物质反应生成无色物质，但二氧化硫的漂白性不稳定，加热时溶液又恢复原来的颜色，所以溶有二氧化硫的品红溶液符合题意，A正确；氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出OH－而使溶液呈碱性，酚酞遇碱变红色，加热条件下，一水合氨易分解生成氨气而使溶液褪色，B错误；二氧化硫和水反应生成亚硫酸，酚酞在酸性溶液中为无色，二氧化硫不能使酸碱指示剂褪色，C错误；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性而使品红溶液褪色，且次氯酸的漂白性具有不可逆性，D错误。
【答案】　A
【例2】　某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。
(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质，其化学式为________和________，原因是_________________________________。
(2)为验证气体成分，兴趣小组同学设计了下图所示装置进行了实验探究。
①为验证并吸收SO2，装置B中加入的试剂为________，装置C中品红溶液的作用是_____________________________________；
②装置D中加入的试剂为_______________________________；
③装置G中可能出现的现象为__________________________；
④装置H的作用为__________________________。
(3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能验证SO2具有氧化性的实验现象为__________________________________________________；
②为验证SO2的还原性，取试管b中充分反应后的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；试管b中发生反应的离子方程式为____________________________。
【解析】　(1)铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气，故制得的SO2中可能混有的杂质为CO2和H2。
(2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2，若SO2被吸收完全，装置C中品红溶液不褪色；②装置D中加入澄清石灰水，可检验气体中是否有CO2；③装置E中浓硫酸可干燥气体，装置F中CuO与H2反应生成H2O，G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色；④装置H装有干燥剂，其作用为防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验。
(3)①Na2S和SO2发生氧化还原反应生成S，故a试管中有淡黄色沉淀生成；②方案Ⅱ合理，SO2被氧化生成SO，和Ba2＋反应生成白色沉淀，据此能证明SO2的还原性，试管b中发生反应的离子方程式为Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO。
【答案】　(1)CO2　H2　铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气
(2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可)　验证SO2是否吸收完全
②澄清石灰水
③无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中H2O进入干燥管而影响H2的检验
(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成
②Ⅱ　Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
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-第2课时　硫酸
课前自主预习
一、硫酸的制备
1．古代制法
加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)制取硫酸。
2．现代工业制法——接触法
二、硫酸的性质
1．稀硫酸的化学性质
具有酸的通性，溶于水完全电离：H2SO4===2H＋＋SO。
2．浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，故常用作干燥剂。
(2)脱水性
浓硫酸能按水的组成比脱去纸、棉布、木条等有机物中的氢、氧元素。
向蔗糖中加入浓硫酸时，观察到的现象有：
①蔗糖变黑；
②蔗糖体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭；
③放出有刺激性气味的气体。
(3)强氧化性
①与金属的反应：除金、铂以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用。
常温下，Fe、Al遇浓硫酸发生钝化。
与铜反应的实验探究
②与非金属的反应
浓硫酸与木炭的反应：2H2SO4(浓)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
3．硫酸的用途
(1)重要的化工原料，实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸，作干燥剂等。
三、硫酸盐
课堂互动探究
硫酸的制备
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：
根据上图回答下列问题：
(1)填写下列各进口或出口物质的名称：
A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气；D尾气(SO2、O2)。
(2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：
浓硫酸与稀硫酸
1．浓硫酸与稀硫酸的比较
2.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法
(1)取少量蒸馏水，向其中加入少量试样，能够放出大量热的为浓硫酸，反之为稀硫酸。
(2)观察状态：为黏稠状液体的是浓硫酸，而黏稠度较小的是稀硫酸。
(3)取体积相等的两液体，用手掂掂，质量较大的是浓硫酸。
(4)取少量试样，向其中加入铁片，若能够产生大量气泡的则为稀硫酸：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；若无明显现象(钝化)，则为浓硫酸。
(5)用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字，立即变黑(浓硫酸的脱水性)的为浓硫酸，另一种为稀硫酸。
浓硫酸的特性
1．浓硫酸吸水性和脱水性的区别
浓硫酸吸水是把物质本身中自由的水或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身不含水的有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。所以二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。
浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分，因此浓硫酸常用作干燥剂。但是它不能用来干燥碱性气体(如NH3)和强还原性气体(如H2S)。
2．浓硫酸的强氧化性的表现
(1)Fe、Al的钝化。
常温下，当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。
(2)与不活泼金属和非金属的反应。
由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：
①反应要加热；
②还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸；
③浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性；
④随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。
典例题组训练
　　　　　　　　　　　　　　
题组一　　　硫酸的制备
1．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是(　D　)
A．黄铁矿煅烧前要粉碎，因为大块黄铁矿不能燃烧
B．从沸腾炉出来的气体只有SO2
C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3
D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全
解析：将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块黄铁矿不能燃烧。从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有杂质气体、O2等。SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3。SO3转化为H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分。
2．(双选)右图为工业制硫酸的三设备之一的吸收塔。下列说法错误的是(　BC　)
A．从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式
B．从②处喷出98.3%的硫酸，瓷环的作用是防止暴沸
C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气
D．从④处流出的是更浓的硫酸
解析：首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的，即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下，而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好，而不是防止暴沸。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。
　
工业制硫酸的注意事项
?1?在沸腾炉中煅烧黄铁矿时，要把矿石粉碎，目的是增大黄铁矿与O2的接触面积，使反应加快，提高原料利用率。
?2?炉气进入接触室前要净化，目的是除去炉气中的杂质，防止催化剂中毒及对设备造成不利影响。
?3?接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体，冷却反应后的气体。
?4?在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时，易形成酸雾，吸收速率慢，而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时，吸收SO3的速率快，不形成酸雾，吸收完全。
题组二　　浓硫酸的性质
3．浓硫酸具有以下五种性质：
A．强酸性　B．强氧化性　C．高沸点、难挥发性
D．脱水性　E．吸水性
以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？
(1)热的浓硫酸与铜片反应AB(填字母，下同)。
(2)热的浓硫酸与木炭反应B。
(3)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体E。
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸B。
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末E。
(6)不能用浓硫酸干燥HBr、HI和H2S等气体B。
(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑AD。
解析：(1)浓硫酸在加热条件下将不活泼的金属铜转化成硫酸铜，不仅表现了浓硫酸的强氧化性，还表现了酸性。(2)热的浓硫酸与木炭反应，只体现强氧化性。(3)浓硫酸吸收待干燥气体中的水蒸气，表现吸水性。(4)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应，体现了浓硫酸的氧化性。(5)浓硫酸能吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末，表现吸水性。(6)浓硫酸具有强氧化性，而HBr、HI、H2S具有强还原性。(7)浓硫酸既具有酸的通性，可使酸碱指示剂变色，又具有脱水性，可使有机物炭化。
吸水性与脱水性的区别：
题组三　浓硫酸的强氧化性
4．用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验操作不合理的是(　D　)
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SO2
D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色
解析：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，当向上移动①中铜丝时，铜丝与浓H2SO4脱离接触，反应停止；当向下移动时，铜丝与浓H2SO4接触，生成SO2，故可以控制SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，加热后又恢复红色，因此可以使用品红溶液检验SO2，B项正确；SO2直接排放会污染大气，可用NaOH溶液吸收，SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，C项正确；反应后，①中仍含有大量的H2SO4，直接向①中加水，容易使水沸腾而溅出，造成危险。应待①中溶液冷却后，把试管①中的液体慢慢倒入盛有少量水的另一支试管中，溶液变蓝，可以确认CuSO4的生成，D项错误。
5．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。然后加入适量浓硫酸，迅速搅拌，放出大量的热，同时观察到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，并放出有刺激性气味的气体。请回答：
(1)生成的黑色(单质)物质是C(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SO2(填化学式)，这种黑色物质继续与浓硫酸作用，产生两种气体的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋
2H2O。
(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有CD(填序号)。
A．酸性　　　B．吸水性　　C．脱水性　　D．强氧化性
(4)将实验(2)产生的刺激性气味气体通入品红溶液，可以看到品红溶液褪色，说明这种气体具有漂白性；将(2)中产生的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SO2＋H2O??H2SO3。
解析：(1)蔗糖的化学式为C12H22O11，向蔗糖中加入浓硫酸，浓硫酸将蔗糖中的H、O以2?1的组成脱去，生成的黑色单质为C。(2)黑色物质为C，C继续与浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O，产生的两种气体为CO2和SO2，CO2是无色无味的气体，SO2是无色有刺激性气味的气体，刺激性气味的气体成分为SO2，C与浓硫酸加热时反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)由蔗糖逐渐变黑说明浓硫酸具有脱水性，由C与浓硫酸反应产生两种气体说明浓硫酸具有强氧化性，该过程说明浓硫酸具有脱水性和强氧化性，C、D正确。(4)实验(2)产生的刺激性气味气体为SO2，SO2具有漂白性，SO2通入品红溶液中，可以看到品红溶液褪色。SO2属于酸性氧化物，通入水中SO2会与水反应生成不稳定、易分解的H2SO3，反应的化学方程式为SO2＋H2O??H2SO3。
足量的活泼金属Zn与浓硫酸反应时，开始阶段浓硫酸体现其强氧化性，产生SO2气体，随着反应的进行，当浓硫酸变为稀硫酸时，Zn与稀硫酸反应产生H2。
在常温下，铁、铝遇到浓H2SO4钝化，但是加热条件下，不会钝化。
核心素养
1．浓H2SO4的特性
2.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钝化，可用铝(或铁)槽车运输浓硫酸。
提醒：①H2SO4是高沸点、难挥发性的强酸，利用这一性质可以制取HCl和HF：H2SO4(浓)＋NaClNaHSO4＋HCl↑，CaF2＋H2SO4===CaSO4＋2HF↑。
②由“量变”引起的“质变”：金属(如Cu、Zn等)与浓H2SO4反应时，要注意H2SO4浓度对反应产物的影响。开始阶段产生SO2气体，随着反应的进行，H2SO4的浓度变小，最后变为稀H2SO4，Cu与稀H2SO4不反应，Zn与稀H2SO4反应生成H2而不是SO2。
【例1】　(双选)下列关于硫酸的叙述中，正确的是(　　)
A．浓硫酸具有脱水性，因而能使蔗糖炭化
B．浓硫酸有强氧化性，可贮存在铝、铁容器中
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．稀释浓硫酸时，应将水沿着器壁慢慢加入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌
【解析】　使蔗糖炭化，表现浓硫酸的脱水性，A正确；浓硫酸虽具有强氧化性，但可与铝、铁在常温下发生钝化反应，在表面生成一层致密的氧化膜，故可贮存在铝、铁容器中，B正确；浓硫酸与氨气反应，不能用于干燥氨气，C错误；浓硫酸密度比水大，稀释浓硫酸时，应防止酸液飞溅，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并用玻璃棒不断搅拌，D错误。
【答案】　AB
【例2】　(1)用过量的锌与浓H2SO4反应，某同学认为除了生成SO2外，还有H2产生，理由是_____________________________。
(2)用过量铜片与含0.2
mol
H2SO4的浓H2SO4共热足够长时间，甲认为产生的SO2少于0.1
mol，理由是__________________；
而乙同学认为产生的SO2为0.1
mol，理由是_____________。
(3)实验证明在低温下铜不能与O2反应，也不能与稀H2SO4共热发生反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀H2SO4中并通入空气来制备CuSO4溶液的。铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为_________________________________________________________。
利用铜制备CuSO4的另一种方法为_____________________
(用化学方程式表示)。以上两种方法________(填“前”或“后”)者较好，原因是___________________________________。
【解析】　浓H2SO4与金属反应时，随着反应的进行，H2SO4的量不断减少，硫酸由浓变稀，稀H2SO4可与锌反应产生氢气，但稀H2SO4不与铜反应。在稀H2SO4存在的条件下，Cu与O2在加热条件下反应生成碱性氧化物CuO，并迅速溶解在热的稀H2SO4中生成CuSO4。
【答案】　(1)Zn过量，随着反应的进行，浓H2SO4变稀，稀H2SO4可与Zn反应产生H2
(2)由反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O可知，若0.2
mol
H2SO4全部反应可生成0.1
mol
SO2，但随着反应的进行，浓H2SO4变稀，而稀H2SO4与铜不反应加热时间足够长，水比硫酸易挥发，硫酸始终保持较高浓度，直至与铜完全反应
(3)2Cu＋2H2SO4(稀)＋O22CuSO4＋2H2O
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　前
若制得1
mol
CuSO4，第一种方法只需1
mol
H2SO4，而第二种方法则要用2
mol
H2SO4，而且生成的SO2会造成大气污染
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
PAGE
-
12
-第3课时　硫酸根离子检验、硫和含硫化合物的相互转化
课前自主预习
1．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产生(判断有无SO)。
先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag＋、SiO等离子干
扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。整个过程中可能发生反应的离子方程式：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑、SO＋2H＋===H2O＋SO2↑、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2H＋＋SiO===H2SiO3↓。
2．粗盐的提纯
(1)不溶性杂质的除去
(2)粗盐中可溶性杂质的除去
按照上面表格的设计进行实验(每种试剂均加足量)，则加入足量的Na2CO3溶液时还发生了一个反应，其化学方程式为Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，这样设计的优点是加入Na2CO3溶液一并把原来杂质CaCl2和过量的BaCl2全部除去了，接下来的操作是过滤，最后再向滤液中加稍过量盐酸中和过量的Na2CO3和NaOH，之后蒸发结晶。
3．不同价态硫物质的转化
(1)常见不同价态硫的化合物
①－2价：H2S、Na2S、FeS等。
②＋4价：SO2、H2SO3、Na2SO3等。
③＋6价：SO3、H2SO4、Na2SO4等。
(2)通过下表中实验可完成不同价态硫元素物质之间的转化，请填写下表：
(3)下表中的实验可完成相同价态硫元素物质之间的转化，请填写下表：
课堂互动探究
硫酸根离子的检验
1．原理
利用Ba2＋＋SO===BaSO4↓(白色)，BaSO4具有不溶于盐酸、稀硝酸的特性。
2．试剂
可溶性钡盐(BaCl2)、盐酸。
3．排除干扰
(1)Ag＋干扰：用盐酸酸化可排除Ag＋干扰。
(2)CO、SO、PO干扰：因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是，这些沉淀可溶于强酸中。因此检验SO必须用盐酸酸化。不能用硝酸酸化，因为在酸性条件下，SO、HSO、SO2等会被溶液中的NO氧化为SO，从而干扰实验结果。
4．操作方法
粗盐的提纯
1．物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”
(1)三个必须
①除杂试剂必须稍过量。
②过量试剂必须除尽。
③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。
(2)四个原则
2．除去粗盐中可溶性杂质的原理
3．试剂加入的先后顺序
根据原理可知，Na2CO3溶液既可除去CaCl2，又可除去过量的BaCl2，故Na2CO3溶液必须在加BaCl2溶液之后加入，盐酸要除去过量的Na2CO3和NaOH，故应最后加入，因此各试剂的加入顺序可以为：
(1)BaCl2→NaOH→Na2CO3→盐酸；
(2)NaOH→BaCl2→Na2CO3→盐酸；
(3)BaCl2→Na2CO3→NaOH→盐酸。
切记：加盐酸要在过滤之后。
不同价态硫元素之间的转化规律
1．升降转化规律
硫的常见化合价有－2、0、＋4、＋6，在不太强的氧化剂或不太强的还原剂作用下，硫元素的化合价升高或降低只变化到相邻的价态值。例如－2价的硫通常的氧化产物是零价的硫(单质)。
2．互不换位规律
(1)与之间发生氧化还原反应时，只能变成中间价态，不可能变成互换位置。例如：H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O中，S是氧化产物，SO2是还原产物。
(2)硫元素相邻价态的微粒之间不发生氧化还原反应。
例如：S与H2S、S和SO2、SO2和浓H2SO4之间不发生氧化还原反应。
3．跳位转化规律
遇到很强的氧化剂时，低价态的硫可能被氧化到比邻位更高的价态，称为“跳位”。
例如：2H2S＋3O2(足量)2SO2＋2H2O
典例题组训练
题组一　　　SO的检验
1．检验试样中有无SO的操作及结论正确的是(　A　)
A．先加盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液有白色沉淀，一定有SO
B．加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀，一定有SO
C．滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液有白色沉淀，一定有SO
D．滴加BaCl2溶液有白色沉淀，一定有SO
解析：A项，先加盐酸无明显现象，排除了CO、SO、Ag＋等的干扰，再加BaCl2溶液产生白色沉淀，即说明溶液中存在SO；B项，Ag＋对SO的检验有干扰；C项，SO对SO的检验有干扰；D项，CO、SO、Ag＋等均对SO的检验有干扰。
2．某溶液中可能含有SO、CO、Cl－。为了检验其中是否含有SO，除BaCl2溶液外，还需要的溶液是(　B　)
A．H2SO4
B．HCl
C．NaOH
D．NaNO3
解析：加入盐酸会使碳酸钡溶解，以排除CO的干扰。
　
题组二　　粗盐的提纯
3．(双选)为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO及少量泥沙，得到纯净的NaCl，可将粗盐溶于水，下列操作顺序正确的是(　BD　)
①过滤　②加入过量的NaOH溶液　③加入过量的盐酸
④加入过量的Na2CO3溶液　⑤加入过量的BaCl2溶液　⑥加热蒸发
A．④①⑤②①③⑥
B．⑤④②①③⑥
C．②⑤④③①⑥
D．②⑤④①③⑥
解析：除Ca2＋可用Na2CO3溶液，除Mg2＋可用NaOH溶液，除SO可用BaCl2溶液；为将杂质离子全部除去，加入的试剂必须是过量的，过量的试剂必须在后面操作中除去。因此，Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液之后加入，否则过量的Ba2＋无法除去，且盐酸需在过滤操作之后加入，除去过量的CO和OH－，最后加热蒸发除去HCl，结晶得到纯净的NaCl。
4．为了除去KCl溶液中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2，HCl和K2CO3三种试剂，按下图步骤操作：
(1)写出三种试剂的化学式：
A
Ba(OH)2，B
K2CO3，C
HCl。
(2)填表：
解析：除去KCl溶液中的MgCl2、MgSO4，实质是除去溶液中的Mg2＋和SO，可以选用过量的Ba(OH)2溶液；而过量的Ba2＋则选用K2CO3溶液除去，最后加入适量HCl除去过量的OH－和CO，加热煮沸使HCl逸出，即可得到纯净的KCl溶液。
　
分离和提纯的比较
项目
分离
提纯
概念
把混合物中各组成成分分离开，得到纯净的原状态的各物质
把被提纯物质中的杂质除去，并分离出纯净的被提纯物
区别和联系
分离和提纯都是依据混合物中各物质的物理性质和化学性质的区别设计方案，即二者原理相同。提纯过程也包含分离过程，只是杂质部分通常要弃去
原则与注意事项
分离或提纯一般应遵循不增、不减、易复原、易分离的“两不两易”原则，即不增加杂质，不减少所需物质，欲得物质容易复原，欲得物质易于分离
题组三　　含硫物质间的转化
5．Na2SO3中有＋4价的硫，它既有氧化性又有还原性，现有试剂：溴水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、H2SO4、NaOH溶液、氨水。
(1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用的试剂有Na2SO3溶液、溴水，看到的现象是溴水褪色，反应的离子方程式为SO＋Br2＋
H2O===SO＋2Br－＋2H＋。
(2)要证明Na2SO3具有氧化性，应选用的试剂有Na2SO3溶液、Na2S溶液、H2SO4，看到的现象是有黄色浑浊出现，反应的离子方程式为SO＋2S2－＋6H＋===3S↓＋3H2O。
(3)证明H2SO3的酸性小于H2SO4，选用的试剂有Na2SO3溶液、H2SO4，反应的现象是有刺激性气味的气体产生，反应的离子方程式为SO＋2H＋===SO2↑＋H2O。
解析：(1)要证明Na2SO3具有还原性，应选用氧化性物质溴水。向Na2SO3溶液中滴加溴水，溴水褪色，说明Na2SO3具有还原性。(2)要证明Na2SO3具有氧化性，应选用还原性物质Na2S溶液和H2SO4。先加入少量H2SO4，使反应在酸性环境中进行，为反应提供H＋，再向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液，若溶液中出现黄色浑浊，说明有单质硫生成，也说明Na2SO3具有氧化性。(3)要证明H2SO3的酸性小于H2SO4，应选用的试剂为Na2SO3溶液和H2SO4，向Na2SO3溶液中滴加硫酸，若有气泡产生，说明H2SO3的酸性小于H2SO4。
6．下图表示物质A～F之间的转化关系，其中A为淡黄色固体，B、C为无色溶液，D为气体，E、F为白色沉淀。请填写下列空白：
(1)写出各物质的化学式：
A
S，B
H2SO3，C
H2SO4，D
SO2，E
BaSO3，F
BaSO4。
(2)写出下列反应的化学方程式：
B―→A：H2SO3＋2H2S===3S↓＋3H2O。
B―→C：H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl。
(3)写出C―→F的离子方程式：SO＋Ba2＋===BaSO4↓。
(4)在A～F六种物质中，既有氧化性又有还原性的是ABDE(填字母代号)。
解析：中学阶段学过的淡黄色固体物质有S、Na2O2和AgBr，其中能与O2反应的是硫，则D为SO2，B为H2SO3，E为BaSO3，C为H2SO4，F为BaSO4。硫元素的最高正价为＋6价，最低负价为－2价。含处于中间价态硫元素的物质，既具有氧化性又具有还原性。
核心素养
1．理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系
2．掌握硫及其化合物之间的转化规律
(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的
反应②、③、④的化学方程式为
②H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O；
③Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑；
④Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3。
(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的
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，可用下图表示
提醒：①同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应，如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
②当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O。
同价态硫元素之间的转化也是物质推断的重要突破点，可以从物质类别的角度进行分析与迁移。
如：SO2、Na2SO3、NaHSO3之间的转化代表着酸性氧化物、正盐、酸式盐之间的转化；H2S、Na2S、NaHS之间的转化代表着二元弱酸、正盐、酸式盐之间的转化，可类比CO2、Na2CO3、NaHCO3之间的转化。
(注：上述转化可通过与酸或碱反应实现)
【例1】　硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，在C里加Na2S产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。按A、B、C、D、E顺序排序的是(　　)
A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S
B．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S
C．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3
D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3
【解析】　硫在空气中燃烧生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，在H2SO4溶液中加Na2S产生气体H2S，H2S与H2SO3反应产生浅黄色沉淀S，故B项正确。
【答案】　B
【例2】　含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是(　　)
A．该过程中可得到化工产品H2SO4
B．该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2
C．该过程中化合价发生改变的元素为Fe和S
D．图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
【解析】　根据图可知，该工艺中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4，该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋SO2＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4，该工艺不仅吸收了SO2，还得到了化工产品H2SO4，A、D正确；根据以上分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2，B正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C错误。
【答案】　C
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14
-第1课时　氮气与氮的氧化物
课前自主预习
1．氮元素的存在与氮的固定
2．N2的物理性质
无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。
3．N2的化学性质
写出有关反应的化学方程式：
①3Mg＋N2Mg3N2；
②N2＋3H22NH3；
③N2＋O22NO。
4．氮的氧化物
课堂互动探究
氮氧化物的转化及有关计算
1．NO→NO2
NO具有还原性，能与氧气反应生成二氧化氮，反应方程式为2NO＋O2===2NO2，将盛有一氧化氮气体的试剂瓶的瓶塞打开，会发现瓶口变红棕色。
2．NO2→NO
二氧化氮易溶于水且能与水反应生成一氧化氮。
(1)反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)反应现象：反应后气体体积减少为原来的三分之一，气体颜色由红棕色变为无色。
(3)反应特点：反应中的二氧化氮既是氧化剂又是还原剂，每3
mol二氧化氮参加反应转移2
mol电子。二氧化氮不是酸性氧化物。
(4)有关计算：
NO2(NO2与N2的混合气体)溶于水时，可根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。
例：氮气和二氧化氮混合气体20
mL通入水中，气体的体积缩小为16
mL，则原混合气体中二氧化氮的体积V可通过以下关系求得：
氮的氧化物溶于水的有关计算
氮的氧化物溶于水的几种情况
(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水
根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　①
利用气体体积变化差值进行计算。
(2)NO2和O2的混合气体溶于水
根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　②
可知：当体积比
(3)NO和O2的混合气体溶于水
根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　③
可知：当体积比
(4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中
可先按①式求出NO2和H2O反应后生成的NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，即为NO的总体积，再按③式进行计算。
(5)无论是4NO2＋O2混合，还是4NO＋3O2混合，均可看成是2N2O5，这是实质，即利用N、O原子个数比进行分析推断。
(6)电子守恒法
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子总数必然相等，这是解题的依据。
典例题组训练
题组一　　氮在自然界中的循环
1．(双选)下列关于自然界中氮循环(如图所示)的说法不正确的是(　AD　)
A．氮元素均被氧化
B．工业合成氨属于人工固氮
C．含氮无机物和含氮有机物可相互转化
D．只有碳、氢二种元素参与了氮循环
解析：人工固氮中氮气转化为氨气，N化合价由0→－3价，化合价降低，被还原，故A错误；工业合成氨是典型的人工固氮方法，故B正确；根据图像知，通过生物体可以将铵盐和蛋白质相互转化，实现了含氮的无机物和有机物的转化，故C正确；生物体合成蛋白质的过程有碳、氢、氧三种元素的参与，故D错误。
2．雷雨发庄稼，解释其科学原理，并写出相关化学方程式。
答案：空气中的氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧气反应，生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥被植物吸收，所以有利于庄稼生长。
相关化学方程式：N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
题组二　　　氮的氧化物
3．(双选)下列关于NO和NO2的叙述正确的是(　AC　)
A．NO2是一种红棕色气体
B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO2可用排水法收集
解析：解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO2是红棕色的气体，A正确。常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误。NO2能与水反应，故不能用排水法收集，D错误。
4．NO2溶于水时，与水发生氧化还原反应，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是(　B　)
A．2?1　　　B．1?2　　　C．3?1　　　D．1?3
解析：NO2与H2O的反应中，NO2既作氧化剂又作还原剂：
根据得失电子守恒，n(氧化剂)?n(还原剂)＝1?2。
　
?1?NO和NO2都是有毒气体，NO的中毒原理同CO。
?2?收集NO时不能用排气法，应用排水法，收集NO2时，不能用排水法。
题组三　氮的氧化物、氧气与水的反应
5．将盛有10
mL
NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入4
mL
O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为(　C　)
A．1?2
B．2?5
C．3?7
D．无法确定
解析：设10
mL
NO和NO2的混合气体中有a
mL
NO和(10－a)
mL
NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O
===4HNO3可得：a＋＝4，所以a＝3，V(NO)?V(NO2)＝3?7。
6．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，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，试管被水充满，原来试管中盛装的气体是(　D　)
A．肯定是NO2气体
B．肯定是O2与NO2的混合气体
C．肯定是NO气体
D．可能是NO与NO2的混合气体
解析：由气体“红棕色”推测肯定含有NO2，与水反应后生成物有NO，由“向试管内鼓入氧气多次后，试管被水充满”，则试管中原来可能还含有NO或含有O2。由4NO2＋O2＋2H2O===
4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3这两个方程式进行判断，可能是NO与NO2的混合气体；若是O2与NO2的混合气体，当O2过量，试管就不可能被水充满，因此，原试管中可能情况之一是O2与NO2的混合气体且O2不过量。
　
?1?要明确试题要求，如反应后容器内是否有剩余气体？剩余气体可能是什么？注意剩余气体不可能是NO2，也不可能是NO与O2的混合气体。
?2?计算中可能用到的化学反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3,?3?要对试题中产生的结果进行可能情况的讨论，如NO2与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体是NO还是O2要进行讨论。
核心素养
氮氧化物与O2、H2O反应的计算
(1)关系式法
①NO和O2通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
②NO2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
③NO、NO2和O2三种气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后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。
【例1】　(双选)在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12
mL通入足量水中，充分反应后剩余2
mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　)
A．1.2
mL　　
B．2.4
mL　
　C．3
mL　
　D．4
mL
【解析】　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)
mL＝8
mL，V(O2)＝12
mL－8
mL＝4
mL。
若剩余的气体是NO(2
mL)?6
mL
NO2。
则V(O2)＝×(12－6)
mL＝1.2
mL。
【答案】　AD
【例2】　将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内，充分反应后，试管内残留体积的气体，该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为(　　)
A．3?2
B．2?3
C．8?3
D．3?8
【解析】　该过程中涉及的反应有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可将两个方程式“合并”为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。剩余气体与空气接触立即变为红棕色，说明剩余气体为NO。则可知体积的NO气体与n体积的O2恰好完全反应。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4
3
n
4?＝3?n，解得m?n＝8?3。
【答案】　C
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9
-第2课时　氨和铵盐
课前自主预习
一、氨的性质和用途
1．物理性质
(1)氨是一种无色刺激性气味的有毒气体，密度小于空气的密度。易溶于水，常温常压下，1体积水能溶解700体积的氨，常用向下排空气法收集氨气。
(2)氨气易液化，液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。
2．化学性质
(1)氨与水的反应
①常用喷泉实验来验证NH3易溶于水。
②NH3溶于水形成的溶液叫氨水，溶解在水中的大部分氨气和水反应生成一水合氨(化学式NH3·H2O)。化学方程式：NH3＋H2O??NH3·H2O。
③一水合氨是一种弱碱，在水中可发生电离：NH3·H2O??NH＋OH－，所以氨水显碱性，能使酚酞溶液变红或红色的石蕊试纸变蓝。
④一水合氨不稳定，受热易分解，化学方程式：
NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸的反应
①把分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒接近时产生大量白烟。这是氨水中挥发出的NH3与盐酸挥发出的HCl化合生成的NH4Cl小颗粒。化学方程式：NH3＋HCl===NH4Cl。
②氨也和其他酸反应生成相对应的铵盐，写出下列方程式：
a．NH3与HNO3反应：NH3＋HNO3===NH4NO3。
b．把足量CO2通入氨水中：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3。
3．用途
氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料。
二、铵盐
铵盐都易溶于水，受热易分解，与碱反应放出氨气。
NH4ClNH3↑＋HCl↑
NH4HCO3NH3↑＋H2O↑＋CO2↑
NH4NO3＋KOHKNO3＋H2O＋NH3↑
三、氨的实验室制法
1．原理：实验室中常用NH4Cl与Ca(OH)2共热的方法制取氨。如：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。
2．装置：固体与固体反应，加热。图见教材。
为了防止NH3与空气发生对流而难以收集，以及防止外逸的NH3污染空气，经常在收集NH3的试管口塞上一团浸有稀硫酸的棉花。
3．收集：向下排空气法。
4．检验：检验NH3时，常使用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒。
课堂互动探究
氨气与氨水
一、氨水
1．氨极易溶于水，但氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合形成一水合氨(NH3·H2O)。NH3·H2O可以部分电离成NH和OH－，所以氨水显弱碱性。氨溶于水的过程中存在着下列可逆过程：
NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－。
NH3·H2O不稳定，受热时分解为NH3和H2O，NH3·H2O△,NH3↑＋H2O。
2．在氨水中的微粒有三种分子和三种离子：NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。除水分子外，含量最多的为NH3·H2O。但在求氨水中溶质的质量分数、物质的量浓度时，视溶质为NH3，氨水的密度比水小，它的浓度越大，密度越小。
3．一水合氨(NH3·H2O)是一种弱碱，易溶于水、易分解、易挥发出刺激性气味的气体，具有碱的通性，是很好的沉淀剂。可使多种阳离子：Mg2＋、Fe3＋、Al3＋等生成沉淀。例如：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
4．涉及氨水的离子方程式书写
(1)氨水作反应物，用分子式NH3·H2O表示，例如：
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
(2)生成氨水时，如使用的反应物为浓溶液或在加热条件下，用下式表示：NH＋OH－NH3↑＋H2O。
(3)生成氨水时，如使用的反应物为稀溶液，用下式表示：
NH＋OH－??NH3·H2O。
二、氨气、液氨、氨水和铵盐的区别与相互转化
氨气、液氨、氨水和铵盐的区别与相互转化如下表所示：
喷泉实验
1．喷泉形成的原理
容器内外存在较大的压强差，在压强差的作用下，液体迅速流动，从带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。
2．使容器内外产生较大的压强差的两类情况
(1)容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。
当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，从尖嘴导管喷出，形成喷泉。下表中列出的气体与吸收剂作用，就能形成喷泉。
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、H2S、SO2
NO2＋O2
吸收剂
水、NaOH溶液
水、盐酸
NaOH溶液
水
(2)容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应产生气体。
容器内产生大量气体，容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。
3．形成喷泉的关键
(1)气体要充满烧瓶，(2)气体和烧瓶要干燥，(3)装置气密性要好。
4．常见喷泉实验装置
图①装置形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强迅速减小产生压强差而形成喷泉。
图②装置形成喷泉可采用使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小产生压强差而形成喷泉。
图③装置下部锥形瓶内物质相互反应或挥发产生大量气体，使锥形瓶内压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶压入到烧瓶而形成喷泉。
氨气的实验室制法
1．药品的选择
(1)铵盐：制取NH3时一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：
铵盐
不选用的理由
NH4NO3
受热分解，会发生爆炸，不安全
(NH4)2SO4
与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗
(NH4)2CO3
受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯
　(2)碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃腐蚀性较强。
2．实验装置类型
固＋固气
与实验室用KClO3和MnO2制取O2的装置相同。
3．操作时的注意事项
(1)收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。
(2)发生装置的试管口略向下倾斜。
(3)由于氨气的密度比空气小且易溶于水，因此收集氨气只能用向下排气法。
(4)加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
4．NH3的干燥
通常使用碱石灰，不能使用P2O5或浓H2SO4，也不能用无水CaCl2。
5．验满
(1)用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
(2)用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。
6．尾气处理
多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸，常采用的装置有：
7．氨气的其他制法如下表所示
典例题组训练
题组一　　　喷泉实验
1．喷泉是一种常见的现象，产生的原因是存在压强差。
(1)制取氨并完成喷泉实验。
①用上图甲所示装置进行喷泉实验，圆底烧瓶已充满干燥的氨，引发水往上喷的操作是打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶。该实验的原理是NH3极易溶于水，使圆底烧瓶内压强迅速减小，烧瓶内外产生压强差，烧杯内的水快速进入圆底烧瓶。
②如果只提供上图乙所示装置，引发喷泉的方法为打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾。
(2)利用上图丙所示装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是D(填字母)。
A．Cu与稀盐酸
B．NaHCO3与NaOH溶液
C．CaCO3与稀硫酸
D．NH4HCO3与稀盐酸
(3)在上图丙所示装置的锥形瓶中加入酒精，将锥形瓶置于一水槽中，向水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可能是A(填字母)。
A．浓硫酸
B．食盐
C．硝酸钾
D．硫酸铜
(4)从产生喷泉的原理分析，上图中甲、乙所示装置是减小(填“增大”或“减少”，下同)上部烧瓶内气体的压强。上图丙所示装置是增大下部锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与上图丙(填“甲”“乙”或“丙”)所示装置的原理相似。
解析：(1)要使题图甲所示装置形成喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶，圆底烧瓶内的NH3极易溶于水，烧瓶内压强降低，产生喷泉。而题图乙所示装置则需先打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出后，再移去热毛巾。(2)能在锥形瓶内反应产生气体，使锥形瓶内压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项中两物质不反应，B项中两物质反应不产生气体，C项中反应生成的CaSO4会阻碍CaCO3与H2SO4继续反应，故产生的气体很少。(3)浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶内酒精汽化，锥形瓶内压强增大，引发喷泉。(4)题图中甲、乙所示装置的原理是减小上部圆底烧瓶内气体的压强，丙所示装置的原理是增大下部锥形瓶内气体的压强，人造喷泉及火山爆发的原理均与丙所示装置的原理相似。
2．如图所示的装置中，干燥的烧瓶内充满某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。打开止水夹，挤压胶头滴管，下列与实验事实不相符的是(　A　)
A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
B．NH3(H2O，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
解析：A项中CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小，达不到实验目的，不能产生喷泉；B项中氨气极易溶于水，溶于水后生成的氨水显弱碱性，使酚酞溶液变红，即可以产生红色喷泉；C、D项所给气体都能与对应溶液发生反应，产生相应颜色的喷泉。
　
喷泉实验的原理是气体易溶于液体，能使烧瓶内外产生一定的压强差。能产生喷泉的气体与液体组合有：
?1?易溶于水的气体与水的组合：NH3、HCl、SO2、NO2；
?2?酸性气体与碱液的组合：HCl、SO2、NO2、CO2、H2S与NaOH溶液；
?3?碱性气体与酸液的组合：NH3与盐酸。,能形成喷泉的气体不一定是极易溶于水的气体，只要瓶内气体与挤入的液体能发生反应使瓶内压强急剧变小就可以形成喷泉。
题组二　　氨气的性质
3．(多选)在1
L
1
mol·L－1的氨水中(　BD　)
A．含有1
mol
NH3分子
B．含有NH3、NH、NH3·H2O、OH－、H＋、H2O六种粒子
C．含1
mol
NH3·H2O
D．含NH3、NH3·H2O、NH的物质的量之和为1
mol
解析：NH3溶于水形成氨水。NH3溶于水时有如下反应：NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－，所以氨水中存在H2O、NH3·H2O、NH、NH3、OH－和极少量H＋，根据氮原子守恒，可知B和D选项正确。
4．如图所示，利用培养皿探究NH3的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即将另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所进行的解释正确的是(　A　)
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与HCl反应生成NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无现象
NH3与浓硫酸不反应
C
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH3是可溶性碱
解析：浓氨水具有挥发性，向NaOH固体上滴加浓氨水，由于NaOH与H2O作用放热从而使NH3挥发。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，A项正确，B项错误；NH3与氯化物溶液反应生成沉淀，该氯化物可以是AlCl3或MgCl2等，C项错误；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是可溶性碱，NH3是氢化物，D项错误。
　
?1?氨是常见气体中唯一的碱性气体，也是中学阶段唯一一种能与酸反应生成盐、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，在推断题中经常用到。氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成。
?2?氨易跟酸反应生成盐，故不能用浓硫酸来干燥氨。
?3?浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。硫酸、磷酸等难挥发性酸虽能与氨反应生成铵盐，但不会产生白烟。
题组三　　　氨气的制法
5．某同学用下图所示装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨制取的实验探究。
回答下列问题：
(1)实验室常用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是③⑦(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是氨难溶于该试剂，该试剂不易挥发，且该试剂不与氨反应。
(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂可能是CaO(或固体NaOH或碱石灰)，分液漏斗中装的试剂可能是浓氨水，收集装置应选择⑥(填装置序号)。
解析：(1)装置①适用于固固加热制取气体，实验室制取NH3的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体应不易挥发，不能与NH3反应，也不能溶解NH3。
(2)装置②是固液不加热装置，制取NH3时，可用浓氨水和CaO(或固体NaOH或碱石灰)作用。
6．(双选)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　AC　)
解析：A中NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，C中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管底部而使试管炸裂，故A、C符合题意。故选A、C。
判断实验装置是否有错的一般方法
?1?看主体?发生?装置是否有错：①实验是否需要加热；②酒精灯部位是否有错?酒精量、外焰加热、是否缺灯芯?；③仪器放置是否有错；④夹持仪器的位置是否有错。
?2?看试剂是否符合实验原理?包括反应物、干燥剂、尾气吸收剂?。
?3?看收集方法是否有错?排水法、向上排气法、向下排气法、导管伸入的位置等?。
?4?看是否缺少尾气吸收装置，对于有毒气体，一定要设计尾气吸收装置，并选择合适的吸收剂，同时注意防倒吸。
题组四　　　NH的检验和铵盐
7．关于铵盐的叙述：①铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为－3价；③铵盐受热易分解；④铵盐都只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是(　B　)
A．①②③④⑤
B．①③⑤
C．③④⑤
D．①②④
解析：②和④中只注意了铵盐中的NH，忽略了铵盐中的酸根
离子。铵盐中氮元素的化合价不一定均为－3，如NH4NO3中N的化合价既有－3又有＋5；NH4HCO3等弱酸形成的铵盐也能与强酸反应。
8．为了检验某固体物质中是否含有NH，下列试纸和试剂一定用不到的是(　B　)
①蒸馏水　②NaOH溶液　③红色石蕊试纸　④蓝色石蕊试纸　⑤稀硫酸
A．①⑤
B．④⑤
C．①③
D．①④⑤
解析：NH的检验方法是在含有NH的溶液中加入强碱(OH－)并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若产生使试纸变蓝的气体，则证明原溶液中含有NH，所以一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。
　
核心素养
　氨气的实验室制法
　　【例】　Ⅰ.实验室制取氨气的常见方法如下：
序号
方法
装置
①
氯化铵与熟石灰固体混合加热
②
浓氨水加热
③
浓氨水滴加到固体烧碱上
(1)方法①的化学方程式为_______________________。
(2)依据表中所列方法，从下列图中选择合适的发生装置并将其序号填入表中装置栏中。
Ⅱ.甲同学设计了如图所示实验装置(部分夹持仪器未画出)，探究氨气的还原性并检验产物。
实验现象为：黑色CuO变为红色，白色无水CuSO4粉末变为蓝色，同时生成一种无色、无污染的气体。
(3)写出氨气与CuO反应的化学方程式：___________________。
(4)碱石灰的作用是__________________________________。
(5)该装置存在明显缺陷，应在上述装置最后连接一个尾气吸收装置，你认为可选用________(填字母)。
【解析】　Ⅰ.(1)氯化铵与熟石灰固体混合加热生成氨气、氯化钙和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋
2NH3↑＋2H2O。(2)氯化铵与熟石灰固体混合加热制备气体是固体＋固体气体的反应，选择b装置；浓氨水加热是液体直接加热得到氨气，选择装置a；浓氨水滴加到固体烧碱上不需要加热，利用固体烧碱溶解放热使一水合氨分解生成氨气，选择装置c。
Ⅱ.发生装置是氯化铵和氢氧化钙固体混合加热反应生成氨气、氯化钙和水蒸气，通过干燥管中碱石灰吸收水蒸气，得到干燥氨气，通过玻璃管与氧化铜加热反应生成铜、氮气和水，最后通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气。(3)氨气具有还原性，CuO具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成氮气、铜和水，反应的化学方程式为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O。(4)碱石灰的作用是吸收氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验。(5)氨气极易溶于水，吸收需要防止倒吸，故选a或b或d。
【答案】　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)①b　②a　③c
(3)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
(4)吸收氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验
(5)abd
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-第3课时　硝酸、酸雨及其防治
课前自主预习
一、硝酸
1．物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
(1)强酸性：HNO3溶于水发生的电离方程式为：
HNO3===H＋＋NO。
(2)强氧化性：硝酸的强氧化性表现在硝酸中＋5价氮得到电子，被还原成较低价的氮的化合物。
①常温下，浓硝酸和浓硫酸都可将铝、铁等金属的表面]氧化为致密的氧化物薄膜而发生“钝化”，因此可用铝或铁容器盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸。
②硝酸可与除金、铂外的所有金属反应。写出铜分别与浓硝酸、稀硝酸反应的方程式：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
③硝酸也可氧化某些非金属(如碳、硫)，如加热时，炭与浓硝酸反应，其反应方程式为：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(3)不稳定性：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑
二、酸雨及其防治
1．SO2和NO2的主要来源
(1)煤、石油和含硫矿物的燃烧或冶炼；
(2)汽车尾气、硫酸厂、硝酸厂的尾气。
2．危害
(1)引起大气污染。直接危害人体健康。
(2)溶于水形成酸雨。
3．酸雨
(1)概念：pH<5.6的雨水称酸雨，主要是大气中的SO2和NO2溶于水造成的。
(2)形成原理：
①H2SO4的生成(硫酸型酸雨)。
SO2＋H2O??H2SO3；2H2SO3＋O2===2H2SO4。
②HNO3的生成(硝酸型酸雨)。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4．防治措施
(1)调整能源结构，发展清洁能源。
(2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2和NO2的排放。
(3)加强工厂废气的回收处理。
(4)改进汽车尾气处理技术，控制汽车尾气排放标准。
课堂互动探究
硝酸的强氧化性
硝酸具有强氧化性是由于HNO3中的＋5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是＋5价氮被还原。
1．表现
(1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。
(2)与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素生成酸性氧化物(或其含氧酸)。
(3)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3。
(4)在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，而不是FeO＋2HNO3(稀)===Fe(NO3)2＋H2O。
(5)硝酸与铁反应时，产物符合以下规律：
(6)浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为NO，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。
(7)注意NO在离子共存问题的判断中的特殊性。在水溶液中，NO本无氧化性，但当水溶液中有大量H＋存在时，NO就表现出强氧化性，如在有H＋、NO存在的溶液中就不能存在Fe2＋、S2－、I－、SO、Br－等还原性离子。
2．规律
(1)温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。
(2)与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。
金属与硫酸、硝酸反应的计算
1．反应通式
M＋H2SO4(浓)―→M(SO4)n＋还原产物＋H2O
3M＋4xHNO3(稀)===3M(NO3)x＋xNO↑＋2xH2O
M＋2xHNO3(浓)===M(NO3)x＋xNO2↑＋xH2O
x为金属的化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的。
2．还原产物
浓硫酸―→SO2
浓硝酸―→NO2
稀硝酸―→NO(HNO3越稀，还原产物的价态越低，如Zn和很稀的HNO3反应，还原产物可能是NH4NO3)。
3．溶液中的酸
(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。
(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。
(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H＋的物质的量求得。
4．常用方法
(1)电子守恒法
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(2)原子守恒法
硝酸与金属反应后，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物(NO、NO2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。
以Cu与硝酸反应为例来说明：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)。
若还原产物为NO2和NO的混合气体，则反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)。
5．金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应
金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被NO氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。
例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O进行计算。
一般有以下几种情况：
3Cu～2NO～8H＋　被还原的HNO3量　被氧化的Cu量
①足量
不足　足量　　HNO3总量　　　　·n(HNO3)
②不足
足量　足量　　·n(Cu)　　　　Cu总量
③足量
足量　不足　　·n(H＋)　　　
·n(H＋)
由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。
酸雨及防治
1．常见的环境污染
环境污染
形成原因
主要危害
温室效应
大气中CO2含量不断增加
全球变暖，冰雪融化
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
土壤、湖泊酸化，腐蚀建筑物
光化学烟雾
氮氧化物和碳氢化合物的排放
危害人体健康和植物生长
臭氧空洞
氮氧化物和氟氯代烃的排放
地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
赤潮和水华
含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使水体富营养化
藻类过度繁殖，水质恶化，海水中为赤潮，淡水中为水华
白色污染
聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃
破坏土壤结构和生态环境
2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化
(1)NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(2)氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3
8NH3＋6NO27N2＋12H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(3)汽车尾气转换器
2CO＋2NO2CO2＋N2
(4)石灰吸收
CaO＋SO2===CaSO3　2CaSO3＋O2===2CaSO4
典例题组训练
　　　　　　　　　
题组一　　　硝酸的强氧化性
1．(双选)下列有关硝酸的说法中正确的是(　BC　)
A．常温下浓硝酸与铁、铝不反应
B．浓硝酸具有强氧化性和不稳定性
C．浓硝酸通常略显黄色，是因为在其中溶解了NO2的缘故
D．稀硝酸与铜反应，氮元素化合价由＋5降为＋2；浓硝酸与铜反应，氮元素化合价由＋5降为＋4。由反应前后化合价降低的多少可知，稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
解析：常温下浓硝酸与铁、铝反应，在金属表面生成致密的氧化膜，A错误；浓硝酸呈黄色是因为HNO3分解生成的二氧化氮又溶解在硝酸中造成的，C正确；判断物质氧化性的强弱，应该依据其得电子能力强弱，而不是得电子的多少，浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，D错误。
2．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　D　)
A.①中的红棕色气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
解析：①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
3．38.4
mg
Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4
mL(标准状况下)气体。反应消耗的HNO3的物质的量是(　C　)
A．1.0×10－3
mol
B．1.6×10－3
mol
C．2.2×10－3
mol
D．2.4×10－3
mol
解析：Cu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
方法1：极端假设法
n(Cu)＝
g＝6.0×10－4
mol
若38.4
mg
Cu全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的HNO3的物质的量为6.0×10－4
mol×4＝2.4×10－3
mol，产生的NO2在标准状况下的体积为6.0×10－4
mol×2×22.4
L·mol－1×103＝26.88
mL；若38.4
mg
Cu全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的HNO3的物质的量为6.0×10－4
mol×＝1.6×10－3
mol，产生的NO在标准状况下的体积为6.0×10－4
mol××22.4
L·mol－1×103＝8.96
mL。事实上Cu应先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应，所以消耗的HNO3的物质的量应在1.6×10－3
mol和2.4×10－3
mol之间。观察选项可知应选C。
方法2：物料守恒法
参加反应的HNO3一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO2，另一部分被还原为NO)，故n(HNO3)＝n[HNO3(作酸)]＋n[HNO3(作氧化剂)]＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)＝2×＋＝2.2×10－3
mol。
4．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4
mol·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)(　B　)
A．0.448
L
B．0.672
L
C．0.896
L
D．0.224
L
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，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。
5．(双选)将1.76
g铜镁合金完全溶于一定浓度的HNO3溶液中，得到标准状况下896
mL
NO和NO2的混合气体，向反应后的溶液中加入1
mol/L的NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到3.12
g沉淀。下列说法不正确的是(　BC　)
A．合金中铜镁物质的量之比为1?1
B．产生的NO和NO2的体积之比为1?2
C．得到3.12
g沉淀时，加入NaOH溶液体积一定是80
mL
D．1.76
g该合金与足量盐酸反应，可生成标准状况下448
mL气体
解析：设合金中Cu、Mg的物质的量分别为x、y，根据题给信息知x×64
g/mol＋y×24
g/mol＝1.76
g　①；n(OH－)＝＝0.08
mol，故2x＋2y＝0.08
mol　②，由①②解得x＝0.02
mol，y＝0.02
mol，A选项正确；铜、镁的物质的量都为0.02
mol，与硝酸反应失电子数目为0.08
mol，HNO3得电子还原为NO和NO2，设其物质的量分别为a、b，则有(a＋b)×22
400
mL/mol＝896
mL，即a＋b＝0.04
mol，又3a＋b＝0.08
mol，解得a＝0.02
mol，b＝0.02
mol，故NO和NO2的体积之比为1?1，B选项错误；得到3.12
g沉淀时，除与Mg2＋、Cu2＋反应消耗0.08
mol
NaOH，原溶液中可能还有剩余的HNO3也消耗NaOH，故加入NaOH溶液体积可能大于80
mL，C选项错误；1.76
g该合金中的0.02
mol
Mg可与盐酸反应，生成0.02
mol
H2，即标准状况下448
mL气体，D选项正确。
　
题组二　　　酸雨及防治
6．(双选)下列说法正确的是(　AD　)
A．酸雨的化学特征是pH小于5.6
B．氮氧化物对环境只造成光化学污染
C．硫燃烧的产物排放到空气中最终形成酸雨，此过程中1
mol
S转移4
mol电子
D．将氮氧化物与空气按一定比例混合，通入水中可使其转化为酸溶液
解析：pH小于5.6的降水称为酸雨，A项正确；氮氧化物还会形成酸雨等污染环境，B项错误；S燃烧生成SO2，最终被氧化为H2SO4，即1
mol
S→1
mol
H2SO4，共转移电子6
mol，C项错误；NOx、O2、H2O按一定比例反应，最终可生成HNO3，D项正确。
7．我国农业生产因遭受酸雨而造成的损失每年高达15亿元。为了有效控制酸雨，国务院批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。某实验小组采集硫酸型酸雨样品，随着时间的推移，多次测定该样品的pH，得到了表中数据：
时间/h
0
8
16
24
32
40
48
pH
5.0
4.8
4.5
4.3
4.2
4.0
4.0
(1)酸雨样品放置时pH变化的主要原因是(用化学方程式表示)2H2SO3＋O2===2H2SO4。
(2)如果将刚取样的上述酸雨和自来水混合，pH将减小(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是(用化学方程式表示)H2SO3＋Cl2＋H2O===2HCl＋H2SO4。
(3)你认为减少酸雨产生可采取的措施是C(填字母)。
①少用煤作燃料　　　　②把工厂烟囱造高
③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源
A．①②③　　　　　　　
B．②③④⑤
C．①③⑤　　　　　　　
D．①③④⑤
解析：(1)酸雨放置时pH变小，是由于酸雨中的H2SO3被空气中的O2氧化为H2SO4。(2)酸雨和自来水混合，酸雨中的H2SO3与自来水中的Cl2发生氧化还原反应生成H2SO4和HCl，使酸性增强，pH减小。(3)减少酸雨的产生必须减少SO2的排放。燃料脱硫，调整能源结构，开发新能源(如氢能、核能等)，都是有效措施。
?1?雨水中由于溶解CO2导致雨水本身呈弱酸性，正常雨水的pH为5.6，pH小于5.6的雨水称为酸雨。
?2?处理污染物的最好方法是使之转化为无害的物质，如CO与NOx反应生成N2、CO2，或转化为有用的物质，如SO2转化为?NH4?2SO4或CaSO4·2H2O、NO2转化为HNO3或NaNO3等。
?3?CO2不属于大气污染物，但它是引进温室效应的主要物质。
核心素养
1．金属与硝酸反应的规律
(1)HNO3与金属反应不能产生H2。
(2)还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。
与Cu反应
由铜与硝酸反应的化学方程式知，浓硝酸被还原为NO2，氮元素的化合价变化为＋5→＋4；稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价变化为＋5→＋2。一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低
与Zn反应
锌与硝酸可发生如下反应4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O，4Zn＋10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
(3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
2．金属与硝酸反应计算的思维流程
　
【例1】　(双选)如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是(　　)
A．一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B．用一定量的铁粉与大量的9.75
mol·L－1
HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24
L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1
mol
C．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越少
D．当硝酸浓度为9.75
mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，
且其物质的量之比为5?3?1
【解析】　根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸铁)，因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.1
mol，B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，NO2的含量增大，这说明硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多，C错误；根据图像可知当硝酸浓度为9.75
mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比为10?6?2＝5?3?1，D正确。
【答案】　BC
【例2】　将Mg和Cu的合金2.64
g，投入适量的稀HNO3中恰好反应，固体全部溶解时，收集的还原产物为NO，体积为0.896
L(标准状况下)，向反应后的溶液中加入2
mol·L－1
NaOH溶液60
mL时，金属离子恰好完全沉淀，则形成沉淀的质量为(　　)
A．4.32
g
B．4.68
g
C．5.36
g
D．6.38
g
【解析】　根据电子转移守恒可知，Mg、Cu生成0.896
L
NO转移的电子为0.896
L÷22.4
L·mol－1×(5－2)＝0.12
mol，Mg、Cu在反应中失去电子，最终生成Mg(OH)2、Cu(OH)2，根据电荷守恒可知，生成沉淀需要OH－的物质的量一定等于Mg、Cu失去电子的物质的量，所以反应后生成沉淀的质量为2.64
g＋0.12
mol×17
g·mol－1＝4.68
g。
【答案】　B
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12
-第1课时　硅酸盐材料
课前自主预习
一、硅酸盐
1．硅酸盐在自然界中的存在
形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，古代的陶瓷、砖瓦、现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品。
2．硅酸钠
(1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有强的黏合性。
(2)化学性质：
①过量的CO2通入到Na2SiO3溶液中，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，反应的原因：酸性H2CO3>H2SiO3。
②向Na2SiO3溶液中滴加CaCl2溶液，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋CaCl2===CaSiO3↓＋2NaCl。
(3)用途：
①建筑业常使用的黏合剂；
②用水玻璃浸泡过的木材和纺织品既防腐蚀，又防火，故常被称为木材防火剂；
③还可用作肥皂填料等。
(4)硅酸盐的表示方法：
二、硅酸盐产品
1．三大传统硅酸盐产品
硅酸盐产品
原料
主要设备
水泥
石灰石、黏土
水泥回转窑
玻璃
纯碱、石灰石、石英
玻璃窑
陶瓷
黏土
2.分子筛
许多硅酸盐具有多孔结构，孔径不同的硅酸盐具有筛分分子的作用，常用作分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体。
3．传统硅酸盐工业
(1)玻璃：
①生产过程：
②主要化学反应：
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
③主要成分：Na2O·CaO·6SiO2。
④几种常见玻璃：
a．石英玻璃——成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。
b．钢化玻璃——普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的4～6倍。
c．有色玻璃——普通玻璃中加入一些金属氧化物，如Cu2O：红色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。
(2)水泥：
①生产过程：
②变化：发生了复杂的物理化学变化。
③主要成分：
硅酸二钙：2CaO·SiO2，硅酸三钙：3CaO·SiO2，
铝酸三钙：3CaO·Al2O3。
④加入石膏的作用：调节水泥的硬化时间。
⑤用途：建筑材料——水泥砂浆、混凝土等。
课堂互动探究
硅酸盐及其产品
1．硅酸盐及其性质
硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如右图所示。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
2．几种硅酸盐产品中应注意的几点
(1)水泥中加石膏的作用是调节水泥的硬化速度。
(2)水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成混凝土，与钢筋混合在一起就是钢筋混凝土。
(3)制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按1?1?4比例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为Na2O·CaO·6SiO2。而石英玻璃的成分就是SiO2。
(4)玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。
硅酸盐的表示方法
1．规律
通常用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成。
硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示，金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等，以它们常见的氧化物形式表示，氢元素以H2O的形式表示。氧化物的一般顺序：较活泼金属的氧化物·较不活泼金属的氧化物·二氧化硅·水。
2．方法
(1)找出组成元素。(2)写成氧化物的形式。(3)注意原子守恒。(4)检查有无遗漏。
3．注意事项
(1)氧化物之间以“·”隔开。
(2)氧化物前面的计量数配置出现分数时应化为整数，且计量数只表示该氧化物的数目。
(3)用氧化物形式表示时，各元素的化合价保持不变，各元素原子个数比符合原来的组成。
(4)在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如：2MgO·SiO2不能认为是2(MgO·SiO2)。
(5)这种组成只是代表物质的化学组成成分，并不是说从结构上看成是“分子式”或氧化物的“分子加合物”。
典例题组训练
题组一　　　　硅酸盐
1．过量的泥沙、纯碱、石灰石熔融后生成(　B　)
①水泥　②玻璃　③瓷器　④混凝土　⑤一种硅酸盐产品
A．①和④
B．②和⑤
C．③
D．②
解析：本题主要考查了硅酸盐材料的制备和用途，泥沙的主要成分是SiO2和硅酸盐，SiO2、纯碱、石灰石可制玻璃，而玻璃是硅酸盐产品之一，故正确答案为B。
2．下列对制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是(　A　)
A．生产设备相同
B．原料中均有石灰石
C．反应都在高温下进行
D．发生的都是复杂的物理变化和化学变化
解析：水泥和玻璃的原料中均含有石灰石，但生产设备不同，水泥为水泥回转窑，而玻璃为玻璃熔炉。
三种常见的硅酸盐产品——玻璃、水泥、陶瓷
玻璃
水泥
陶瓷
原料
纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)
主要原料：石灰石、黏土；辅助原料：适量的石膏
黏土
设备
玻璃窑
水泥回转窑
—
主要成分
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
成分复杂
特点
玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品
具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
题组二　　　硅酸盐组成的表示方法
3．普通玻璃中Na2SiO3?CaSiO3?SiO2＝1?1?4(物质的量之比)。若以aNa2O·bCaO·mSiO2表示此玻璃的组成，则a?b?m＝1?1?6。
解析：由于硅酸盐的组成相当复杂，通常人们用氧化物的形式来表示其组成，因此我们必须学会盐与氧化物形式间的相互改写。Na2SiO3可改写为Na2O·SiO2，CaSiO3可改写为CaO·SiO2，所以普通玻璃的组成可表示为Na2O·CaO·6SiO2。
4．硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式来表示它们的组成，如Mg2SiO4的氧化物形式表示为2MgO·SiO2；
Al2Si2O5(OH)4(高岭石)的氧化物形式表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。有资料显示，三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)可用于治疗胃酸过多的疾病，是因为该物质难溶于水，服用后能中和胃酸，而且作用持久。
(1)三硅酸镁的化学式改写成氧化物的形式为
2MgO·3SiO2·nH2O。
(2)三硅酸镁中和胃酸(HCl)的化学反应方程式为
2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3H2SiO3＋(n－1)H2O。
解析：由题中列举的硅酸盐的表示形式可知，三硅酸镁的化学式改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO2·nH2O。由2MgO·3SiO2·nH2O知，三硅酸镁跟盐酸的反应可看做是“MgO”与“HCl”的反应。
核心素养
硅酸盐(如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)与酸反应：
①与盐酸反应的化学方程式：
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
②与CO2反应的化学方程式：
Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
(3)硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。
提醒：①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。
②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。
【例1】　美国“9·11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难——石棉污染，易使吸入石棉纤维者患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物，某种石棉的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，其中x、y的值分别为(　　)
A．5,8　　　B．8,3　　　C．3,8　　　D．8,5
【解析】　Ca为＋2价，Mg为＋2价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，则有(＋2)×2＋(＋2)×x＋(＋4)×y＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，化简得x＋2y＝21。将四个选项中x，y的值代入，只有A符合。根据化合价规律，物质中所有显正价的元素所带电荷总数与所有显负价的元素所带电荷总数的绝对值相等，通过此规律即可解题。
【答案】　A
【例2】　(双选)北京奥运金牌“金玉合璧”上的环形玉是产自新疆的和田玉，和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐。某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述中正确的是(　　)
A．将该和田玉的化学式改写成氧化物的形式表示如下：2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O
B．该和田玉能抵抗任何酸或碱的腐蚀
C．该和田玉中Fe的化合价为＋2价
D．该和田玉是由5种氧化物组成的混合物
【解析】　和田玉化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，结合元素守恒，价态不变，元素化合价代数和为0书写成氧化物的形式为2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O，A正确；依据和田玉的组成分析，其中的二氧化硅在氢氟酸中被腐蚀，B错误；依据元素化合价代数和为0计算，Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，2×(＋2)＋3×(＋2)＋2x＋8×(＋4)＋22×(－2)＋2×(－1)＝0，x＝＋2，C正确；该和田玉可以写成氧化物的形式，但不是混合物，D错误。
【答案】　AC
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7
-第2课时　新型无机非金属材料
课前自主预习
一、硅
1．物理性质
晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
2．化学性质
(1)稳定性：常温下硅的化学性质不活泼，只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)和强碱溶液反应。化学方程式分别为：Si＋2F2===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(2)还原性：在加热条件下，硅能与一些非金属单质发生反应：
Si＋2Cl2SiCl4，Si＋O2SiO2，Si＋CSiC。
3．工业制法
(1)制粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑；
(2)粗硅提纯：Si＋3HClSiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2Si＋3HCl。
4．用途
(1)用做半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。
(2)制合金，如含硅4%的钢可制成变压器的铁芯，含硅15%的钢可制造耐酸设备等。
(3)制造光电池，将光能直接转换为电能。
二、二氧化硅
1．硅元素的存在
(1)存在
在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧；主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，因为硅是一种亲氧元素。
(2)原子结构
硅原子的原子结构示意图最外层有4个电子，反应中既不易失去电子也不易得到电子，能形成＋4价的化合物。
2．二氧化硅
(1)存在
SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。
(2)结构
SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为1?2的比例组成的立体网状结构的晶体。每个硅原子周围结合4个O原子，每个O周围结合2个Si原子。
(3)物理性质
熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。
(4)化学性质
(5)用途
①沙子是基本的建筑材料。
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
④实验室中使用石英坩埚。
三、新型陶瓷和碳纳米材料
1．新型陶瓷
(1)新型陶瓷在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。
(2)碳化硅(如SiC)俗称金刚砂，其中的碳原子和硅原子通过共价键连接具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，可作耐高温结构材料，耐高温半导体材料等。
2．碳纳米材料
(1)碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
(2)富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。
3．碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器。
4．石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低，热导率高。石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。
课堂互动探究
硅的制备方法
1．工业制备纯硅的基本流程及方程式：
(1)SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑
(2)Si(粗)＋2Cl2SiCl4，Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2
(3)SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl，
SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。
2．实验室制硅：
(1)将细砂(SiO2)和镁粉混合加热，制得粗硅：SiO2＋2Mg2MgO＋Si(粗)；
(2)制得的粗硅中往往含有镁、氧化镁，可以用盐酸除去：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O；
(3)过滤，滤渣即为纯硅。
二氧化硅与二氧化碳的比较
硅及其化合物的特殊性质
典例题组训练
题组一　　　粗硅的制备和提纯
1．硅单质及其化合物应用范围广。请回答下列问题：
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯度硅。三氯硅烷(SiHCl3，可燃)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程如图所示：
①由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式为SiHCl3＋H2
Si(纯)＋3HCl。
②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇H2O剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出发生反应的化学方程式SiHCl3＋3H2O===H2SiO3(胶体)＋3HCl↑＋H2↑。H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能造成的后果是O2与SiHCl3、H2混合引起爆炸。
(2)光伏产业需二氧化硅作为原料生成晶体硅，下列说法正确的是C(填字母)。
A．利用二氧化硅可开发导电材料
B．芯片的主要成分是二氧化硅
C．二氧化硅与氧化钙的反应产物为玻璃的主要成分之一
D．二氧化硅能与水反应生成硅酸
解析：(1)①反应物为SiHCl3、H2，生成物为Si(纯)、HCl：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。②SiHCl3和H2O发生氧化还原反应生成H2：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3(胶体)＋3HCl↑＋H2↑。因SiHCl3、H2在O2中都能燃烧，所以混有O2时可能引起爆炸。(2)SiO2不导电，不可能利用SiO2开发导电材料；芯片的主要成分是晶体硅；SiO2与CaO在高温下发生反应生成CaSiO3，CaSiO3为玻璃的主要成分之一；SiO2不溶于水，也不与H2O反应。
题组二　　硅、二氧化硅
2．(双选)下列关于硅的说法错误的是(　CD　)
A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体
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起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气、稀H2SO4等反应
解析：硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A项正确；硅是良好的半导体材料，B项正确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C项错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，但不能与稀硫酸反应，D项错误。
3．下列说法正确的是(　D　)
A．硅的氧化物及硅酸盐是构成地壳的主要物质，硅是地壳中含量最多的非金属元素
B．硅和碳都是不活泼非金属，在自然界中大多以游离态的形式存在
C．碳和硅为同主族元素，所以它们的单质、氧化物均有相似的组成和结构
D．硅是构成岩石及矿物的基本元素
解析：地壳中含量最多的非金属元素是氧元素，A项错误；自然界中不存在游离态的硅，B项错误；CO2与SiO2的组成结构不同，C项错误。
4．(双选)下列关于二氧化硅的叙述不正确的是(　CD　)
A．导电性很差
B．能与强碱反应，但不能与水反应
C．SiO2的物理性质与CO2的类似
D．既不是酸性氧化物，也不是碱性氧化物
解析：SiO2与CO2的物理性质差异很大；虽然SiO2不能与水反应生成酸，但它仍然是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐。
5．下列说法不正确的是(　C　)
A．SiO2不溶于水，也不能跟水反应生成硅酸
B．将CO2通入Na2SiO3溶液中可制得硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D．SiO2晶体中不存在单个的SiO2分子
解析：SiO2不溶于水，也不能与水反应生成H2SiO3，H2SiO3是利用可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的；SiO2虽然是酸性氧化物，但它可以与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，氢氟酸用于刻蚀玻璃就是利用了SiO2的这一性质；SiO2晶体是一种空间立体网状结构的晶体，不存在单个的SiO2分子。
6．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
请回答下列问题：
(1)下列物质不属于硅酸盐的是D(填标号)。
A．陶瓷
B．玻璃
C．水泥
D．生石灰
(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，工艺师常用氢氟酸(填物质名称)来雕刻玻璃。
(3)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作阻燃剂，Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是D(填标号)。
A．普通玻璃坩埚
B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚
D．铁坩埚
(4)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中有元素化合价升高的物质是C(填化学式，下同)，氧化剂是SiO2。
解析：(1)陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐，生石灰是氧化钙，不属于硅酸盐。(2)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；氢氟酸能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，可用来雕刻玻璃。(3)硅酸钠不能燃烧，可以用作阻燃剂；普通玻璃坩埚、石英坩埚都含有二氧化硅，能够与纯碱发生反应，氧化铝与纯碱也能够发生反应，所以高温熔融纯碱时应选用铁坩埚。(4)该反应中SiO2作氧化剂，C作还原剂。
(1)要清楚含硅材料的成分是硅单质、二氧化硅还是硅酸盐。如：
硅
计算机芯片、太阳能电池(光电池)等
二氧化硅
水晶镜片、玛瑙饰物、光导纤维等
硅酸盐
陶瓷、水泥、玻璃等
(2)熔融烧碱、纯碱等固体时，不能选用瓷坩埚，因为陶瓷中含SiO2，会与NaOH、Na2CO3发生反应。同理，也不能用玻璃坩埚、石英坩埚等，但可以使用铁坩埚。
题组三　　新型无机非金属材料
7．(双选)碳及其化合物与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是(　BC　)
A．12C、13C、14C、C60、石墨烯、金刚石都是碳的同素异形体，用途广泛
B．用二氧化碳合成可降解的聚碳酸酯塑料，可以实现“碳”的循环利用
C．石墨烯和碳纤维都是新型无机非金属材料
D．碳纳米管是一种有机合成纤维，其比表面积大，可用作新型储氢材料
解析：A项，12C、13C、14C都是碳元素的三种核素，不是同素异形体，A错误。B项，CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料，所以能实现碳的循环利用，故B正确。C项，石墨烯、碳纤维都是碳的同素异形体，是无机非金属材料，故C正确。D项，碳纳米管是碳的同素异形体，是无机非金属材料，不是有机合成纤维，故D错误，故选B、C。
8．平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了－20
℃时能发热4
h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35
m、重量仅为10
kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是(　A　)
A．石墨烯是能导热的金属材料
B．铝合金是密度较低的金属材料
C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D．新型材料种类多、用途广
解析：A项，石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故A错误；B项，铝合金的密度小，硬度大，属于金属材料，故B正确；C项，碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故C正确。D项，人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料，新的合金材料等，故D正确，故选A。
核心素养
　新型无机非金属材料
材料类别
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度高
氮化硅陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷
具有电学特性
二氧化锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
【例1】　(双选)硅及其化合物的应用范围很广。下列说法错误的是(　　)
A．二氧化硅是将太阳能转换为电能的常用材料
B．氮化硅陶瓷能承受高温、高压，所以用于制造汽轮机叶片、轴承等
C．碳化硅硬度大、又称“金刚砂”用于制作砂纸、砂轮
D．二氧化硅为立体网状结构其中硅原子与硅氧键数目比为1?2
【解析】　硅单质是将太阳能转换为电能的常用材料，A错误；二氧化硅是由硅氧原子通过共价键形成的立体网状结构，每个硅原子连结四个氧原子，每个氧原子连结两个硅原子，所以硅原子与硅氧键数目比应为1?4，D错误。
【答案】　AD
【例2】　材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)
选项
材料
主要化学成分
A
光导纤维
二氧化硅
B
半导体材料
硅
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
硅
【解析】　光导纤维的主要成分为二氧化硅，A正确；半导体材料可以是硅晶体，B正确；水泥成分为硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙，普通玻璃的主要成分为二氧化硅、硅酸钙和硅酸钠，普通水泥、普通玻璃的主要成分为硅酸盐，C正确；沙子、石英的主要成分为二氧化硅，不是硅，D错误。
【答案】　D
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一、非金属及其化合物
二、常见非金属及其化合物的主要性质及应用
1．非金属及其化合物的特殊性质
(1)Si、SiO2均能与氢氟酸反应。
(2)氯水具有多种性质：酸性、漂白性、强氧化性。
(3)SO2具有漂白性、较强的还原性，可被卤水、酸性KMnO4氧化。
(4)浓硫酸具有三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性。
(5)NH3的水溶液呈碱性。
(6)稀硝酸、浓硝酸都具有强氧化性，与金属反应均不生成H2。
(7)硅酸的酸性弱于碳酸，但可发生反应
SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3
CaSiO3＋CO2↑。
2．特征反应
(1)特征反应条件
(2)同一反应，条件不同，产物不同
①浓度不同，产物不同
如稀硝酸与Cu反应生成NO，浓硝酸与Cu反应生成NO2。
②温度不同，产物不同
如氯气与NaOH溶液，常温下生成NaClO，加热时生成NaClO3。
3．特征转化关系
一、实验室中气体的制备、净化收集及尾气处理
1．气体的发生装置
(1)加热固体药品制取气体(图①)，如制取氨气。
(2)固体与液体反应不加热制取气体(图②)，如制取二氧化碳。
(3)固体与液体或液体与液体反应加热制取气体(图③)，如制取氯气。
2．气体的净化干燥装置
结合气体杂质的性质，如果想用液体试剂来除杂就选用图A装置，如果想用固体试剂来除杂就选用图B、C装置。
3．气体的收集装置
气体的收集装置的选择要根据气体的水溶性是否与氧气反应及气体的密度。一般有排空气法、排液(水)法，也可将气体直接装入贮气袋中。
(1)排空气法：
(2)排液(水)法：
4．尾气处理装置
对于有毒或对空气有污染的气体，要进行尾气处理。结合气体的性质可以选择用吸收剂吸收、燃烧或装袋集中处理的方法。
1．如图中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂，可用图中装置制取、净化、收集的气体是(　B　)
编号
气体
a
b
c
A
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
B
CO2
盐酸
碳酸钙
饱和NaHCO3溶液
C
NO
稀硝酸
铜屑
H2O
D
NO2
浓硝酸
铜屑
NaOH溶液
解析：A项NH3应采用向下排空气法收集，且固体干燥剂一般用干燥管或U形管盛装；B项，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，CO2中的HCl可用饱和NaHCO3溶液除去，并用向上排空气法收集CO2；C项，NO不能用排空气法收集；D项，NO2能被NaOH溶液吸收。
二、氮的氧化物溶于水的计算方法
　NO2和NO有如下反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④
1．NO和NO2的混合气体
NO、NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应①：
可利用气体体积变化差值进行计算
V剩＝V(NO)原＋V(NO2)
2．NO2和O2的混合气体
NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：
其计算如下表：
x＝
0x＝
x>
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应
NO2过量，剩余气体为NO
3.NO和O2的混合气体
NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：
其计算如下表：
x＝
0x＝
x>
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应
NO过量，剩余气体为NO
2．将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是2?3。
解析：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
由方程式①×2＋②得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③
由方程式①×2＋②×3得：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④
NO2和O2的体积比不等于4?1，则需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况。
设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2为(1－x)。
(1)假定原混合气体中V(NO2)?V(O2)<4?1
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4
1
x
y
＝
解得y＝，剩余的O2：(1－x)－＝
解得x＝
V(NO2)?V(O2)＝?(1－)＝2?3。
(2)假定原混合气体中V(NO2)?V(O2)>4?1
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
4
1
y
(1－x)
＝
解得y＝4(1－x)
暂时剩余NO2：1－[4(1－x)＋(1－x)]＝5x－4
由反应式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知最后剩余NO：
由＝得x＝(不合题意，舍去)。。
三、硝酸与金属反应的有关计算方法
1．依据守恒规律计算
(1)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。
(2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。
2．利用离子方程式计算
HNO3与H2SO4混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐的NO借助H＋仍能继续与金属反应。
3．将32.64
g铜与140
mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2
L。请回答：
(1)NO的体积为5.8
L(保留一位有效数字，下同)，NO2的体积为5.4
L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是1.52_mol。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V
mL
a
mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为
mol·L－1。
解析：(1)n(Cu)＝＝0.51
mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。
根据气体的总体积为11.2
L，有：x＋y＝0.5
mol　①。
根据“得失电子守恒”，有：3x＋y＝0.51
mol×2　②。(重要的隐含条件！)
②式中，左边为N原子得电子数，右边为Cu原子失电子数，得失电子数相同。
解方程组得：x＝0.26
mol，y＝0.24
mol。
则：V(NO)＝0.26
mol×22.4
L·mol－1≈5.8
L，
V(NO2)＝11.2
L－5.8
L＝5.4
L。
(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3为0.51
mol×2＋0.5
mol＝1.52
mol。
(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5
mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV
mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV
mol。所以，
c(HNO3)＝
mol·L－1。
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