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2016三维设计高考一轮复习化学书稿第二章 非金属及其化合物


第二章 非金属及其化合物

第一节 碳、硅及无机非金属材料

1.了解碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境质量的影响。

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? 1.特殊的存在形式:C——金刚石、石墨、C60 2.特殊的用途:Si——半导体材料、太阳能电池板 SiO2——光导纤维 H2SiO3——硅胶可作干燥剂 Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料 3.特殊的表示方法:硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如 Na2SiO3→Na2O· SiO2 4.特殊的性质: (1)Si 与 NaOH 溶液的反应: Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑ (2)SiO2 能溶于氢氟酸:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (3)H2CO3 的酸性强于 H2SiO3: Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓ (4)粗硅的制备:SiO2+2C=====Si+2CO↑
高温

考点一

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应用广泛的非金属单质——碳、硅

[教材知识层面]

1.碳、硅元素的原子结构与存在 碳 原子结构示意图 在元素周期表中的位置 单质的结构 元素在自然界中的存在形式 第二周期ⅣA 族 金刚石:空间网状结构 石墨:层状结构 既有游离态又有化合态 第三周期ⅣA 族 晶体硅: 与金刚石类似的空间 网状结构 只有化合态 硅

2.碳、硅单质的性质 (1)碳、硅的物理性质和用途(用短线连接起来):

(提示:①—c,②—a,③—e,④—b,⑤—d) (2)碳、硅的化学性质: ①碳单质的化学性质——还原性。

a.与 O2 的反应(用化学方程式表示): O2 不足:2C+O2 点燃,2CO;O2 充足:C+O2 点燃,CO2。 b.与其他物质的反应(用化学方程式表示): 与 CuO 反应:2CuO+C 高温,2Cu+CO2↑(可用于金属的冶炼); 与 CO2 反应:CO2+C 高温,2CO; 与水蒸气反应:C+H2O(g)高温,CO+H2(制水煤气);

与浓硫酸反应:C+2H2SO4(浓)△,CO2↑+2SO2↑+2H2O。 ②硅的化学性质——还原性。

a.与氢氟酸反应的化学方程式:Si+4HF===SiF4↑+2H2↑; b.与 NaOH 溶液反应的化学方程式:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑; c.与 O2 反应:Si+O2△,SiO2。 [高考考查层面] 命题点 1 硅单质的特性

非金属的一般规律 硅还原性强于碳 非金属与强碱溶液反应一般不产生 H2 非金属一般不与非氧化性酸反应 一般非金属单质为绝缘体

硅的特性 2C+SiO2=====Si+2CO↑ 硅可与强碱溶液反应产生 H2: Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF===SiF4↑+2H2↑ 硅为半导体,常用于电子部件
高温

[典题示例] 判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2013· 广东高考)高温下用焦炭还原 SiO2 制取粗硅。( (2)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料。( ) ) ) ) )

(3)(2011· 山东高考)单质硅常用作半导体材料和光导纤维。( (4)(2011· 山东高考)硅在自然界中只以化合态的形式存在。( (5)硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应。( 答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×

命题点 2 硅的工业制法

1.制取粗硅 工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。 SiO2+2C=====Si+2CO↑。 2.粗硅提纯 (1)Si+2Cl2=====SiCl4,
高温 高温

SiCl4+2H2=====Si+4HCl。 (2)Si+3HCl=========== SiHCl3+H2, Cu粉或Ag粉 SiHCl3+H2===========Si+3HCl。 3.注意问题 (1)用焦炭还原 SiO2,产物是 CO 而不是 CO2。 (2)粗硅中含碳等杂质,与 Cl2 反应生成的 SiCl4 中也含 CCl4 等杂质,经过分馏提纯 SiCl4 后,再用 H2 还原,得到高纯度硅。 [典题示例] 1.半导体工业中,有一句行话:“从沙滩到用户”,即由 SiO2 制取 Si。制取过程中不 涉及的化学反应是(
高温 1 100~1 200 ℃ 250~300 ℃

高温

)

A.2C+SiO2=====Si+2CO↑ B.SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O C.Si+2Cl2=====SiCl4 D.SiCl4+2H2=====Si+4HCl 解析:选 B 工业制取纯硅的工艺流程为:SiO2― ― →粗硅― ― →SiCl4― ― →纯硅,该工艺 流程中不涉及 SiO2 与 NaOH 溶液的反应。 2.制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅 的主要方法,生产过程示意图如下: 石英砂 ― ― → 粗硅 ― ― ― ― → SiHCl3?粗? ― ― → SiHCl3?纯? ― ― → 高纯硅 高温 573 K以上 1 357 K (1)写出由纯 SiHCl3 制备高纯硅的化学方程式为____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3 遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一 种物质,写出该反应的化学方程式为______________________________________; H2 还原 SiHCl3 过程中若混入 O2,可能引起的后果是__________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)H2 还原 SiHCl3 得到 Si 和 HCl。 (2)SiHCl3 遇水剧烈反应生成 H2SiO3、HCl 和另一种物质,依据原子守恒,判断另一物质 是 H2。因 H2 还原 SiHCl3 的反应条件是高温(1 357 K),若混入 O2,则 H2 与 O2 混合加热可能 发生爆炸,同时,O2 也可能氧化 SiHCl3。
焦炭 HCl 精馏 H2 C Cl2 H2 高温 △

答案: (1)SiHCl3 + H2 ===== Si + 3HCl

高温

(2)SiHCl3 + 3H2O===H2SiO3↓+ 3HCl↑+ H2↑

氧气与氢气混合,可能引起爆炸;氧气可能会氧化 SiHCl3 [考点达标层面] 1.硅作为一种新型能源被广泛开发利用,关于其有利因素的下列说法中,你认为不正确 的是( )

A.硅燃烧产物对环境产生的污染,容易得到有效控制 B.从 Si(s)+O2(g)=====SiO2(s) ΔH=-858.6 kJ· mol

-1

可知,硅燃烧放出的热量多

C.自然界中硅的储量丰富,可以从自然界直接获得单质硅 D.硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料之一 解析: 选 C 自然界中的硅是以化合态的形式存在, 故不能从自然界中直接获得单质硅。 2. 在①浓硝酸 ②水 ③浓硫酸 ④氢氟酸 ⑤氢氧化钠溶液中, 能与单质硅起化学反 应的是( ) B.②④ D.③④

A.①② C.④⑤

解析:选 C Si 与水、浓 H2SO4、浓 HNO3 均不发生反应,但 Si 能与氢氟酸、NaOH 溶 液反应放出 H2。

考点二

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性质迥异的氧化物——二氧化硅和二氧化碳

[教材知识层面]

二氧化硅与二氧化碳的比较 (1)物理性质: ①熔、沸点:SiO2 的熔、沸点比 CO2 的熔、沸点高。 ②溶解性:CO2 可溶于水,SiO2 不溶于水。 (2)化学性质:

物质 化学 性质 与水反应 与酸反应

二氧化硅 不反应 只与氢氟酸反应: SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O

二氧化碳 CO2+H2O??H2CO3 不反应

SiO2+2NaOH===Na2SiO3+ 与碱(NaOH)溶液反 应 塞) 如与 Na2CO3 反应:SiO2+ 与盐反应 Na2CO3=====Na2SiO3+ CO2↑ 如与 CaO 反应:SiO2+ 与碱性氧化物反应 CaO=====CaSiO3
高温 高温

CO2 少量:CO2+ 2NaOH===Na2CO3+H2O CO2 足量:CO2+ NaOH===NaHCO3 如与 Ca(ClO)2 反应: Ca(ClO2) +CO2+H2O===CaCO3↓+ 2HClO 如与 Na2O 反应:CO2+ Na2O===Na2CO3

H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶

(3)主要用途: CO2:制饮料、碳酸盐,干冰用作制冷剂。 SiO2:作光导纤维,制光学仪器、电子部件,水晶可制作饰品。 [高考考查层面] 命题点 含硅化合物的特性

物质

一般规律 酸性氧化物一般与水反应生成相应 酸 酸性氧化物一般不与酸发生复分解 反应

含硅化合物的特性 SiO2 不溶于水,不与水反应

SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O

SiO2

“较强酸制较弱酸”是复分解反应 的一般规律,H2CO3 酸性强于 H2SiO3 Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+ H2SiO3↓ 以下反应不能说明酸性的强弱 Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2=====CaSiO3+CO2↑ 硅酸难溶于水 常见的可溶性硅酸盐为 Na2SiO3,水溶液 俗称水玻璃
高温 高温

H2SiO3 硅酸盐

无机酸一般易溶于水 大多数硅酸盐难溶于水

[典题示例] 1.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。

①SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(
高温

) )

②SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2↑( ③SiO2+2C=====Si+2CO↑( ④SiO2+3C=====SiC+2CO↑( ⑤SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(
高温 高温

) ) )

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:①C ②D ③B ④E ⑤A 2.下列说法正确的是( )
高温

A.在粗硅的制取中发生 2C+SiO2=====2CO↑+Si,硅被还原,所以碳的还原性强于硅 的还原性 B.盛放 NaOH 溶液时,使用带玻璃塞的磨口瓶 C.用 SiO2 制取硅酸,应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,然后再通入 CO2 D.由 Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑可知,硅酸的酸性强于碳酸 解析:选 C 选项 A、D 的反应在高温下均生成了气体,使平衡正移,致使反应能顺利 进行,但不能说明 C、Si 的还原性强弱,也不能说明 H2SiO3 与 H2CO3 酸性的强弱,故错误; NaOH 能与玻璃成分中的 SiO2 反应生成 Na2SiO3 而使瓶塞粘在一起。由 SiO2 制取 H2SiO3 的 过程为: SiO2― ― ― ― →Na2SiO3― ― ― ― →H2SiO3。 [考点达标层面] 1.(2015· 西安质检)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.SiO2 可用于制光导纤维,干冰可用于人工降雨 C.都能溶于水且与水反应生成相应的酸 D.都是酸性氧化物,都能与强碱溶液反应 解析:选 C SiO2 和 CO2 中都只含有共价键,均为共价化合物,A 项正确;干冰升华吸 )
NaOH溶液 通入CO2 高温

热,可用于人工降雨,B 项正确;SiO2 不溶于水且与水不反应,C 项错误;SiO2 与强碱溶液 反应生成硅酸盐,CO2 与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐,D 项正确。 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,则对应答案栏可不填写)。 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 (1) (2) (3) (4) CaCO3(SiO2) SiO2(NaHCO3) SiO2(Fe2O3) SiO2(H2SiO3) 选择的试剂 选用的操作

解析:(1)利用 SiO2 与 NaOH 溶液反应生成可溶性的 Na2SiO3,而 CaCO3 与 NaOH 溶液 不反应。 (2)利用 NaHCO3 溶于水而 SiO2 不溶,加水后过滤可除去 SiO2 中的 NaHCO3。 (3)Fe2O3 能溶于盐酸而 SiO2 不溶,用盐酸溶解后过滤可得 SiO2。 (4)H2SiO3 加强热能分解为 SiO2。 答案: (1) (2) (3) (4) B D A ④ ④ ④ ③

考点三

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硅酸、硅酸盐、无机非金属材料

[教材知识层面]

1.硅酸 (1)弱酸性: H2SiO3 难溶于水, 其酸性比碳酸弱, 不能使指示剂变色, 能与强碱(如 NaOH)

反应,反应的化学方程式为 H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。 (2)不稳定性:H2SiO3 不稳定,受热易分解,反应的化学方程式为 H2SiO3△,SiO2+H2O。 (3)硅酸的制备及硅胶: ①制备原理:可溶性硅酸盐(如 Na2SiO3)与其他酸(如盐酸)反应的化学方程式为 Na2SiO3 +2HCl===H2SiO3↓+2NaCl。 ②硅胶:硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶,经干燥脱水后即得硅胶,常用作干燥剂和催 化剂的载体。 2.硅酸盐 (1)硅酸盐:是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的重要成分。 (2)硅酸盐组成的表示方法: 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,长石(KAlSi3O8)可表示为 K2O· Al2O3· 6SiO2。 (3)硅酸钠: 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与酸性较硅酸强的酸反应: a.与盐酸反应的化学方程式:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。 b.与 CO2 水溶液反应的化学方程式:Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。 ③用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。 3.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。常见硅酸盐材料如下表。 水泥 生产原料 主要设备 石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃 纯碱、石灰石、石英 玻璃熔窑 陶瓷 黏土 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。 [高考考查层面] 1.(2013· 上海高考)SiO2 是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14 也可写成 Na2O· CaO· 6SiO2。盛放 NaOH 溶液的试剂瓶若用玻璃塞容易形成瓶体与瓶塞粘连,而无法打 开,发生反应的化学方程式为________________________。 长石是铝硅酸盐, 不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。 由钠长石化学式 NaAlSi3O8

可推知钙长石的化学式为________________________。 解析:玻璃的成分中含有 SiO2,能与 NaOH 溶液反应生成粘性很强的 Na2SiO3 而发生粘 连,反应方程式为 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。由于钙长石和钠长石中氧原子的物质的 量分数相同,钠长石中钠与铝的原子个数比为 1∶1,扩 2 倍后可知钙长石中钙和铝的原子个 数比为 1∶2 。钠长石中氧原子的物质的量分数为 8 5+8 ,则钙长石用氧化物的形式表示为

CaO· Al2O3· nSiO2,因此:1+3+2n=8,n=2,钙长石的化学式为 CaO· Al2O3· 2SiO2,即为 CaAl2Si2O8。 答案:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O CaAl2Si2O8 2.(2015· 洛阳模拟)胃舒平主要成分是氢氧化铝,同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8· nH2O)等 化合物。 (1)三硅酸镁的氧化物形式为________。 (2)Al2O3、MgO 和 SiO2 都可以制耐火材料,其原因是________。 a.Al2O3、MgO 和 SiO2 都是白色固体 b.Al2O3、MgO 和 SiO2 都是金属氧化物 c.Al2O3、MgO 和 SiO2 都有很高的熔点 解析:(1)Mg2Si3O8· nH2O 改写成氧化物的形式为 2MgO· 3SiO2· nH2O。 (2)Al2O3、MgO 和 SiO2 均具有很高的熔点,故可作为耐火材料。 答案:(1)2MgO· 3SiO2· nH2O (2)c [方法技巧] 硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物― →较活泼金属氧化物― →二氧化硅― →水。 (2)氧化物前计量数的配置原则:除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配 置计量数,且不同氧化物间以“· ”隔开。 1 1 (3) 当 计 量 数 配 置 出 现 分 数 时 应 化 为 整 数 。 如 正 长 石 : KAlSi3O8 不 能 写 成 K2O· 2 2 Al2O3· 3SiO2,应写成 K2O· Al2O3· 6SiO2。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 海南高考)玻璃容器可长期盛放各种酸。( ) )

(2)(2014· 重庆高考)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化。(

(3)(2012· 全国卷)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。( (4)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。( (5)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。( ) ) )

)

(6)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品。( 答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×

2.下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(

)

A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B . 反 应 ①Na2SiO3 + H2O + CO2===Na2CO3 + H2SiO3↓ , 反 应 ②Na2CO3 + SiO2 ===== Na2SiO3+CO2↑,两反应是相互矛盾的,不可能都能发生 C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D.祖母绿的主要成分为 Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为 3BeO· Al2O3· 6SiO2 解析:选 D 硅酸钠溶液呈碱性,故 Na2SiO3 不能保存在磨口玻璃试剂瓶中,A 错误;B 项中反应②是在高温下进行的反应,其原因是 CO2 为气体,可使平衡正移,促使反应能够进 行,B 错误;石英玻璃不属于硅酸盐材料,C 错误。
高温

以“高纯硅的制备”为载体串联硅元素单质及其化合物知识

高考载体[2014· 天津高考 T7(4)] 晶体硅(熔点 1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅的过程如下: Si(粗) ― ― → SiCl4― ― →SiCl4(纯)― ― →Si(纯) 460 ℃ 1100 ℃
Cl2 蒸馏 H2

[知识串联设计] (1) 工 业 上 用 焦 炭 与 石 英 砂 在 高 温 下 反 应 制 取 粗 硅 , 其 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 上述反应中的氧化剂是________,还原剂是________。〖考查粗硅的制备原理〗 (2)用焦炭和石英砂制取粗硅为什么要隔绝空气进行? ________________________________________________________________________。 〖考查碳的化学性质〗 (3) 粗 硅 与 Cl2 加 热 到 460 ℃ 时 发 生 反 应 , 写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________。 〖考查Si的化学性质〗

(4)在 1 100 ℃时,SiCl4 被 H2 还原的化学方程式为_________________________________ ________________________________________________________________________。 〖考查氧化还原方程式的书写〗 (5)如何通过实验除去 SiO2 中混有少量的 CaCO3 杂质?____________________。 〖考查SiO2的性质〗 (6)石英既能与 NaOH 溶液反应,又能与氢氟酸反应,它是两性氧化物吗?试分别写出它 与 NaOH 溶液、氢氟酸发生反应的化学方程式。___________________________________。 〖考查SiO2的性质〗 (7)中学化学中能与 NaOH 溶液反应生成 H2 的单质有哪些?试分别写出反应的化学方程 式________________________________________________________________________ ________________________________。〖考查铝、硅的化学性质〗 (8)陶瓷、水泥、玻璃是常用的硅酸盐材料,其中,生产普通玻璃的主要原料是什么? ________________________________________________________________________。 〖考查硅酸盐产品制备〗 答案:(1)SiO2+2C=====Si+2CO↑ SiO2 C (2)焦炭能与空气中的氧气发生反应 (3)Si+2Cl2=====SiCl4 (4)2H2+SiCl4=====Si+4HCl (5)加入盐酸后过滤 (6)不是 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (7)Al 和 Si 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑ (8)石英砂、纯碱和石灰石
1 100 ℃ 460 ℃ 高温

1.化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关,下列说法错误的是( A.“天宫一号”中使用的碳纤维,是一种新型无机非金属材料 B.为防止中秋月饼等富脂食品氧化变质,常在包装袋中放入硅胶 C.用 CO2 合成聚碳酸酯可降解塑料,实现“碳”的循环利用 D.小苏打可用于某些食品加工行业中 解析:选 B 硅胶是用于吸水防潮的而不是防氧化。 2.下列各项叙述中正确的是( )

)

A.硅是光导纤维的主要成分 B.生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和黏土 C.玛瑙、水晶饰品在保养时不能与强碱溶液接触 D.SiO2 与某些酸碱均能反应,故它是两性氧化物 解析:选 C 光导纤维的主要成分是 SiO2,A 错误;生产普通玻璃的主要原料有纯碱、 石灰石和石英,B 错误;玛瑙、水晶的主要成分是 SiO2,能与强碱反应,C 正确;酸中只有 氢氟酸能与 SiO2 反应且生成物不是盐与水,SiO2 不是两性氧化物,D 错误。 3.(2015· 太原调研)下列叙述正确的是( )

A.利用高纯硅可以制成光电池,将光能直接转化为电能 B.CO、CO2 均易与血红蛋白结合而中毒 C.从 SiO2 制备高纯 Si 的过程反应中只涉及置换反应 D.SiO2 和 H2O 反应可直接制备 H2SiO3 解析:选 A 高纯硅的其中一个用途就是制成光电池;CO2 与血红蛋白不结合;从 SiO2 制备高纯 Si 的过程反应中还涉及化合反应;SiO2 和 H2O 不反应。 4.(2015· 济南联考)下列离子方程式的书写正确的是( )
+ -

A.水玻璃中通入过量二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O===2Na +CO2 3 +H2SiO3 B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2===Ca2 +2HCO3
+ -

C.硅与氢氟酸的反应:Si+4H +4F ===SiF4↑+2H2↑ D.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH ===SiO2 3 +H2O
- -





2- 解析:选 D Na2SiO3 是强电解质,应拆成 Na+、SiO3 ,且应生成 HCO- 3 ,A 错;B 项 + - 正确写法是 CO2+OH-===HCO- 3 ;C 项,氢氟酸是弱酸,不能拆分成 H 和 F 。

5.从与 NaOH 溶液反应所得产物(纯净物)类型差异性角度上看,下列四种物质有一种明 显不同于其他三种物质,该物质是( A.SiO2 C.Si ) B.CO2 D.Al2O3

解析:选 C 硅与 NaOH 溶液反应生成的是氢气与盐(单质与化合物),另外三种物质与 NaOH 溶液反应生成的是盐与水(均是化合物)。 6.(2015· 宿州模拟)下列叙述中正确的是(
高温

)

A.因为 Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸强 B.碳和硅都是ⅣA 族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似 C.二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸,所以二氧化硅是两性氧化物

D.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水反应生成硅酸 解析:选 D A 项的反应之所以能够发生,是因为生成的产物中有气体生成,平衡正向 移动,促使反应能够顺利进行,故不能通过此反应判断 H2CO3 与 H2SiO3 的酸性强弱,A 错 误;CO2 和 SiO2 的物理性质差异较大,B 错误;SiO2 与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一 般酸的反应,在此反应中 SiO2 并没有表现出碱性氧化物的性质,C 错误。 7.下列除杂方法正确的是( )

A.SiO2 中含 Al2O3 杂质,可以加入足量 NaOH 溶液然后过滤除去 B.CO2 中含有 CO 杂质,可以通入盛有 CuO 的玻璃管且加热 C.CO2 中含有 HCl 杂质,可以通过盛有 Na2CO3 溶液的洗气瓶 D.Na2CO3 溶液中含有 Na2SiO3 杂质,可以通入足量的 CO2,然后过滤 解析:选 B A 项,SiO2、Al2O3 均与 NaOH 溶液反应;C 项,应通过盛有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶;D 项,引入 NaHCO3。 8.下列变化中,不能一步实现的是( )

A.Na2SiO3― →H2SiO3 B.H2SiO3― →SiO2 C.SiO2― →H2SiO3 D.SiO2― →Na2SiO3 解析: 选 C Na2SiO3― ― →H2SiO3; H2SiO3― ― →SiO2, SiO2― ― →Na2SiO3, SiO2 不与 H2O 反应,故不能一步转化为 H2SiO3。 9.在水玻璃中通入少量的 CO2 气体,充分反应后加热蒸干,再高温充分灼烧,冷却后 所得的固体物质为( )
盐酸 △ NaOH

A.Na2SiO3 B.Na2SiO3 与 Na2CO3 C.SiO2 与 Na2CO3 D.SiO2、Na2SiO3 及 Na2CO3 解析:选 A 通入少量 CO2 生成少量 Na2CO3 和 H2SiO3,高温充分灼烧又发生反应: H2SiO3=====SiO2+H2O,SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2↑。 10.如图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
△ 高温

A.SiO2 属于两性氧化物

B.盛放 Na2CO3 溶液的试剂瓶用玻璃塞 C.硅胶吸水后可重复再生 D.图中所示的转化都是氧化还原反应 解析:选 C SiO2 是酸性氧化物;Na2CO3 溶液呈碱性,试剂瓶不能用玻璃塞;题图中有

的转化不是氧化还原反应,例如 SiO2 与 NaOH 溶液的反应。 11.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。 (1)下列物质不属于硅酸盐的是________。 A.陶瓷 C.水泥 B.玻璃 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 ________________________________,工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。 (3)用 Na2SiO3 水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明 Na2SiO3 可用作________。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________。 A.普通玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚
高温

B.石英玻璃坩埚 D.铁坩埚

(4)工业上常利用反应 2C+SiO2=====Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价 升高的物质是________(填化学式,下同),氧化剂是________。 解析:(1)生石灰是 CaO,为碱性氧化物且不含 Si 元素,不属于硅酸盐。(2)SiO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。由于 SiO2 能溶于氢氟酸,因此工 艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3 水溶液又称“水玻璃”,具有阻燃的功能,因此可 用作防火剂。 SiO2 和 Na2CO3 在高温下反应生成 Na2SiO3 和 CO2, 故含 SiO2 的材料(普通玻璃、 石英玻璃)以及 Al2O3 等都能与 Na2CO3 在高温下反应,故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。 (4)题给反应中 C(碳)被氧化,SiO2 中+4 价的硅被还原,因此 SiO2 作氧化剂。 答案:(1)D (2)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O 氢氟酸 (3)防火剂 D (4)C SiO2

12.(2015· 山西六校联考)以磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO2· nH2O)、磷 及甲醇,下列工艺过程原料综合利用率高,废弃物少。

(1)上述反应中,属于置换反应的是________(填:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。 (2)已知 SiHCl3 的沸点为 33.0 ℃,提纯 SiHCl3 适宜的方法是______________。 (3)高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为________________________; 固体废弃物 CaSiO3 可用于______________________________。 (4)反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行,其原因是_________________ ________________________________________________________________________。 解析:反应Ⅰ为 SiO2+2C=====Si+2CO↑。从图中可以看出,反应Ⅱ的反应物为 SiO2、 C 和 Ca3(PO4)2,产物为 CO、P 和 CaSiO3。反应Ⅲ为 Si+3HCl===SiHCl3+H2。反应Ⅳ的反 应物有 SiHCl3 和 H2O,产物有 HCl、H2 和 SiO2· nH2O。反应Ⅴ为 CO+2H2===CH3OH。(1) 置换反应是单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,只有Ⅰ、Ⅲ符合。(2)SiHCl3 的沸点低,可用蒸馏法分离出来。(4)反应Ⅲ产生 H2,若与 O2 混合会引起爆炸。从流程图中 的反应Ⅳ可知,SiHCl3 可以与 H2O 反应,所以反应Ⅲ必须在无水条件下反应。 答案:(1)Ⅰ、Ⅲ (2)分馏(蒸馏) (3)Ca3(PO4)2+5C+3SiO2=====3CaSiO3+2P+5CO↑ 等 (4)SiHCl3 会水解,同时产生的 H2 与 O2 混合会发生爆炸 13.(2014· 全国卷Ⅱ)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及 X 射线防护材料等。回答 下列问题: (1)铅是碳的同族元素,比碳多 4 个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期、 第________族;PbO2 的酸性比 CO2 的酸性________(填“强”或“弱”)。 (2)PbO2 与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为___________________。 (3)PbO2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为____________。 (4)PbO2 在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示, 已知失重曲线上的 a 点为样品失重
高温 高温

生产水泥、砖瓦或作为建筑材料

样品起始质量-a点固体质量 4.0%(即 ×100%)的残留固体。若 a 点固体组成表示为 PbOx 或 样品起始质量 mPbO2· nPbO,列式计算 x 值和 m∶n 值__________。

解析:(1)根据碳在元素周期表中的位置为第二周期第ⅣA 族,可以推出 Pb 的位置为第 六周期第ⅣA 族,同一主族元素从上到下非金属性依次减弱,PbO2 的酸性比 CO2 的弱。(2) 由题意,生成的黄绿色气体应为氯气,氯元素化合价升高,则铅元素化合价降低,所以反应 的化学方程式为 PbO2+4HCl(浓)=====PbCl2+Cl2↑+2H2O。 (3)由题意, PbO 作还原剂, NaClO 2-x △ 作氧化剂,反应的离子方程式为 PbO+ClO-===PbO2+Cl-。(4)根据 PbO2=====PbOx+ 2 2-x 239×4.0% O2↑,有 ×32=239×4.0%,x=2- ≈1.4 2 16 2m+n m 0.4 2 根据 mPbO2· nPbO, =1.4, = = 。 n 0.6 3 m+n 答案:(1)六 ⅣA 弱 (2)PbO2+4HCl(浓)=====PbCl2+Cl2↑+2H2O (3)PbO+ClO ===PbO2+Cl (4)1.4 2∶3
- -





第二节 氯及其化合物

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。

??????????????[循着图示· 想一想] ??????????????

??????????????[特色特性· 记一记] ?????????????? 1.特殊的颜色:Cl2——黄绿色气体 Br2——红棕色液体 I2——紫黑色固体 2.特殊的成分:新制氯水中含三分子(Cl2、HClO、H2O)、四离子(Cl 、ClO 、H 、OH
- - - +

) 3.X (卤素离子)的检验:


4.必记五反应: (1)Cl2+H2O??HCl+HClO (2)2Cl2+2Ca(OH)2=== CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (3)Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO (4)Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl (5)MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O


考点一

|

氧化性强的非金属单质——氯气

[教材知识层面]

1.氯元素的原子结构

氯元素位于元素周期表中第三周期ⅦA 族,原子结构示意图为

,最外层有 7

个电子,在化学反应中易获得 1 个电子而表现为-1 价。自然界中氯主要以化合态形式存在。 2.氯气的性质 (1)物理性质: 颜色 黄绿色 气味 强烈刺激性气味 毒性 有毒 密度 比空气大 特性 易液化

注意:闻氯气气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动,使极少量的 Cl2 飘进鼻孔。 (2)化学性质:

①与金属反应:与变价金属反应生成高价金属氯化物(书写化学方程式)。 a.与铁反应:2Fe+3Cl2=====2FeCl3。 b.与铜反应:Cu+Cl2=====CuCl2。 ②与非金属反应: 与 H2 反应:H2+Cl2=====2HCl,
点燃 点燃 点燃

③与水反应: 溶于水的氯气部分与水反应, 离子方程式为 Cl2+H2O??H +Cl +HClO ④与碱反应:与 NaOH 溶液反应,离子方程式为 Cl2+2OH ===Cl +ClO +H2O ⑤与还原性无机化合物反应(书写离子方程式): a.与碘化钾溶液反应:2I +Cl2===I2+2Cl 。 b.与 SO2 水溶液反应:Cl2+SO2+2H2O===4H +2Cl +SO2 4 。
+ - - - - - - -





c.与 FeCl2 溶液反应:2Fe2 +Cl2===2Fe3 +2Cl 。
+ + -

[高考考查层面] 命题点 1 氯水的成分与性质

1.氯水的成分 氯水中存在三个平衡: ①Cl2+H2O??HCl+HClO, ②HClO??H +ClO , ③H2O??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 新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的反应中,新制氯水中起作用的成 分不同。

3.液氯、新制氯水、久置氯水的比较 液氯 分类 颜色 性质 粒子种类 纯净物 黄绿色 氧化性 Cl2 新制氯水 混合物 浅黄绿色 酸性、氧化性、漂白性 Cl2、HClO、H2O、H 、Cl 、ClO 、 OH
- + - -

久置氯水 混合物 无色 酸性 H2O、H 、Cl 、OH
+ - -

[典题示例] 1. (2014· 江苏高考)在探究新制饱和氯水成分的实验中, 下列根据实验现象得出的结论不 正确的是( )

A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有 Cl2 B.向氯水中滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有 Cl C.向氯水中加入 NaHCO3 粉末,有气泡产生,说明氯水中含有 H
+ -

D.向 FeCl2 溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有 HClO 解析:选 D 氯水中存在三种分子:Cl2、HClO、H2O,四种离子:H+、Cl-、ClO-、 OH-。氯水的颜色是氯气分子表现出来的,A 项正确;滴加硝酸银溶液,银离子与氯离子反 应生成氯化银白色沉淀,B 项正确;加入碳酸氢钠粉末,氢离子与碳酸氢根离子反应放出二

氧化碳气体,C 项正确;向氯化亚铁中加入氯水,发生反应 2FeCl2+Cl2===2FeCl3,D 项错 误。 2.氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据氯水分别与如图四种物质发生的反应 填空(a、b、c、d 重合部分代表物质间反应,且氯水足量)。 (1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”、“b”、“c”或“d”)。 (2)c 过程中的现象是__________________________________, b 过程中反应的离子方程式为_______________________________。 (3)a 过程中反应的化学方程式为_________________________。 解析:氯水中 Cl2 能氧化 FeCl2,H+与 Na2CO3、石蕊作用,Cl-能与 Ag+生成 AgCl,氯 水成分中的 HClO,具有漂白性,能使石蕊溶液褪色。 答案:(1)d (2)产生白色沉淀 2H +CO2 3 ===H2O+CO2↑
+ -

(3)Cl2+2FeCl2===2FeCl3 命题点 2 氯水中的平衡移动及应用

Cl2+H2O??HCl+HClO 平衡移动的应用 向氯水中加入的物质 浓度变化 平衡移动的方向 应用 ①用饱和食盐水除 Cl2 可溶性氯化物 c(Cl )增大


左移

中的 HCl ②用排饱和食盐水法 收集 Cl2

盐酸

c(H )和 c(Cl )增 大 c(H )减小 c(H )减小 c(H )减小 c(HClO)减小
+ + +





左移

次氯酸盐与浓盐酸反 应制 Cl2 用 NaOH 溶液吸收多 余 Cl2 制漂白粉 制高浓度的 HClO 溶液 氯水避光保存或现用 现配

NaOH Ca(OH)2 CaCO3 光照

右移 右移 右移 右移

[典题示例] 1.在新制的氯水中加入少量碳酸钠粉末,下列说法正确的是( )

A.pH 增大,HClO 浓度增大 B.pH 减小,Cl 浓度增大 C.pH 增大,Cl 浓度减小 D.pH 减小,HClO 浓度减小 解析:选 A 氯水中存在如下平衡:Cl2+H2O??H++Cl-+HClO。加入 Na2CO3 粉末, 与溶液中的 H+反应,上述平衡正移,c(Cl-)和 c(HClO)均增大,c(H+)减小,pH 增大。 2.(2014· 浙江高考)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且 HClO 的杀菌能力比 ClO 强。 25 ℃时氯气_氯水体系中存在以下平衡关系: Cl2(g)??Cl2(aq)
+ - - -

K1=10


-1.2 -3.4

Cl2(aq)+H2O??HClO+H +Cl HClO??H +ClO
+ -

K2=10 Ka=?

其中 Cl2(aq)、HClO 和 ClO 分别在三者中所占分数(α)随 pH 变化的关系如图所示。



下列表述正确的是(

)
+ - -

A.Cl2(g)+H2O??2H +ClO +Cl

K=10


-10.9 + -

B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO ) =c(H )-c(OH ) C.用氯处理饮用水时,pH=7.5 时杀菌效果比 pH=6.5 时差 D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好 解析: 选 C Cl2(g)+H2O??2H++ClO-+Cl-, K=K1×K2×Ka, 由图可得 Ka=10-7.5, 故 K 值为 10-12.1, A 项错误; 根据电荷守恒得, c(H+)=c(OH-)+c(ClO-)+c(Cl-), 而 c(HClO) 由于部分电离而不等于 c(Cl-),B 项错误;已知 HClO 的杀菌能力比 ClO-强,从图中可知, c(HClO)在 pH=7.5 时比在 pH=6.5 时低,则杀菌效果较差,C 项正确;夏季温度高,氯的溶 解能力变差,杀菌效果也变差,D 项错误。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 山东高考 )Cl2 + H2O===HCl + HClO 的反应是水作还原剂的氧化还原反应。 ( ) (2)(2014· 四川高考)Cl2 通入 NaOH 溶液:Cl2+OH ===Cl +ClO +H2O。(
- - -

)

(3)(2013· 海南高考 ) 向 FeBr2 溶液中通入足量 Cl2 的离子方程式为 2Fe2 + 4Br +
+ -

3Cl2===2Fe3 +2Br2+6Cl 。(
+ -

) )

(4)(2012· 山东高考)Cl2、SO2 均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性。( (5)Cl2 具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。( 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× )

2.某学习小组设计以下三个实验探究氯水的成分,请根据下表回答问题。 实验 序号 ① ② ③ 实验方法 将氯水滴加到 AgNO3 溶液中 将氯水滴加到含有酚酞的 NaOH 溶液中 将足量的氯水滴加到 Na2CO3 溶液中 氯水中含有 H


实验现象 生成白色沉淀

结论

(1)实验①得出的结论:________________________________________________。 (2)指出实验②和实验③中的“实验现象”:________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)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:____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)氯水中存在:Cl2+H2O??H++Cl-+HClO,可用 AgNO3 溶液检验 Cl-的存 在。(2)氯水中含有 Cl2、HCl、HClO,可使含有酚酞的 NaOH 溶液褪色,HCl 可以和 Na2CO3 反应生成 CO2。(3)氧化褪色和中和褪色的区别在于前者酚酞已变质,故再遇 NaOH 溶液不会 变红色,而后者是 NaOH 被反应了,酚酞仍存在,故只要再加足量的 NaOH 溶液即可区别。 答案:(1)氯水中含有 Cl


(2)溶液褪色 有气泡冒出 (3)氯水中含有 HClO,其漂白作用使溶液褪色 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 考点二
+ + -

|

杀菌、消毒的主力军——次氯酸、次氯酸盐

[教材知识层面]

1.次氯酸

(1)不稳定性,分解反应的化学方程式为:2HClO=====2HCl+O2↑。氯水须现用现配, 保存在棕色瓶,置于冷暗处。 (2)强氧化性: ①能将有色物质氧化为无色物质,作漂白剂。 ②杀菌、消毒。 (3)弱酸性: 向 NaClO 溶液中通入少量 CO2,化学方程式为 2NaClO+CO2+H2O===Na2CO3+2HClO。 2.次氯酸盐 (1)漂白液:

光照

(2)漂白粉: ①成分: 漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2、CaCl2,其中有效成分是 Ca(ClO)2。 ②制备原理: 化学方程式为 2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 ③漂白原理: 化学方程式为 Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。 [高考考查层面]

命题点 次氯酸、次氯酸盐的强氧化性

1.HClO 的强氧化性 (1)漂白性:能漂白有色物质,如能漂白酸碱指示剂。

2 (2)能氧化还原性离子:HClO 能氧化 I 、S2 、SO2 3 、Fe 等还原性离子。
- - - +

2.次氯酸盐的强氧化性 (1)漂白性: ClO 是一种弱酸的酸根离子。漂白液或漂白粉暴露于潮湿的空气中,发生反应:2ClO +H2O+CO2===CO2 3 +2HClO 由于生成了 HClO,故漂白液、漂白粉具有漂白性。
- - -

(2)强氧化性: ClO 不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化 还原反应,即 ClO 与 I 、Fe2 、S2 、SO2 3 不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量
- - + - - -

共存。如漂白粉遇到亚硫酸盐:Ca2 +ClO +SO2 3 ===CaSO4↓+Cl 。
+ - - -

说明:NO3 不同于 ClO ,在酸性条件下 NO3 具有强氧化性,与 Fe2 、I 、S2 、SO2 3 不
- - - + - - -

能大量共存,而在碱性条件下,NO3 与 I 、S2 、SO2 3 能大量共存。
- - - -

[典题示例] 1.为预防一种新型流感,同学们每天用“84”消毒液(NaClO 溶液)消毒,下列说法正确的 是( ) A.NaClO 溶液的消毒原理是使蛋白质变性 B.1 mol Cl2 与足量 NaOH 溶液反应转移 2 mol 电子 C.NaClO 溶液的漂白原理与 Na2O2、SO2 相同 D.“84”消毒液与“洁厕灵”(盐酸)共同使用,可达到既清洁又消毒的双重效果 解析:选 A 1 mol Cl2 与足量 NaOH 溶液反应转移 1 mol 电子,B 错;SO2 的漂白原理 是发生化合反应生成了不稳定的无色物质,而 NaClO、Na2O2 的漂白原理是强氧化性,C 错; D 中会发生 Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,生成了有毒气体,D 错。 2.(2015· 晋江联考)化学与生活是紧密相联的,下列说法中正确的是( )

A.氯气可用作消毒剂和漂白剂,是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有强还原性 B.地震灾区和洪涝灾区都用漂白粉消毒,主要是利用漂白粉溶液的碱性 C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂 D.能用同一原理解释 ClO 与 Fe2 、H 均不能大量共存
- + +

解析:选 C 氯气可用作消毒剂和漂白剂的原因是 Cl2 与水反应生成的 HClO 具有强氧 化性,A 错误;地震灾区和洪涝灾区用漂白粉消毒是利用了漂白粉的强氧化性,B 错误;ClO
-与

Fe2+因发生氧化还原反应而不能大量共存,ClO-与 H+反应生成 HClO 为弱酸而不能大

量共存。 [考点达标层面]

1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)84 消毒液的有效成分是 NaClO。( )

(2)(2014· 安徽高考)依据较强酸可以制取较弱的酸的规律可知次氯酸溶液无法制取盐酸。 ( ) (3)(2014· 江苏高考)漂白粉在空气中不稳定,可用于漂白纸张。( )

(4)(2014· 全国卷Ⅰ)漂白粉在空气中久置变质的原因是漂白粉中的 CaCl2 与空气中的 CO2 反应生成 CaCO3。( ) ) )

(5)次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌。(

(6)(2011· 江苏高考)石灰乳与 Cl2 的反应中,Cl2 既是氧化剂又是还原剂。( 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√

2.在淀粉_碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液,并加入少量的稀硫酸,溶液立即变蓝, 在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液,蓝色逐渐消失。下列判断不正确的是( A.氧化性:ClO >I2>SO3


)

2-

B.漂白粉溶液可使淀粉_碘化钾试纸变蓝 C.向氯水中加入亚硫酸钠溶液,氯水褪色 D.次氯酸钠可以与亚硫酸钠共存 解析:选 D 碘化钾与次氯酸钠反应生成了碘单质。其实质是次氯酸根离子将碘离子氧
- 化成碘单质。 而碘单质又将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子, 所以氧化性: ClO->I2>SO2 3 ,

A、B 正确,D 不正确;C 选项氯水中存在氯气分子和次氯酸,都可将亚硫酸根离子氧化,C 正确。

考点三

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氯气的实验室制法

[实验基础]

1.氯气的实验室制法 (1)实验原理(写出反应的化学方程式): MnO2+4HCl(浓)△,MnCl2+Cl2↑+2H2O。 还可以使用 KMnO4、K2Cr2O7、KClO3 等作氧化剂与浓盐酸反应,使用以上物质时,反 应不需要加热,如 2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。 (2)实验装置:

(3)验满方法: ①将湿润的淀粉_碘化钾试纸靠近盛 Cl2 的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集 满。 ②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已 集满。 ③实验室制取 Cl2 时,常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。 2.注意事项 (1)必须用浓盐酸,MnO2 与稀盐酸不反应。 (2)为了减少制得的 Cl2 中 HCl 的含量,加热的温度不宜过高,以减少 HCl 的挥发。 (3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的 Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。 (4)尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收 Cl2,因为溶液中 Ca(OH)2 浓度小,吸收不完全。 [流程分析] 氯气制备与性质探究实验设计方法

[专题集训] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 天津高考)制氯气时,用饱和 NaHCO3 溶液和浓硫酸净化气体。( )

(2)(2014· 大纲卷)除去 Cl2 中少量 HCl 气体的方法是将混合气体依次通入盛有饱和食盐水

和浓 H2SO4 的洗气瓶。(

)



(3)(2013· 江苏高考)MnO2 与浓盐酸反应制 Cl2 的离子方程式:MnO2+4HCl=====Mn2 + 2Cl +Cl2↑+2H2O。(


) )

(4)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。( (5)实验室用 MnO2 和稀盐酸共热制取少量氯气。( )

(6)用 NaOH 溶液吸收多余的 Cl2 时, 导气管不能伸到液面以下, 原因是防止倒吸。 ( 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×

)

2.(2011· 全国高考)下图是用 KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

装置 B、C、D 的作用分别是: B________________________________________________________________________; C________________________________________________________________________; D________________________________________________________________________。 答案: 向上排气收集氯气 安全作用, 防止 D 中的液体倒吸进入集气管 B 中 吸收尾气, 防止氯气扩散到空气中污染环境 3.已知 KMnO4 与浓盐酸在常温下反应能产生 Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯 净、干燥的氯气,并使它与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是( )

A.①和② C.②和③

B.② D.②③④

解析:选 D NaOH 与氯气反应,不能用氢氧化钠溶液除去氯气中的氯化氢杂质,②错 误;③中的进气管短,出气管浸入液面下,错误;④为密闭装置,错误。 4.(2013· 海南高考)下图所示仪器可用于实验室制备少量无水 FeCl3,仪器连接顺序正确 的是( )

A.a—b—c—d—e—f—g—h C.a—d—e—c—b—h—i—g

B.a—e—d—c—b—h—i—g D.a—c—b—d—e—h—i—f

解析:选 B 实验室制取 FeCl3 的实验流程为: 制取Cl2 ― → 除去Cl2中的HCl气体 ― → ? KMnO4与浓盐酸 ? 饱和食盐水

除水蒸气 ― → 制取FeCl3 ― → 尾气吸收 ? 浓 H2SO4 ? ?

Fe与Cl2反应 NaOH溶液吸收多余Cl2

故仪器连接顺序为 a→e→d→c→b→h→i→g。

考点四

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卤族元素及卤素离子的检验 [教材知识层面]

1.卤族元素性质的递变规律 包含元素为:氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),原子半径逐渐增大,非金属性逐渐 减弱。 2.卤素单质物理性质的递变规律 (1)单质颜色逐渐加深(F2:浅黄绿色气体;Cl2:黄绿色气体;Br2:深红棕色液体;I2: 紫黑色固体)。 (2)密度逐渐增大;熔、沸点逐渐升高。 3.卤素单质的氧化性比较(Cl2、Br2、I2) (1)氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序是 Cl2>Br2>I2,阴离子的还原性强弱顺序是 Cl
- - - - - -

<Br <I 。Cl2 能从 Br 的溶液中置换出 Br2,离子方程式:2Br +Cl2===2Cl +Br2;同理, Br2 能置换出 I2,离子方程式:2I +Br2===I2+2Br 。 (2)与一些还原性离子反应, 如 Br2 与 SO2 Fe2 反应的离子方程式分别为: Br2+SO2 3 、 3 +
- + - - -

2 3 H2O===SO2 4 +2H +2Br ;2Fe +Br2===2Fe +2Br 。
- + - + + -

4.卤素单质性质的特殊性 (1)Br2 是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封来保存。 (2)I2 易升华,I2 遇淀粉变蓝。 (3)Br2 和 I2 都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。 (4)氟元素无正价,F2 与 H2O 发生置换反应生成 O2:2F2+2H2O===4HF+O2。 [高考考查层面] 命题点 1 卤素单质氧化性强弱的实验探究方法

利用实验判断 Cl2、Br2、I2 氧化性强弱的实验方法 (1)卤素单质间的置换。 ①将 Cl2 通入 NaBr 溶液中发生反应:Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl。说明氧化性:Cl2>Br2。 ②将溴水滴入 KI_淀粉溶液中,溶液变成蓝色,发生反应:Br2+2KI===I2+2KBr。说明 氧化性:Br2>I2。 (2)与氢气化合的难易程度,越易化合,则氧化性越强。 H2 与 Cl2 的混合气体光照爆炸; H2 与 Br2 的混合气体加热才能反应; H2 与 I2 反应很困难。 说明氧化性:Cl2>Br2>I2。 (3)氢化物的稳定性。 利用 HCl、HBr、HI 的热稳定性来判断元素非金属性的强弱;HCl、HBr、HI 的热稳定 性越来越差,说明元素的非金属性 Cl>Br>I。 [典题示例] 1.已经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 ( )

选项 A B C D

① 黄绿色 无色 黄绿色 黄绿色

② 橙色 橙色 橙色 无色

③ 蓝色 紫色 蓝色 紫色

④ 白色 白色 无色 白色

解析:选 A 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,淀粉遇 I2 变蓝,Cl2 遇碱产生 NaCl、NaClO,可知应选 A。 2.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 中溶液由黄色变为棕红色时,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。 解析:(1)A 中产生的黄绿色气体为 Cl2,其电子式为?Cl?Cl?。(2)氯气遇湿润的淀粉
? ? ? ?

_KI 试纸时,发生反应:Cl2+2KI===I2+2KCl,产生的 I2 遇淀粉变蓝,可以证明氯气的氧化

性强于碘。(3)B 中 Cl2 与 NaBr 发生置换反应,离子方程式为 Cl2+2Br ===2Cl +Br2。(4)C 中 NaBr 与氯气反应生成 NaCl 和 Br2, 将 C 中溶液滴入 D 中, 振荡, 发生反应: Br2+2KI===I2 +2KBr,静置后 D 中溶液分层,下层为碘的四氯化碳溶液,显紫红色,可以说明溴的氧化性 强于碘。(5)过程Ⅲ主要是为了确认 C 的黄色溶液中无 Cl2,排除对溴置换碘实验的干扰。(6) 氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱,是因为从 Cl 到 I,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐 减弱。
? ? ? ?





答案:(1)?Cl?Cl? (2)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 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

命题点 2 卤素离子的检验方法

[典题示例] 1.下列能够检验出 KI 中是否含有 Br 的实验是( A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有 Br
- -

)

B.加入酸性 KMnO4 溶液,观察溶液颜色是否褪去 C.加入少量的碘水,再加入 CCl4 振荡,有机层有色,则有 Br


D.加入足量 FeCl3 溶液,用 CCl4 萃取后,取无色的水层并加入 AgNO3 溶液,有淡黄色 沉淀生成,则含有 Br


解析:选 D A 项,在 KI 中加入足量新制氯水,也会置换出单质碘而使溶液变色,故不 能确定是否含有溴离子;B 项,溴离子和碘离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色;C 项,加入 少量的碘水,再加入 CCl4 振荡,有机层是萃取单质碘而显色,并没有溴单质产生。 2.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种 X (X 为 Cl 、Br 或 I ),向甲溶液中加入淀粉溶 液和氯水,则溶液变为橙色,再加入丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有的卤 素离子有(
- - - - - -

)
- -

A.Br 、Cl 、I C.I 、Br 、Cl
- -

B.Br 、I 、Cl
- -









D.Cl 、I 、Br



解析:选 B 甲中加氯水和淀粉后溶液变为橙色,说明甲中含有 Br-,再加丙颜色无明

显变化,则说明丙溶液中无 I-,若有 I-,则发生反应:2I-+Br2===2Br-+I2,I2 与淀粉变 蓝色,丙中含 Cl-,由题意,乙中含有 I-。 [方法技巧] 卤素离子的检验方法 (1)AgNO3 溶液——沉淀法: 白色沉淀,则有Cl ? ? 滴加AgNO3 - 未知液― ― ― ― ― ― →生成?浅黄色沉淀,则有Br 溶液和稀硝酸 ? ?黄色沉淀,则有I- (2)置换——萃取法: 未知液 ― ― ― ― ― ― ― →― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― → 振荡 振荡
?红棕色或橙红色,表明有Br ? 有机层呈? - ? ?紫色、浅紫色或紫红色,表明有I
- -

加适量新制饱和氯水 加入CCl4?下层?或汽油?上层?

(3)氧化——淀粉法检验 I : 未知液― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― →― ― ― ― →蓝色溶液,表明有 I 振荡 振荡 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 海南高考)CCl4 可用于鉴别溴水和碘水。(
- -



加入适量新制饱和氯水?或双氧水?

淀粉溶液



) )

(2)(2014· 山东高考)Cl2+2Br ===2Cl +Br2 为单质被还原的置换反应。( (3)(2014· 重庆高考)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别 Br2(g)和 NO2。( (4)(2014· 大纲卷)用 AgNO3 溶液可以鉴别 KCl 和 KI。( ) )

(5)(2014· 四川高考)验证 Br2 的氧化性强于 I2 的方法是将少量溴水加入 KI 溶液中,再加 入 CCl4 振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色。( )

(6)(2013· 山东高考)进行用溴水和 CCl4 除去 NaBr 溶液中少量 NaI 时用的实验器材(省略 夹持装置)有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗。( )
+ -

(7)(2013· 四川高考)双氧水中加入稀 H2SO4 和 KI 溶液的离子方程式为 H2O2+2H +2I ===I2+2H2O。( )

(8)(2011· 天津高考)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 。(


) (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ )

答案:(1)√ (2)√

2.下列各组中的两种物质,能用淀粉_碘化钾试纸鉴别的是( A.溴水和碘水 C.溴水和稀盐酸 B.盐酸和稀硫酸 D.浓硝酸和氯水

解析:选 C 溴水、碘水均能使淀粉_KI 试纸变蓝,A 错误;盐酸和稀硫酸均不能使淀 粉-KI 试纸变蓝,B 错误;浓硝酸和氯水均具有强氧化性,能使淀粉_KI 试纸变蓝,D 错误; 溴水能使淀粉-KI 试纸变蓝,而稀盐酸不能。

以“无水氯化铝的制备”为载体串联氯元素单质及其化合物知识

高考载体(2012· 山东高考 T30) 无水 AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。

[知识串联设计] (1)装置 A 中发生反应的离子方程式为________________________, 反应中盐酸表现的性 质是________________________________________________________________________。 〖考查氯气的实验室制法〗 (2)装置 B、C 中盛放的试剂是 B:________,C:________;其作用分别是 B:________, C:________。 〖考查气体的除杂〗 (3) 装 置 G 的 作 用 是 ________ , G 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 〖考查尾气的处理〗 (4)F 中 盛 放 的 试 剂 是 ________ , 其 作 用 是 ________________________ 。 〖考查AlCl3的性质〗 (5)铁与盐酸、铁与氯气反应的产物相同吗?________。试分别写出反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 〖考查Cl2的性质〗 (6)装置 E 中收集到的物质是____________。无水 AlCl3 遇潮湿空气产生大量白雾的成分 是________。〖考查AlCl3的性质〗

(7)用一件仪器装置和适当试剂可起到装置 F 和 G 的作用, 这件仪器是________, 所盛的 试剂为________________。 〖考查气体干燥方法〗 答案:(1)MnO2+4H +2Cl =====Mn2 +Cl2↑+2H2O
+ - +



酸性,还原性 (2)饱和食盐水 浓 H2SO4 除去 Cl2 中的 HCl 气体 干燥 Cl2 (3)吸收多余的 Cl2,以防污染环境 Cl2+2OH ===Cl +ClO +H2O (4)浓 H2SO4 吸收水蒸气,防止水蒸气进入 E 中使 AlCl3 水解 (5)不相同 2Fe+3Cl2=====2FeCl3 (6)AlCl3 盐酸 (7)干燥管 碱石灰(或 NaOH 与 CaO 的混合物)
点燃
- - -

Fe+2HCl===FeCl2+H2↑

1.(2015· 常州模拟)用玻璃棒蘸取新制氯水点在 pH 试纸上,观察到的现象是(

)

解析:选 B 氯水具有酸性和漂白性。 2.下列对氯及其化合物的说法正确的是( A.过量的铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁 B.用 pH 试纸测得氯水的 pH=4 C.溴化钠溶液中加入少量新制氯水振荡,再加入少量四氯化碳振荡,静置后,上层颜 色变浅,下层颜色变为橙红色 D . 由 Ca(ClO)2 + CO2 + H2O===CaCO3↓ + 2HClO 可 推 出 Ca(ClO)2 + SO2 + H2O===CaSO3↓+2HClO 解析:选 C Cl2 与变价金属反应生成高价金属氯化物,其产物与氯气和金属的相对量无 关,A 错误;氯水中含有漂白作用的 HClO,不能用 pH 试纸测定氯水的 pH,B 错误;2NaBr +Cl2===2NaCl+Br2,Br2 易溶于 CCl4 而被萃取,故上层颜色变浅,下层颜色变为橙红色,C 正确;HClO 有强氧化性,能将 CaSO3 氧化为 CaSO4,D 错误。 3.下列离子方程式书写不正确的是( ) )

A.氯水和碘化钾反应:Cl2+2I ===2Cl +I2 B.二氧化锰和盐酸制氯气:MnO2+4H +2Cl =====Mn2 +Cl2↑+2H2O
+ - +







C.氢氧化钙溶液吸收氯气:Cl2+2OH ===Cl +ClO +H2O D.氯气和水反应:Cl2+H2O??2H +Cl +ClO
+ - -







解析:选 D HClO 是弱酸,不能写成离子形式,D 项错误。 4.(2015· 揭阳市高三检测)下列实验现象,与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关 系的是( )


A.向 NaHCO3 固体中加入新制的氯水,有无色气泡产生(H ) B.新制氯水使红色布条褪色(HCl) C.将 AgNO3 溶液滴加到新制氯水中,有白色沉淀产生(Cl ) D.向 FeCl2 溶液中滴加新制氯水,再滴加 KSCN 溶液,溶液呈红色(Cl2) 解析:选 B 氯水使红色布条褪色与 HClO 的强氧化性有关,与 HCl 无关。 5.常用氯气给自来水消毒,某同学用自来水配制下列物质的溶液,会产生明显药品变质 的是( ) ②AgNO3 ③Na2CO3 ④AlCl3 ⑤KI ⑥石蕊溶液 B.①②③⑤⑥ D.全部


①FeCl2

A.①②④ C.①②④⑥

解析:选 B Cl2 具有强氧化性,能氧化 Fe2+和 I-,①、⑤会变质;Cl2 与水反应会生成 HCl,能与 Na2CO3 和 AgNO3 反应,②、③会变质,与 AlCl3 不反应,④不会变质;⑥会变质。 6.某同学用下列装置制备并检验 Cl2 的性质。下列说法正确的是( )

A.Ⅰ图中:如果 MnO2 过量,浓盐酸就可被全部消耗 B.Ⅱ图中:量筒中发生了加成反应 C.Ⅲ图中:生成蓝色的烟 D.Ⅳ图中:湿润的有色布条能褪色,将硫酸溶液滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有 Cl2 生成

解析:选 D A 项,只有浓盐酸才可与 MnO2 反应,因此稀盐酸不会因 MnO2 过量而完 全消耗;B 项中 Cl2 与 CH4 发生了取代反应;C 项,生成了 CuCl2,是棕黄色的烟;D 项, Cl2 被 NaOH 溶液吸收可生成 NaCl、NaClO,当加入 H2SO4 溶液使溶液显酸性时,可发生归 中反应生成 Cl2。 7.检验氯化氢气体中是否混有 Cl2,可采用的方法是( A.用干燥的蓝色石蕊试纸 B.用干燥的有色布条 C.用湿润的淀粉碘化钾试纸 D.将气体通入硝酸银溶液中 解析:选 C A、B 项干燥的试纸或布条均不能与 Cl2 反应,无明显现象,错误;C 项 Cl2 会把 KI 氧化,生成的 I2 遇淀粉变蓝,正确;D 项 HCl、Cl2 均能与 AgNO3 溶液反应生成 白色沉淀,错误。 8.NaCl 是一种化工原料,可以制备一系列物质,如图所示。下列说法正确的是( ) )

A.25 ℃时,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.图示转化反应都是氧化还原反应 解析:选 B A 项,25 ℃时,NaHCO3 在水中的溶解度比 Na2CO3 的小,故不正确;C 项,氯气与铁在加热或潮湿的环境下易反应,干燥和常温条件下不反应,不正确;D 项,制 备碳酸氢钠和碳酸氢钠分解的反应不是氧化还原反应,故不正确。

9.右图是一种试验某气体化学性质的实验装置,图中 b 为开关。如先打开 b,在 a 处通 入干燥氯气,c 中红色布条颜色无变化;当关闭 b 时,c 处红色布条颜色褪去。则 d 瓶中盛有

的溶液是(

) B.饱和 NaCl 溶液 D.浓 NaBr 溶液

A.浓 H2SO4 C.浓 NaOH 溶液

解析:选 B 当打开 b 时,干燥的氯气直接进入 c 试管,c 中红色布条不褪色;当关闭 b 时,Cl2 先进入 d 瓶,再进入 c 试管,c 中红色布条褪色,说明 Cl2 通过 d 后带出了 H2O,故 排除 A;C、D 项所给物质均可与 Cl2 反应,故排除。 10.已知:KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,如图所示,将少量试剂分别放入 培养皿中的相应位置,实验时将浓盐酸滴在 KClO3 晶体上,并用表面皿盖好。下表中由实验 现象得出的结论完全正确的是( )

选项 A B C D

实验现象 滴有 KSCN 的 FeCl2 溶液变红 滴有酚酞的 NaOH 溶液褪色 紫色石蕊溶液先变红后褪色 KI淀粉溶液变成蓝色

结论 Cl2 具有还原性 Cl2 具有酸性 Cl2 具有漂白性 Cl2 具有氧化性

解析:选 D A 项是因为 Cl2 具有强氧化性;Cl2 本身没有酸性,溶液褪色,可能是 Cl2 与水反应生成 HCl 和 HClO,再与 NaOH 溶液发生中和反应生成盐而使溶液褪色,还可能是 生成的 HClO 的漂白性使溶液褪色,B 项错;Cl2 本身不具有漂白性,而是 Cl2 与 H2O 作用生 成的 HClO 具有漂白性,C 项错误。 11.(1)(2014· 上海高考)完成下列填空: ①实验室制取纯净的氯气,除了二氧化锰、浓盐酸和浓硫酸,还需要 ________ 、 ________(填写试剂或溶液名称)。 ②实验室用 2.00 mol/L 的盐酸和漂粉精[成分为 Ca(ClO)2、 CaCl2]反应生成氯气、 氯化钙和 水,若产生 2.24 L(标准状况)氯气,发生反应的盐酸为________ mL。 ③实验室通常用向上排空气法收集氯气。设计一个简单实验,验证所收集的氯气中是否 含有空气。 ________________________________________________________________________。 (2)(2014· 安徽高考) ClO2 常用于水的净化,工业上可用 Cl2 氧化 NaClO2 溶液制取 ClO2。

写 出 该 反 应 的 离 子 方 程 式 , 并 标 出 电 子 转 移 的 方 向 和 数 目 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)①浓盐酸易挥发,生成的氯气中含有氯化氢,应该用饱和氯化钠溶液除去;氯 气有毒需要处理尾气,用氢氧化钠溶液吸收。 ②根据反应物和生成物可知,反应的化学方程式为 4HCl+Ca(ClO)2===CaCl2+2H2O+ 2Cl2↑,反应中生成氯气的物质的量是 0.1 mol,则消耗氯化氢的物质的量是 0.2 mol,盐酸的 浓度是 2.00 mol/L,因此需要盐酸的溶液的体积是 100 mL。 ③氯气能与氢氧化钠溶液完全反应,而空气与氢氧化钠不反应,据此检验,即用试管收 集氯气,收集满后将试管倒立在氢氧化钠溶液中,观察试管内有无残留气体。
-被氧化为 ClO ,而 Cl 被还原为 Cl-,根据氧 (2)Cl2 氧化 NaClO2 溶液制取 ClO2,ClO2 2 2 -===2ClO +2Cl-。 化还原反应中元素化合价升降总数守恒可得离子方程式为 Cl2+2ClO2 2

答案:(1)①饱和氯化钠溶液 ②100

氢氧化钠溶液

③用试管收集氯气,收集满后将试管倒立在氢氧化钠溶液中,观察试管内有无残留气体

12 . “84” 消毒液与硫酸溶液反应可以制取氯气 (NaClO + NaCl + H2SO4 ===== Na2SO4 + Cl2↑+H2O),为探究氯气的性质,某同学利用此原理制氯气并设计了如图所示的实验装置。



请回答下列问题: (1)从①、②、③装置中选择合适的制气装置(A 处)________(填写序号)。

(2)装置 B、C 中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条,实验过程中该同学发现

装置 B 中的布条也褪色,其原因可能是________________,说明该装置存在明显的缺陷,合 理的改进方法是__________________________________________________________。 (3)为了验证氯气的氧化性,将氯气通入 Na2SO3 溶液中,写出氯气与 Na2SO3 溶液反应的 离子方程式:____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)氯气通入饱和 NaHCO3 溶液中能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实 验证明氯气与水反应的生成物中含有____________。 解析:(1)根据题给化学方程式,可知反应物为液体,故不能选用装置①;又因反应需要 加热,故只能选装置②。(2)氯气中混有水蒸气时,会生成具有漂白性的 HClO;为了检验具 有漂白性的是次氯酸,而不是氯气,通入装置 B 中的应是干燥的氯气,因此装置 A、B 间需 加干燥装置。(3)氯气通入 Na2SO3 溶液中,Na2SO3 被氧化成 Na2SO4,Cl2 被还原为 Cl-。(4) 酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,所以盐酸能与 NaHCO3 溶液反应生成 CO2,而次氯酸与 NaHCO3 溶液不反应。 答案:(1)② (2)产生的氯气中含有水蒸气,二者反应生成次氯酸 在装置 A、B 之间增加盛有浓硫酸 的洗气瓶(或干燥装置)
2 (3)Cl2+SO2 3 +H2O===SO4 +2Cl +2H
- - - +

(4)HCl 13.(2014· 江苏高考)实验室从含碘废液(除 H2O 外,含有 CCl4、I2、I 等)中回收碘,其 实验过程如下:


(1)向含碘废液中加入稍过量的 Na2SO3 溶液,将废液中的 I2 还原为 I ,其离子方程式为 _______________________________________ ; 该 操 作 将 I2 还 原 为 I




的目的是

________________________________________________________________________。 (2)操作 X 的名称为____________。 (3)氧化时, 在三颈烧瓶中将含 I 的水溶液用盐酸调至 pH 约为 2, 缓慢通入 Cl2, 在 40 ℃ 左右反应(实验装置如右图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是 ____________________ ; 锥 形 瓶 里 盛 放 的 溶 液 为 __________________________。


2 (4)已知:5SO2 3 +2IO3 +2H ===I2+5SO4 +H2O
- - + -

某含碘废水(pH 约为 8)中一定存在 I2,可能存在 I 、IO3 中的一种或两种。请补充完整检 验含碘废水中是否含有 I 、IO3 的实验方案:取适量含碘废水用 CCl4 多次萃取、分液,直到 水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;_______________________________ ________________________________________________________________________。 实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3 溶液、Na2SO3 溶液。
2- - 解析:(1)该反应为 Na2SO3、I2 的氧化还原反应,离子方程式为 SO2 3 +I2+H2O===SO4
- -





+2I-+2H+。含碘废液中碘以 I-、I2 的形式存在,将废液中的 I2 还原为 I-的目的是使 CCl4 中碘进入水层。(2)操作 X 为分液操作。(3)实验控制在较低温度下进行,是为了使氯气在溶 液中有较大的溶解度(或防止 I2 升华或防止 I2 进一步被氧化)。锥形瓶中溶液的作用是吸收过 量的 Cl2,故锥形瓶中盛放的溶液为 NaOH 溶液。(4)检验 I-,可以利用 I-的还原性,先加入 淀粉溶液,再加盐酸酸化,最后滴加 FeCl3 溶液,若溶液变蓝,则说明废水中含有 I-,若溶
- 液不变蓝,则说明废水中不含有 I-;检验 IO- 3 ,可以利用 IO3 的氧化性,先加入淀粉溶液,

再加盐酸酸化, 最后滴加 Na2SO3 溶液, 若溶液变蓝, 则说明废水中含有 IO- 若溶液不变蓝, 3 , 则说明废水中不含有 IO- 3 。
2 答案:(1)SO2 3 +I2+H2O===2I +SO4 +2H
- - - +

使 CCl4 中的碘进入水层 (2)分液 (3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止 I2 升华或防止 I2 进一步被氧化) NaOH 溶液 (4)从水层取少量溶液,加入 1~2 mL 淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加 FeCl3 溶液,若溶液 变蓝,说明废水中含有 I ;若溶液不变蓝,说明废水中不含有 I ;另从水层取少量溶液,加 入 1~2 mL 淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加 Na2SO3 溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有 IO3 , 若溶液不变蓝,说明废水中不含有 IO3
- - - -

第三节 硫及其化合物

1.了解硫元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解硫元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

??????????????[循着图示· 想一想] ????????????

??????????????[特色特性· 记一记]?????????????? 1.特殊的颜色:S——黄色固体;FeS、Cu2S——黑色固体 2.特殊的转化:S― ― →SO2― ― →SO3― ― →H2SO4 3.特殊的性质:浓 H2SO4——吸水性、脱水性、强氧化性 SO2——还原性、氧化性、漂白性 4.必记三反应: (1)2SO2+O2???? 2SO3 △ (2)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr (3)Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O
△ 催化剂 O2 O2 H2O

考点一

|

价态多变元素的单质——硫 [教材知识层面]

1.硫的原子结构 硫元素位于元素周期表中第三周期第ⅥA 族,原子结构示意图为 ,最外层有 6

个电子,在化学反应中易获得 2 个电子而呈现出-2 价。自然界中硫元素的存在形式:

2.硫的性质

(1)硫的物理性质: 俗称 硫黄 颜色状态 黄色晶体 溶解性 水 不溶 酒精 微溶 CS2 易溶

(2)硫的化学性质(反应用化学方程式表示):

3.硫的应用 (1)制农药:如石硫合剂(石灰、硫黄)用于杀死果树的害虫。 (2)制黑火药:“一硫二硝三木炭”反应原理为: S+2KNO3+3C=====K2S+N2↑+3CO2↑。 (3)消除汞蒸气:实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉处理。 [高考考查层面] 命题点 利用价态的变化分析硫的化学性质
点燃

单质硫的化合价为 0,处于中间价态,故单质硫既有氧化性又有还原性,在反应中既可 作氧化剂又可作还原剂。

1.弱氧化性 在加热的条件下,硫黄能被 H2 和绝大多数的金属单质还原。如:S+H2=====H2S,Fe+ S=====FeS(铁显+2 价而不是+3 价),2Cu+S=====Cu2S(铜是显+1 价而不是+2 价)。 2.弱还原性 在一定条件下,硫黄可被 O2、浓 H2SO4 等强氧化剂氧化。 如:S+O2=====SO2。 3.既是氧化剂又是还原剂 S 在强碱溶液里加热可发生自身的氧化还原反应。3S+6NaOH=====2Na2S+Na2SO3+
△ 点燃 △ △ △

3H2O。 [典题示例] 1.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是( ①CuS ②FeS A.①③⑤ C.①②④⑤


)

③SO3 ④H2S ⑤FeCl2 B.①②③⑤ D.全部
点燃

解析:选 A 2Cu+S=====Cu2S,Cu 和 S 不能直接化合生成 CuS;S+O2=====SO2,S 和 O2 不能直接化合生成 SO3;2Fe+3Cl2=====2FeCl3,Fe 和 Cl2 不能直接化合生成 FeCl2。 2 .实验室常用热的 NaOH 溶液洗去试管壁上沾有的硫,其反应方程式为 6NaOH + 3S=====2Na2S+Na2SO3+3H2O。在此反应中硫表现的性质是( A.氧化性 B.还原性 C.既无氧化性又无还原性 D.既有氧化性又有还原性 解析:选 D 依据反应的化学方程式知硫元素的价态变化是 氧化性又有还原性。 [考点达标层面] ,故 S 既有
△ 点燃

)

1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)(2014· 浙江高考)金属汞一旦撒落在实验室地面或桌面时,必须尽可能收集并深埋处 理。( ) )

(2)(2013· 全国卷Ⅰ)黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成。(
O2/点燃 H2O

(3)(2012· 江苏高考 ) 下列物质的转化在一定条件下能够实现: S― ― →SO3― ― →H2SO4。 ( ) (4)硫是一种易溶于水的黄色晶体。( ) )

(5)硫在空气中燃烧生成 SO2 而在纯氧中燃烧生成 SO3。( (6)硫和氯气与铁反应后铁元素的价态相同。( 答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× ) (5)× (6)× )

2.关于硫的叙述正确的是(

A.硫的非金属性较强,所以只以化合态存在于自然界中 B.黑火药的主要成分是硝酸钾、炭、硫,用二硫化碳、水通过过滤操作可将三者分离

C.硫与金属或非金属反应均作氧化剂 D.硫与铜反应得到硫化铜 解析:选 B 硫元素在自然界中既有游离态又有化合态,A 项错误;分离 KNO3、C、S 的混合物,先用水溶解,分离出 KNO3,再用 CS2 溶解、过滤分离出 C,B 项正确;硫与金 属、H2 反应时作氧化剂,与 O2、Cl2 等非金属反应时作还原剂,C 项错误;依据 S+2Cu===== Cu2S 可知 Cu 与 S 反应生成硫化亚铜而不是硫化铜,D 错误。


考点二

|

硫的氧化物——二氧化硫、三氧化硫 [教材知识层面]

1.二氧化硫 (1)物理性质:

(2)化学性质(反应用化学方程式表示):

①具有酸性氧化物的性质。 与少量 NaOH 溶液反应:SO2+NaOH===NaHSO3, 与足量 NaOH 溶液反应:SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O。 ②具有还原性,能被 Cl2、Br2、I2、H2O2、KMnO4 等氧化剂氧化。

③具有氧化性:

与 H2S 反应:SO2+2H2S===3S↓+2H2O。 ④具有漂白性: 使品红溶液褪色(原理:SO2+有色物质― →无色物质― ― →有色物质+SO2)。 或见光 (3)SO2 对大气的污染与防治:
加热

2.三氧化硫 (1)SO3 的物理性质: 熔点 16.8 ℃, 沸点 44.8 ℃, 在常温下为液态, 在标准状况下为固态。 (2)SO3 的化学性质:具有酸性氧化物的通性(书写化学方程式)。 ①与水反应:SO3+H2O===H2SO4(放出大量的热) ②与氧化钙反应:SO3+CaO===CaSO4 ③与氢氧化钠反应:SO3+2NaOH===Na2SO4+H2O。 [高考考查层面] 命题点 1 SO2 和 CO2 的鉴别方法

1.常用鉴别方法 SO2 和 CO2 都能使澄清石灰水变浑浊,若通入的气体过量,则沉淀都可以消失,所以不 能用澄清的石灰水鉴别 SO2 和 CO2。通常可用以下方法: 试剂 品红溶液 现象及结论 使品红溶液褪色的是 SO2; 不能使 品红溶液褪色的是 CO2 出现浑浊的是 SO2, 无明显现象的 是 CO2 使紫色褪去的是 SO2, 无明显现象 的是 CO2 使橙色褪去的是 SO2, 无明显现象 的是 CO2 产生白色沉淀的是 SO2, 无明显现 象的是 CO2 原理(反应方程式) ——

氢硫酸

2H2S+SO2===2H2O+3S↓ 2KMnO4+5SO2+2H2O===K2SO4+ 2MnSO4+2H2SO4 Br2+2H2O+SO2===2HBr+H2SO4 2H2O+2HNO3+3SO2===3H2SO4+ 2NO↑ Ba(NO3)2+H2SO4===BaSO4↓+

高锰酸钾溶液

溴水

硝酸酸化的硝酸 钡溶液

2HNO3 FeCl3 溶液 使棕黄色颜色变浅的是 SO2, 无明 显现象的是 CO2 2FeCl3+SO2+2H2O===FeCl2+FeSO4 +4HCl

2.检验 CO2、SO2 同时存在的实验设计流程

流程设计 选用试剂 预期现象 品红溶液 褪色

检验 SO2?除去 SO2?检验 SO2 是否除尽?检验 CO2 酸性 KMnO4 溶液 褪色 品红溶液 不褪色 澄清的石灰水 变浑浊

[典题示例] 1.下列溶液中能够区别 SO2 和 CO2 的是( ①石灰水 ②H2S 溶液 ③KMnO4 溶液 ④氯水 ⑤品红溶液 A.①②③ C.除①以外 B.②③④ D.全部 )

解析:选 C SO2 和 CO2 都属于酸性氧化物,都能与石灰水反应出现白色沉淀,气体过 量时沉淀都会溶解,所以不能用石灰水来区别;SO2 能将 H2S 氧化成硫单质,能看到黄色沉 淀生成,而 CO2 不能;SO2 能被 KMnO4 溶液和氯水氧化,从而使溶液褪色,且 SO2 具有漂 白性,能使品红溶液褪色,而 CO2 没有这些性质。所以可用②③④⑤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________________。 解析:检验 CO2 用澄清石灰水,但 SO2 也能使澄清石灰水变浑浊,故首先用品红溶液检 验 SO2 的存在,然后再用酸性 KMnO4 溶液除去 CO2 中的 SO2 气体,最后用澄清石灰水检验 CO2 气体的存在。 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 溶液的颜色不褪色(或不褪成无色)

命题点 2 不同物质的漂白原理

用于漂白的物质

实际参与漂 白的物质 活性炭

漂白原理

变化类型

漂白特 点 不可逆

漂白范围 一般用于溶液漂 白 可漂白所有有机 色质 可漂白所有有机 色质 具有选择性, 漂白

活性炭 氯气 次氯酸盐 次氯酸 过氧化钠 过氧化氢

吸附

物理变化

HClO

利用次氯酸的 强氧化性漂白

化学 变化

不可逆

过氧键

强氧化性 二氧化硫与有

化学变化

不可逆

二氧化硫

亚硫酸

色物质化合生 成不稳定的无 色物质

化学变化

可逆

品红溶液,以及 棉、麻等物品

[典题示例] 1.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、酸性高锰酸钾溶液、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、Na2O2 都能使红墨水褪色,其原理相同 D.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:选 B A 项中 SO2 使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色是因为其具有还原性,能使品 红溶液褪色是因为其具有漂白性,SO2 不能使石蕊溶液褪色;B 项,能使品红溶液褪色的物 质有很多,如 Cl2,不仅仅是 SO2;C 项中这些漂白剂的漂白原理不都相同;D 项,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。 2.为了探索比较 SO2 和 Cl2 的漂白原理,某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,并产生刺激性气体,后者不能; 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 的漂白原理相同与不同之处。 (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。 解析:实验 a,说明干燥的 SO2 和 Cl2 均无漂白性;实验 b,说明在水的参与下 SO2、Cl2 具有漂白性;实验 c,说明 HClO 的漂白稳定,SO2 的漂白不稳定;实验 d,说明 SO2 的漂白 对象较少,而 HClO 的漂白对象较多,能使指示剂褪色。 答案:(1)H2SO3 HClO (2)化合 氧化还原 命题点 3 SO2 对环境的污染与治理

[典题示例] 1 . (2013· 天津高考节选 ) 某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物 PM2.5(直径小于等于 2.5 μm 的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对 PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。 (1)将 PM2.5 样本用蒸馏水处理制成待测试样。 若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表: 离子 浓度/ mol· L
-1

K



Na
-6



NH4



SO2 4



NO3



Cl



4×10

6×10

-6

2×10

-5

4×10

-5

3×10

-5

2×10

-5

根据表中数据判断 PM2.5 的酸碱性为________,试样的 pH=________。 (2)为减少 SO2 的排放,常采取的措施为洗涤含 SO2 的烟气。以下物质可作洗涤剂的是

________。 a.Ca(OH)2 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.NaHSO3

+ + 解析:(1)由于 NH+ 4 的水解使溶液呈酸性。该电解质溶液存在电荷守恒:c(H )+c(NH4 ) 2- - +c(K+)+c(Na+)===2c(SO4 )+c(NO- 将数据代入整理得: c(H+)=1×10-4 mol· L 3 )+c(Cl ), -1,pH=-lg

c(H+)=4。

(2)a、b、c、d 四种物质中,与 SO2 反应的是 Ca(OH)2 和 Na2CO3,故二者可以作吸收剂。 答案:(1)酸性 4 (2)a、b 2.(2012· 北京高考节选)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 溶液也可作为吸收液,可由 NaOH 溶液吸收 SO2 制得,该 反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________。 解 析 : (1)SO2 形 成 酸 雨 时 , SO2 和 空 气 中 的 H2O 、 O2 反 应 生 成 H2SO4 : SO2 + H2O??H2SO3,2H2SO3+O2=====2H2SO4。(2)SO2 被 NaOH 溶液吸收制备 Na2SO3 时:SO2+
2- 2OH-===SO3 +H2O。

催化剂

答案:(1)SO2+H2O??H2SO3、2H2SO3+O2=====2H2SO4 (2)SO2+2OH ===SO2 3 +H2O
- -

催化剂

[方法技巧] 消除 SO2 对环境污染的“三”方法 方法一:钙基固硫法。 为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2 共同反 应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为 CaO + SO2 ===== CaSO3,2CaSO3 + O2===2CaSO4,总反应方程式为 2CaO+2SO2+O2=====2CaSO4。 方法二:氨水脱硫法。 该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的 SO2 直接接触吸收 SO2,其反应的化 学反应为: NH3 + SO2 + H2O===NH4HSO3,2NH3 + SO2 + H2O===(NH4)2SO3 , 2(NH4)2SO3 + O2===2(NH4)2SO4。 方法三:钠、碱脱硫法。
△ △

钠、碱脱硫法是用 NaOH/Na2CO3 吸收烟气中的 SO2,得到 Na2SO3 和 NaHSO3,发生反 应的化学方程式为 2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3 +SO2+H2O===2NaHSO3。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)(2014· 江苏高考)SO2 与 Ca(OH)2、NaHCO3 均发生化学反应。( (2)(2013· 四川高考)二氧化硫可广泛用于食品的增白。( ) ) )

(3)(2013· 安徽高考)实验室里用 Na2SO3 和浓 H2SO4 在常温下反应制取 SO2 气体。( (4)(2013· 广东高考)用二氧化硫漂白纸浆和草帽辫。( )

(5)(2013· 大 纲 卷 ) 用 过 量 氨 水 吸 收 工 业 尾 气 中 SO2 的 离 子 方 程 式 : 2NH3· H2O + SO2===2NH4 +SO2 3 +H2O。(
+ -

) )

(6)SO2 有漂白性,所以 SO2 可使溴水褪色。( 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×

2.(2014· 重庆高考)中华人民共和国国家标准(GB2760-2011)规定葡萄酒中 SO2 最大使 用量为 0.25 g· L 1。某兴趣小组用图 1 装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中的 SO2,并对其含量


进行测定。

(1)仪器 A 的名称是________,水通入 A 的进口为________。 (2)B 中加入 300.00 mL 葡萄酒和适量盐酸,加热使 SO2 全部逸出并与 C 中 H2O2 完全反 应,其化学方程式为_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)除去 C 中过量的 H2O2,然后用 0.090 0 mol· L
-1

NaOH 标准溶液进行滴定,滴定前排

气泡时,应选择图 2 中的 ________ ;若滴定终点时溶液的 pH = 8.8 ,则选择的指示剂为 ________;若用 50 mL 滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体 积(填序号)________(①=10 mL,②=40 mL,③<10 mL,④>40 mL) (4)滴定至终点时,消耗 NaOH 溶液 25.00 mL,该葡萄酒中 SO2 含量为:________g· L 1。


(5) 该 测 定 结 果 比 实 际 值 偏 高 , 分 析 原 因 并 利 用 现 有 装 置 提 出 改 进 措 施 :

________________________________________________________________________。 解析:(1)仪器 A 为起冷凝作用的冷凝管(或冷凝器)。为使整个冷凝管中充满冷凝水,水 应该从下端(b 端)进入。(2)SO2 被 H2O2 氧化为 H2SO4,反应方程式为 SO2+H2O2===H2SO4。 (3)盛放 NaOH 溶液,应用带有橡皮管的碱式滴定管,可通过折弯橡胶管的方法(③)排出滴定 管中的气泡。滴定终点时溶液的 pH=8.8,溶液呈弱碱性,应该选用酚酞作指示剂。由于滴 定管下端充满溶液且没有刻度, 所以滴定管中 NaOH 溶液的体积大于 50 mL-10 mL=40 mL。 1 (4)根据 SO2~H2SO4~2NaOH,n(SO2)= ×0.090 0 mol· L-1×25.00×10-3 L=1.125 0×10- 2
3

mol, 则 m(SO2)=1.125

0×10-3mol×64

g/mol=7.2×10-2

7.2×10-2 g g, 故 SO2 的含量= = 0.3 L

0.24 g· L-1。(5)测定结果偏高应该从消耗 NaOH 溶液体积进行分析,如 B 中加入的盐酸具有 挥发性,加热时进入装置 C 中,导致溶液中 H+的量增多,消耗 NaOH 溶液体积增大,导致 测定结果偏高,要消除影响,可用难挥发性酸(如稀硫酸)代替盐酸;也可从滴定管读数方面 进行分析。 答案:(1)冷凝管或冷凝器 b (2)SO2+H2O2===H2SO4 (3)③ (4)0.24 (5)原因:盐酸的挥发;改进措施:用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸,或用蒸馏水代替葡 萄酒进行对比实验,扣除盐酸挥发的影响 考点三 酚酞 ④

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硫酸及硫酸根离子的检验 [教材知识层面]

1.硫酸的物理性质 (1)纯硫酸是一种无色油状液体,沸点高,难挥发。 (2)溶解性:浓 H2SO4 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 沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。 2.稀 H2SO4 具有酸的通性 硫酸是强电解质, 在水溶液中的电离方程式为 H2SO4===2H +SO2 能与指示剂、 金属、 4 ,
+ -

碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。 3.浓 H2SO4 的特性

(1)填写下表 实验 少量胆矾加入浓硫酸中 用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上 将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热 实验现象 蓝色固体变成白色 沾有浓 H2SO4 的滤纸变黑 铜片逐渐溶解,产生无色刺激性气味 的气体 硫酸的特性 吸水性 脱水性 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) C+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O、 CO2↑+2SO2↑+2H2O。

(3)常温下,铁、铝遇浓 H2SO4 钝化,可用铝槽车运浓 H2SO4。 4.硫酸的用途 (1)制取化肥、硫酸盐、挥发性酸。 (2)消除金属表面的氧化物。 (3)用于精炼石油,制造炸药、农药、染料等,是实验室里常用的试剂。 5.SO2 4 的检验


- 被检液― ― ― ― →取清液― ― ― ― →有无白色沉淀(判断有无 SO2 4 )。 盐酸酸化 溶液

加足量

滴加BaCl2

[高考考查层面] 命题点 1 浓、稀硫酸的鉴别

鉴别浓稀硫酸的“八种”方法 方法 一 二 三 四 五 六 七 八 操作 分别滴到火柴梗上 分别加入到盛水的试管中 加到 CuSO4· 5H2O 晶体中 分别加入铝箔 滴加到浓盐酸中 加入铜片并加热 用玻璃棒蘸取液体 称量相同体积的酸 结论 变黑者为浓硫酸 放热者为浓硫酸 晶体变白色的为浓硫酸 常温下反应的是稀硫酸,不反应的是浓硫酸 产生白雾的是浓硫酸 溶液变蓝,产生刺激性气味气体的是浓硫酸,不反应 的是稀硫酸 粘稠状的为浓硫酸 质量大的是浓硫酸

[典题示例] 1.鉴别稀硫酸和浓硫酸既简单、又可靠的方法是( A.加酚酞试液 B.与铜片作用 C.加 BaCl2 溶液和硝酸 D.用玻璃棒各蘸取少量滴在纸上 解析:选 D 分别把待鉴液体用玻璃棒滴在纸上,白纸变黑者为浓 H2SO4。 2.某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸时,设计了如下方案: 操作 甲 乙 丙 丁 戊 投入火柴梗 加入金属铝片 分别加入到盛水的试管中 用玻璃棒蘸浓氨水靠近酸的瓶口 加到 CuSO4· 5H2O 晶体中 结论 变黑者为浓硫酸 产生刺激性气味的气体者为浓硫酸 放出大量热者为浓硫酸 冒白烟者为浓硫酸 变白者为浓硫酸 )

(1)其中可行的是________(填序号)。 (2) 其 中 一 个 稍 作 改 进 就 能 成 为 可 行 方 案 的 是 ________ , 改 进 方 法 是 ________________________________________________________________________。 (3)完全错误的是________,因为___________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计,方 案可行。 (2)乙中浓硫酸使铝钝化,加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生 H2。 (3)丁错,挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟,浓硫酸不属于挥发性酸。 答案:(1)甲、丙、戊 (2)乙 增加加热条件(或将结论改为常温下反应产生气体的为稀

硫酸) (3)丁 硫酸是高沸点酸,没有挥发性 命题点 2 SO2 4 的检验


1.原理 利用 Ba2 +SO2 4 ===BaSO4↓(白色),BaSO4 具有不溶于稀盐酸、稀硝酸的特性。
+ -

2.试剂 可溶性钡盐(BaCl2)、稀盐酸。 3.检验方法

待检液

+足量稀盐酸酸化

― ― →

无现象

滴加BaCl2溶液

― ― →

2- 有无白色沉淀(判断有无 SO4 )。

4.检验的误区
3 2 2 (1)只加可溶性钡盐,不酸化。误将 CO2 3 、PO4 、SO3 等干扰离子判断成 SO4 。因上述
- - - -

离子会产生 BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3 白色沉淀。 (2)误将 Ag 判断成 SO2 4 。如向待测液中滴加 BaCl2 溶液,再加稀盐酸有白色沉淀便断定
+ -

2 含 SO2 4 。其错误是未注意溶液中不含 SO4 ,而含 Ag 时也会产生同样的现象:Ag +Cl
- - + +



===AgCl↓(白色)。
2 (3)误将 SO2 如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的 Ba(NO3)2 溶液生成白色沉 3 判断成 SO4 。
- -

2 淀, 便误以为有 SO2 该错误是未注意 NO3 在酸性环境中具有强氧化性, 将 SO2 4 。 3 氧化成 SO4
- - -



而产生干扰。 [典题示例] 1.下列四种溶液中一定存在 SO2 4 的是(


)

A.向甲溶液中加入 BaCl2 溶液,产生白色沉淀 B.向乙溶液中加入 BaCl2 溶液,有白色沉淀,再加入盐酸,沉淀不溶解 C.向丙溶液中加入盐酸使之酸化,再加入 BaCl2 溶液,有白色沉淀产生 D.向丁溶液中加入硝酸使之酸化,再加入硝酸钡溶液,有白色沉淀产生
2- 2- 解析:选 C 甲溶液中可能存在 SO3 、CO3 或 Ag+;乙溶液中可能存在 Ag+;丁溶液 2- - - 用硝酸酸化,若溶液中存在 SO2 3 或 HSO3 ,会被氧化成 SO4 ,从而造成误判。

2.对某酸性溶液(可能含有 Br 、SO2 4 、H2SO3、NH4 )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湿润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。 根据实验不能确认其在原溶液中是否存在的是( A.Br


)

B.SO2 4



C.H2SO3

D.NH4



解析:选 B 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
+。③加入氯水时溶液显黄色, 试纸变蓝的气体,即有 NH3 产生,说明溶液中一定含有 NH4

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
2- - SO2 4 ,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 SO4 。

[考点达标层面]

1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 海南高考)用浓硫酸除去 HCl 中的 H2O。( (2)室温下,不能将浓硫酸盛放在铁桶中。( ) )

(3)(2014· 全国卷Ⅰ)浓硫酸滴入蔗糖中,将产生的气体通入溴水中,根据实验现象判断浓 硫酸具有脱水性、氧化性。( )


(4)(2013· 安徽高考)由矿盐(主要成分是 NaCl,还有 SO2 4 等其他可溶性杂质的离子)生产 食盐,除去 SO2 4 最合适的试剂是 Ba(NO3)2。(


) ) )

(5)(2013· 广东高考)用硫酸清洗锅炉中的水垢。(

(6)(2012· 广东高考)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸可用于干燥 H2 和 CO。(

(7)(2012· 山东高考)向溶液中滴加酸化的 Ba(NO3)2 溶液出现白色沉淀, 说明溶液中一定有 SO2 4 。(


) )

(8)浓硫酸使蓝矾(CuSO4· 5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的强氧化性。( 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× ) (5)× (6)× (7)× (8)×

2.下列说法中正确的是(

A.浓硫酸滴在润湿的蓝色石蕊试纸上,试纸先变红,然后褪色,最后变黑,说明浓硫 酸具有酸性、氧化性和吸水性 B.样品― ― →无明显现象― ― ― ― ― →出现白色沉淀,说明样品中含 SO2 4 C.常温下浓硫酸能用铁制容器盛装,说明浓硫酸与 Fe 不反应 D.浓硫酸有氧化性,稀硫酸没有氧化性 解析:选 B 浓 H2SO4 使试纸变黑体现的是浓 H2SO4 的脱水性,A 错误;常温下,浓
盐酸 氯化钡溶液


H2SO4 能用铁制容器盛装,说明浓 H2SO4 能使铁“钝化”,而不是不发生反应,C 错误;稀 H2SO4 也有氧化性,如 Zn 与稀 H2SO4 的反应,D 错误。

考点四

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硫及其化合物的相互转化 [教材知识层面]

1.硫元素的化合价及对应的常见物质 化合价 代表物 质 -2 H2S、 Na2S、 NaHS、 FeS、 CuS 0 S +4 +6

SO2、H2SO3、Na2SO3、 SO3、H2SO4、Na2SO4、 NaHSO3 NaHSO4

2.硫及其化合物的相互转化

(1)不同价态的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

如:H2S???? S???? SO2― ― →SO3 ④H 、△ ⑤H S
2 2

①O2?不足?

②O2

③O2

写出③、④、⑤的化学方程式: ③2SO2+O2???? 2SO3; △ ④H2+S△,H2S; ⑤2H2S+SO2===3S↓+2H2O。 (2)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的如:
催化剂

写出②、③、④反应的化学方程式: ②H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O; ③Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑; ④Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。 [高考考查层面] 命题点 硫元素价态的转化规律

1.邻位价态转化规律
-2

(1) S 是硫元素的最低价态,只有还原性。它与氧化剂反应,其价态一般会升至相邻的价
0

态(S)。如
-2

0

H2 S +2FeCl3===2HCl+2FeCl2+S↓ (2)S 能发生自身氧化还原反应,在反应时分别升至和降至与其相邻的价态。如
0
-2 +4

3S+6KOH===2K2 S +K2 S O3+3H2O
0
+4

(3)S和 S 处于中间价态,既有氧化性又有还原性。与弱氧化剂作用时,被氧化成相邻的 高价态;与弱还原剂作用时,被还原成相邻的低价态。如
-2

H2 S ???? S ???? S O2― ― → S O3 H ?△? HS 或NO
2 2 2

O2?不足?

0

O2

+4

O2

+6

+4

2 S O2+O2???? 2 S O3 △
+4 -2

V2O5

+6

0

S O2+2H2 S ===3S↓+2H2O
+6 +4

(4) S 是硫元素的最高价态, 只有氧化性。 遇到还原剂时, 其价态一般降至相邻的价态( S )。 如
+6

Cu+2H2 S O4(浓)=====CuSO4+ S O2↑+2H2O 2.跳位转化规律
-2



+4

0

S 和S遇到强氧化剂时,价态会发生跳位转化。如
0

S ― ― →S [典题示例]

浓硝酸

+6

-2

S ― ― →S

浓硝酸

+6

1.单质 X 与浓 H2SO4 共热,反应中 X 与 H2SO4 的物质的量之比为 1∶2,则 X 元素在 生成物中的化合价可能为( )

①+1 ②+2 ③+3 ④+4 A.②④ C.①② B.③④ D.①③


解析:选 A 若 X 为金属,X+2H2SO4=====XSO4+SO2↑+2H2O,则 X 为+2 价。 若 X 为非金属,X+2H2SO4=====XO2+2SO2↑+2H2O,则 X 为+4 价。 2.有下列转化关系: ①S2 ― →S ②SO2 →SO2 ③SO2― →S 3 ―
- -



④SO2 →SO2 3 ― 4




⑤H2SO4(浓)― →SO2

其中加入氧化剂能实现的是________,加入还原剂能实现的是________。 答案:①、④ ③、⑤ [考点达标层面] 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)写出由 E 生成 D 的化学方程式:________________________________________。 答案:(1)S+H2=====H2S (2)H2SO3+2H2S===3S↓+3H2O (3)Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O (4)2H2SO3+O2===2H2SO4 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: A― ― →B― ― →C― ― →D― ― →E 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:_______________。 解析:因 D 的相对分子质量比 C 大 16,则 Y 为 O2,进而推知 C、D 为氧化物,B― ― → C― ― →D 为连续氧化的过程。因 E 为酸,故 C、D 均为非金属氧化物,Z 为 H2O。当 X 为强 碱时,该连续氧化关系为 NH3― ― →NO― ― →NO2― ― →HNO3,进而推知 A 为铵盐;当 X 为 强酸时,该连续氧化关系为 H2S― ― →SO2― ― →SO3― ― →H2SO4,进而推知 A 为硫化物。综上 所述 A 为(NH4)2S。 答案:(1)(NH4)2S O2 H2O (2)H2SO4 2H2S+3O2=====2SO2+2H2O
催化剂 点燃 O2 O2 H2O O2 O2 H2O O2 O2 X Y Y Z △ △

(3)HNO3 4NH3+5O2===== 4NO+6H2O △

以“二氧化硫的制取与性质探究实验”为载体串联硫元素单质及其化合物知识

高考载体(2010· 全国理综 T27)

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。

[知识串联设计] (1)装置 A 中发生反应的化学方程式为_______________________________________ ________________________________________________________________________。 〖考查亚硫酸盐的性质〗 (2)制取 SO2 时能否用很稀的 H2SO4 代替浓 H2SO4? ________________________________________________________________________。 〖考查SO2的物理性质〗 (3)装置 B 中发生反应的离子方程式为:____________________________________。 〖考查SO2的还原性〗 (4)SO2 使 酸 性 KMnO4 溶 液 和 品 红 溶 液 褪 色 的 原 理 相 同 吗 ?

________________________________________________________________________。 〖考查SO2的漂白性和还原性〗 (5) 装置 C 中的实验现象是 ________________ ,该实验现象说明 SO2 具有的性质是 ________________________________________________________________________。 〖考查SO2的氧化性〗 (6) 实 验 中 的 尾 气 采 用 ________ 溶 液 吸 收 , 写 出 该 反 应 的 离 子 方 程 式 : ________________________________________________________________________。 〖考查尾气的处理〗 (7) 铜 与 浓 硫 酸 在 加 热 条 件 下 发 生 反 应 , 该 反 应 体 现 了 浓 H2SO4 的 哪 些 性 质 ? ________________,写出该反应的化学方程式:________________________________。 〖考查浓H2SO4的性质〗 (8) 装 置 D 的 目 的 是 探 究 SO2 与 品 红 作 用 的 可 逆 性 , 请 写 出 实 验 操 作 及 现 象 : ________________________________________________________________________。 〖考查SO2的性质〗 答案:(1)Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O (2)不能;原因是 SO2 在水中的溶解度较大,稀的 H2SO4 不利于 SO2 的逸出

(3)2MnO4 +5SO2+2H2O===2Mn2 +5SO2 4 +4H
- + -



(4)不相同,SO2 使酸性 KMnO4 溶液褪色是由于 SO2 具有还原性,SO2 使品红溶液褪色是 由于 SO2 具有漂白性 (5)无色溶液中出现黄色浑浊 (6)NaOH


氧化性


SO2+2OH ===SO2 3 +H2O


(7)强氧化性、酸性 Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O (8)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

1.下列有关说法中正确的是(

)

A.蔗糖的“黑面包”实验中只体现了浓硫酸的脱水性 B.白纸上滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的吸水性 C.浓硫酸主要以 H2SO4 分子存在 D.稀硫酸和浓硫酸性质完全相同 解析:选 C “黑面包”实验中由闻到刺激性气味可知,反应中还有 SO2 生成,体现出
- 浓 H2SO4 的强氧化性;浓 H2SO4 主要以 H2SO4 分子存在,而稀 H2SO4 中以 H+和 SO2 4 存在,

二者性质不同。 2.如图是某煤发电厂处理废气的装置示意图。下列说法错误 的是( )

A.使用此废气处理装置可减少酸雨的形成 B.装置内发生的反应有化合、分解、置换和氧化还原反应 C. 整个过程的反应可表示为: 2SO2+2CaCO3+O2===2CaSO4 +2CO2 D.可用酸性高锰酸钾溶液检验废气处理是否达标 解析:选 B 经过这种废气处理装置后,SO2 转变为 CaSO4,可减少酸雨的形成,A 正 确;装置内发生的反应有 SO2 与 CaO 的化合,CaCO3 的分解,CaSO3 被氧化为 CaSO4,没有 置 换 反 应 的 发 生 , B 错 误 ; 把 整 个 过 程 的 三 个 反 应 相 加 就 可 得 到 2SO2 + 2CaCO3 + O2===2CaSO4+2CO2,C 正确;SO2 有还原性,可通过酸性高锰酸钾溶液来检验尾气中是否 存在 SO2,D 正确。 3.下列叙述正确的是( )

A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原 性的 HI、H2S 等气体 B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为 2H2SO4(浓)+S=====3SO2↑+2H2O,在此反应 中,浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性 C. 把足量的铜粉投入到只含 H2SO4 2 mol 的浓硫酸中, 得到的气体体积在标准状况下为 22.4 L D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓 H2SO4,是因为浓 H2SO4 的强氧化性使其钝化 解析:选 D A 项,浓 H2SO4 会吸收 NH3,不能干燥 NH3;B 项,浓 H2SO4 只表现强氧 化性;C 项,随着反应的进行当浓硫酸变为稀硫酸时不再与铜粉反应,故得到的气体体积标 准状况下小于 22.4 L。 4.以下四个装置中,你认为用于检验火柴头燃烧可产生 SO2 的是( )


解析:选 B 应外拉活塞使气体被吸入,进入试管的导气管伸入到液面以下,使 SO2 与 酸性 KMnO4 溶液充分接触发生反应。 5.下列物质均有漂白作用,其中漂白原理与其他三种不同的是( A.HClO C.O3 B.SO2 D.Na2O2 )

解析:选 B SO2 的漂白属于加合型,而 HClO、O3、Na2O2 均属于氧化型。 6.(2015· 北京海淀期中)用如图所示装置进行实验,下列对实验现象的解释不合理的是 ( )

选项 A

①中试剂 Ba(NO3)2 溶液

①中现象 生成白色沉淀
2- 2+

解释 SO3 与 Ba 生成白色 BaSO3 沉淀

B C D

品红溶液 紫色石蕊溶液 酸性 KMnO4 溶液

溶液褪色 溶液变红 紫色褪去

SO2 具有漂白性 SO2 与水反应生成酸 SO2 具有还原性


解析: 选 A 左侧试管中发生的反应为 2H2SO4(浓)+Cu=====CuSO4+2H2O+SO2↑, SO2
- 通入 Ba(NO3)2 溶液中,首先发生反应 SO2+H2O===H2SO3、H2SO3??H++HSO- 3 ,而 NO3 2- - 在酸性环境下具有强氧化性,可以将 SO2 3 氧化成 SO4 ,故生成的白色沉淀为 BaSO4,而不

是 BaSO3,A 项错误、C 项正确;SO2 使品红溶液褪色是因为 SO2 具有漂白性,B 项正确; SO2 使酸性 KMnO4 溶液褪色是因为 SO2 具有还原性,D 项正确。 7.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 BaSO4 C.加硝酸后的不溶沉淀一定为 BaSO4 D.此实验能确定 Na2SO3 溶液是否已部分氧化
2- - 解析:选 C 硝酸将 SO2 3 氧化为 SO4 ,加硝酸后的沉淀一定为 BaSO4,但加硝酸前的

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 是否已部分氧化。 8.如图所示的是验证二氧化硫性质的微型实验,a、b、c、d 是浸有相关溶液的棉球。 将浓硫酸滴入装有亚硫酸钠固体的培养皿中。

关于此实验的“现象”、“解释或结论”以及对应关系均正确的是( 选项 A B C D 现象 a 处黄色褪去 b 处变为红色 c 处变为蓝色 d 处红色先褪去后恢复 解释或结论

)

非金属性:Br>S 二氧化硫与水反应生成酸性物质 二氧化硫具有一定的氧化性 二氧化硫具有漂白性且漂白性不稳定

解析:选 B 根据图示可知,浓硫酸与 Na2SO3 反应产生 SO2 气体,SO2 与 Br2 反应:SO2

+2H2O+Br2===H2SO4+2HBr,说明氧化性 Br2>SO2,无法比较两者非金属性强弱,A 项错 误;SO2 不能氧化 I-,再者溴水易挥发,不能排除 Br2 氧化 I-的可能,C 项错误;SO2 使品 红褪色,加热后才恢复,D 项错误。

9. 标准状况下, 某同学向 100 mL H2S 饱和溶液中通入 SO2, 所得溶液 pH 变化如图所示。下列分析中,正确的是( A.ab 段反应是:SO2+2H2S===3S↓+2H2O B.亚硫酸是比氢硫酸更弱的酸 C.原 H2S 溶液的物质的量浓度为 0.05 mol· L D.b 点对应的溶液导电性最强 解析:选 A 由图中随着 SO2 体积变化 pH 的变化曲线可知,亚硫酸的酸性比氢硫酸强, B 项错误; 当 pH=7 时, SO2 恰好与 H2S 完全反应, 则 n(H2S)=2n(SO2)= =1×10 22.4 L· mol-1
-2 2 n?H2S? 1×10- mol mol,故 c(H2S)= = =0.1 mol· L-1,C 项错误;b 点对应的溶液导电性 0.1 L v?H2S?
-1

)

112×10-3 L

最弱,D 项错误。 10.用下列两种途径制取 H2SO4,某些反应条件和产物已省略,下列有关说法不正确的 是( ) 途径① S― ― →H2SO4 途径② S― ― →SO2― ― →SO3― ― →H2SO4 A.途径①反应中体现了浓 HNO3 的强氧化性和酸性 B.途径②的第二步反应在实际生产中可以通过增大 O2 的浓度来降低成本 C.由途径①和②分别制取 1 mol H2SO4,理论上各消耗 1 mol S,各转移 6 mol 电子 D.途径②与途径①相比较更能体现“绿色化学”的理念,因为途径②比途径①的污染 相对较小且原子利用率较高 解析:选 A 途径①反应的化学方程式可表示为 S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2↑+
O2 O2 H2O 浓HNO3

2H2O,属于浓硝酸和非金属单质的反应,产物中无盐生成,因此浓硝酸只表现氧化性而不表 现酸性,A 错。 11.(2014· 海南高考)硫代硫酸钠( Na2S2O3)可用作分析试剂及鞣革还原剂。它受热、遇酸 易分解。工业上可用反应:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3 +CO2 制得。实验室模拟该

工业过程的装置如图所示。

回答下列问题: (1)b 中反应的离子方程式为_____________________________________________, c 中试剂为____________。 (2)反应开始后,c 中先有浑浊产生,此浑浊物是_________________________________。 (3)d 中的试剂为____________。 (4)实验中要控制 SO2 生成速率,可以采取的措施有_____________________(写出两条)。 (5)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的 SO2 不能过量,原因是____________。
- + 解析:(1)装置 b 是制取 SO2 的装置。在 b 中反应的离子方程式为 SO2 3 +2H ===H2O+ + SO2↑或 HSO- 3 +H ===SO2↑+H2O;根据反应原理可知,在 c 中的试剂是硫化钠和碳酸钠

的混合溶液。(2)反应开始后,c 中先发生反应:H2O+SO2+Na2S===H2S+Na2SO3;SO2+ 2H2S===3S↓+2H2O,S 是不溶于水的淡黄色物质,因此有浑浊产生。(3)H2S、SO2 都是大气 污染物。 由于它们都是酸性气体, 能够与碱发生反应, 所以在 d 中的试剂为强碱 NaOH 溶液。 为防止倒吸现象的发生,在导气管的末端安装了一个干燥管。(4)影响化学反应速率的因素有 浓度、温度、滴加速度等。在实验中要控制 SO2 生成速率,可以采取的措施有控制反应温度、 调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等。(5)硫代硫酸钠(Na2S2O3)是强碱弱酸盐,与酸容易发生 反应。所以若 SO2 过量,溶液显酸性,产物容易分解。因此不能过量。 答案:(1)SO2 硫化钠和碳酸钠的 3 +2H ===H2O+SO2↑或 HSO3 +H ===SO2↑+H2O
- + - +

混合溶液 (2)硫 (3)NaOH 溶液

(4)控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度等)

(5)若 SO2 过量,溶液显酸性,产物分解 12.近年来,酸雨污染较为严重,防治酸雨成了迫在眉睫的问题。 (1)有人提出了一种利用氯碱工业产品处理含二氧化硫废气的方法,流程如下: (Ⅰ)将含 SO2 的废气通入电解饱和食盐水后所得到的溶液中,得 NaHSO3 溶液。 (Ⅱ)将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸。 (Ⅲ)将盐酸加入 NaHSO3 溶液中,反应所得到的 SO2 气体回收,生成的 NaCl 循环利用。 ①写出步骤(Ⅰ)反应的化学方程式:_____________________________________

________________________________________________________________________。 ②写出步骤(Ⅱ)中电解饱和食盐水的化学方程式:__________________________ ________________________________________________________________________。 ③写出步骤(Ⅲ)反应的离子方程式:_____________________________________。 (2)还有学者提出利用 Fe2 、Fe3 等离子的催化作用,常温下将 SO2 氧化成 SO2 4 而实现
+ + -

SO2 的回收利用。 某研究性学习小组据此设计了如下方案, 在实验室条件下测定转化器中 SO2 氧化成 SO2 4 的转化率。


①该小组采用下图装置在实验室测定模拟烟气中 SO2 的体积分数, X 溶液可以是 ________。(填写序号)

A.碘的淀粉溶液 C.氢氧化钠溶液

B.酸性高锰酸钾溶液 D.氯化钡溶液


②若上述实验是在标准状况下进行的, 欲测定转化器中 SO2 氧化成 SO2 已知 4 的转化率, 气体流速,还需测定的数据有________、________。 解析:求解 SO2 在混合气中的体积分数,需要求出两个量,一个是 SO2 的体积,一个是 混合气的总体积。利用量气装置,可求出吸收 SO2 后余气的体积;利用洗气瓶中的 X 溶液, 求出 SO2 的体积。所以对于洗气瓶中的溶液,必须能与 SO2 反应,且能发生明显的颜色变化,
- 以便确定反应的终点。求解 SO2 的转化率,应求出 SO2 气体的总量和生成 SO2 4 的量。因为

在前一问中已求出 SO2 在混合气中的含量,所以只需确定混合气的总量。利用流速求总量, 只需知道通入时间。要求 SO2 的转化率,只需确定沉淀质量。 答案:(1)①SO2+NaOH===NaHSO3 ②2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ ③HSO3 +H ===SO2↑+H2O (2)①A、B ②实验时间 加入盐酸酸化的 BaCl2 溶液后生成沉淀的质量 13.(2015· 忻州联考)为研究铜与浓硫酸的反应,某化学兴趣小组进行如下实验。 实验Ⅰ:反应产物的定性探究
- +

电解

按如图装置(固定装置已略去)进行实验:

(1)F 装置的烧杯中发生反应的离子方程式是____________________________,B 装置中 的现象是____________。 (2) 实 验 过 程 中 , 能 证 明 浓 硫 酸 中 硫 元 素 的 氧 化 性 强 于 氢 元 素 的 现 象 是 ________________________________________________________________________。 (3) 实 验 结 束 时 , 撤 去 所 有 酒 精 灯 之 前 必 须 完 成 的 实 验 操 作 是 ________________________________________________________________________。 (4) 实验结束后,证明 A 装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 ________________________________________________________________________。 实验Ⅱ:反应产物的定量探究 (5)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现, 且黑色物质为 Cu2S。产生 Cu2S 的反应为 aCu+bH2SO4=====cCu2S+dCuSO4+eH2O。则 a∶b=________________。 (6)为测定硫酸铜的产率,将该反应所得溶液中和后配制成 250.00 mL 溶液,取该溶液 25.00 mL 加入足量 KI 溶液中振荡,以淀粉溶液为指示剂,用 0.36 mol· L
-1



的 Na2S2O3 溶液滴

定生成的 I2,3 次实验平均消耗该 Na2S2O3 溶液 25.00 mL。若反应消耗铜的质量为 6.4 g,则硫
2 酸铜的产率为________。(已知:2Cu2 +4I ===2CuI↓+I2,2S2O2 3 +I2===S4O6 +2I )
+ - - - -

解析:(1)F 装置中 NaOH 溶液吸收产生的 SO2 气体,该气体与过量 NaOH 溶液反应生成 Na2SO3;铜与浓硫酸反应有水生成,故 B 装置中白色无水硫酸铜变成蓝色的含有结晶水的硫 酸铜。(2)浓硫酸与铜的反应中,一部分+6 价硫元素被还原为+4 价硫元素,生成 SO2,而 反应前后氢元素的化合价没有变化,故浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的氧化性,实验 过程中通过检验有无氢气和 SO2 生成来比较浓硫酸中硫元素的氧化性与氢元素的氧化性的强 弱。(3)撤掉所有酒精灯之前,需要使铜丝脱离浓硫酸,停止浓硫酸与铜的反应,同时关闭 K1、K2,防止溶液倒吸。(4)将 A 装置中试管内冷却后的混合物沿烧杯内壁缓缓倒入盛有水的 烧杯中稀释,边倒边搅拌,观察是否有蓝色出现。 (5)aCu+bH2SO4=====cCu2S+dCuSO4+ eH2O 电反应前后 Cu 原子守恒可得 a=2c+d ①


电反应前后 S 原子守恒可得 b=c+d ② 再由得失电子守恒可得 2c+2d=8c 即 d=3c 代入①可得 a=5c,代入②可得 b=4c,故 a∶b=5c∶4c=5∶4。
2- - 因此 n(Cu2 (6)根据给出的化学方程式可知关系式: 2Cu2+~I2~2S2O3 , 即 Cu2+~S2O2 3 , + ) = n(S 2- 2O 3 ) = 0.36

mol· L - 1×25.00×10 - 3L×

250.00 mL = 0.09 mol ,故硫酸铜的产率为 25.00 mL

0.09 mol×64 g· mol-1 ×100%=90%。 6.4 g 答案:(1)SO2+2OH ===SO2 白色粉末变蓝色 3 +H2O
- -

(2)D 装置中黑色固体无明显变化,E 装置中溶液的红色褪去

(3)拉起铜丝,关闭 K1、

K2 (4)将 A 装置中试管内冷却后的混合物沿杯壁(或玻璃棒)缓缓倒入盛有水的烧杯中,边倒 边搅拌,观察是否有蓝色出现 (6)90% (5)5∶4(或 1.25)

第四节 氮及其化合物

1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。 2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

????????????[循着图示· 想一想] ????????????

??????????[特色特性· 记一记]?????????? 1.特殊的颜色:NO2——红棕色气体

2.特殊的检验:①NO:无色气体― ― →红棕色 ②NH4 : NH4 ― ― → 无色气体 ― ― ― ― → 变蓝 △ 石蕊试纸 3.特殊的性质:硝酸具有不稳定性和强氧化性 4.必记六反应: (1)N2+3H2??????? 2NH3 (2)3NO2+H2O===2HNO3+NO 催化剂 (3)4NH3+5O2===== 4NO+6H2O △ (4)2NH4Cl+Ca(OH)2=====CaCl2+2NH3↑+2H2O (5)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (6)3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 考点一
△ 催化剂 高温、高压
+ +

O2

强碱

湿润红色

|

性质稳定的非金属单质——氮气 [教材知识层面]

1.氮的原子结构 氮元素位于元素周期表中第二周期第ⅤA 族,原子结构示意图为 ,最外层有 5 个

电子,在化学反应中能获得 3 个电子而表现出-3 价,其单质 N2 因 N≡N 键键能大,难以断 裂,故 N2 化学性质稳定。 2.氮气的性质 (1)物理性质:无色无味气体,密度比空气略小,难溶于水。 (2)化学性质:

①氮气与氧气反应的化学方程式为 N2+O2 放电,2NO。导致汽车尾气中产生氮的氧化物 和雷电固氮。 ②氮气与氢气反应的化学方程式为 N2+3H2?????? 2NH3。(工业合成氨反应原理) 催化剂 ③氮气与金属镁反应的化学方程式为 3Mg+N2△,Mg3N2。 3.氮的固定
高温、高压

(1)概念:将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定。 (2)类型: 氮的固定

? ?自然固氮?如雷雨天产生NO:N +O 放电 ?2NO? ?生物固氮?如豆科植物的根瘤菌能够将空气中 ? 的氮转化为含氮化合物而促进自身生长? ?化学模拟生物固氮:利用化学方法模 ? 拟固氮酶的作用,在温和条件下将氮转变为氨
催化剂
2 2

人工固氮?如工业合成氨:N2+3H2???? 2NH3? 高温、高压

4.氮气的应用 ①焊接金属时作保护气; ②液氮可作冷冻剂; ③重要的化工原料,用来制取化肥、炸药等。 [考点达标层面] 1.将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是( )

解析:选 D 选项 A、C 为自然固氮,合成氨为人工固氮。 2.有关自然界中氮的循环的下列说法不正确的是( A.雷电可以将大气中的氮转化为硝酸盐 B.夏天腐烂的蔬菜有毒是因为产生了亚硝酸盐 C.动物体内的蛋白质降解时直接变成氮气进入大气 D.合成氨是最主要的人工固氮方式 解析:选 C 雷雨时,N2― →NO― →NO2― →HNO3― →硝酸盐进入土壤;动物体内的蛋 白质降解为氨基酸,代谢最终产物为尿素,C 错误。 3.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是( ①N2→NO2 ②NO2→NO ③NO2→HNO3 ④N2→NO ⑤N2→NH3 A.① B.②⑤ ) )

C.④

D.③④

解析:选 C 该题有两个要求:(1)必须加入氧化剂;(2)一步反应就能完成。反应①、③、 ④从化合价角度来看都升高,但反应①N2→NO2 不能一步反应完成;而反应③NO2→HNO3, 虽然氮的化合价升高, 但不加氧化剂也能实现, 如 3NO2+H2O===2HNO3+NO, 在该反应中, NO2 既是氧化剂又是还原剂;只有反应④N2→NO 必须加入氧化剂且一步反应就能完成。

考点二

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环境污染的罪魁祸首——氮的氧化物

[教材知识层面]

1.氮的氧化物 氮有多种价态的氧化物,如 N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5 等,其中属于酸性氧 化物的是 N2O3、N2O5。 2.NO 与 NO2 性质的比较 性质 颜色状态气味 溶解性 毒性 与水反应 与氧气反应 对环境的影响 NO 无色无味气体 难溶于水 有毒(跟血红蛋白结合) 不反应 2NO+O2===2NO2 NO2 红棕色有刺激性气味的气体 与水反应 有毒 3NO2+H2O===2HNO3+NO 不反应

导致光化学烟雾和酸雨,破坏臭氧层

[高考考查层面] 命题点 1 氮氧化物对环境的影响

(1)光化学烟雾:NOx 在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生的一 种有毒的烟雾。 (2)酸雨:NOx 排入大气中后,与水反应生成 HNO3 和 HNO2,随雨雪降到地面。 反应的化学方程式为 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO。 (3)破坏臭氧层: 科学研究表明,进入高空平流层的氮氧化物,可以加快臭氧层中臭氧的分解速率,从而

像氟氯烃类物质一样破坏臭氧层,形成臭氧空洞:2O3 ===== 3O2。导致地面紫外线辐射量增 加。 [典题示例] 1.NO 对环境的危害在于( )

氮氧化物

①破坏臭氧层 ②高温下能使一些金属被氧化 ③造成酸雨 ④与人体血红蛋白相结合 A.仅①③ C.①②③ B.仅③④ D.①③④

解析:选 A NO 在高温下不能氧化金属,②错误,④不属于对环境的危害,①③正确。 2.世界上许多科学家都强烈反对发展超音速运输机(SST),其主要理由是( A.燃料燃烧时,尾气中的氮氧化物污染大气 B.燃料燃烧时,尾气中的氮氧化物导致光化学烟雾 C.燃料燃烧时,尾气中的氮氧化物加快臭氧层分解 D.燃料燃烧时,尾气中的氮氧化物导致酸雨 解析:选 C 超音速运输机的飞行高度在 1 万米以上,位于臭氧层下的平流层,对环境 的主要影响是加快臭氧的分解。 命题点 2 消除氮氧化物对环境污染的方法 )

[典题示例] 1.(2013· 北京高考)NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx 能形成酸雨,写出 NO2 转化为 HNO3 的化学方程式:_______________________。 (2)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低 NOx 的排放,当尾气中空气不足时, NOx 在 催 化 转 化 器 中 被 还 原 成 N2 排 出 。 写 出 NO 被 CO 还 原 的 化 学 方 程 式 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(2)根据题目信息可知 NO 被 CO 还原为 N2,而 CO 被氧化成 CO2,化学方程式为 2NO+2CO=====N2+2CO2。 答案:(1)3NO2+H2O===2HNO3+NO (2)2NO+2CO=====N2+2CO2 2. NO2 可以用氢氧化钠溶液吸收, 或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的 物 质 , 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 分 别 是 : 2NO2 + 2NaOH===M + NaNO3 + H2O,8NH3 + 6NO2===7X+12H2O。则 M、X 代表的物质的化学式分别是( )
催化剂 催化剂

A.NaNO2、N2 C.NO、HNO3

B.HNO2、N2 D.N2、N2

解析:选 A 根据题目所提供的化学方程式利用原子守恒定律可得 M 为 NaNO2,X 为 N2。 [方法技巧] NOx 尾气的处理方法 1.碱液吸收法 2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O NO2、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是: n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中 NOx 的处理。 2.催化转化法 在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或 NOx 与 CO 在一定温度 下催化转化为无毒气体(N2 和 CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 天津高考)制取二氧化氮时,用水或 NaOH 溶液吸收尾气。( )

(2)(2013· 江苏高考)标准状况下,6.72 L NO2 与水充分反应转移的电子数目为 0.1NA。 ( ) (3)(2011· 江苏高考)NO2 与水反应的离子方程式: 3NO2+H2O===2H +2NO3 +NO。 ( (4)(2010· 山东高考)CO、NO、NO2 都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在。(
- - + -

) )

(5)(2010· 江苏高考)用 NaOH 溶液吸收 NO2 的离子方程式是:2OH +2NO2===NO3 +NO +H2O。( ) )

(6)NO2 通入 FeSO4 溶液中始终无明显现象。( 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×

2.氮的氧化物(用 NOx 表示)是大气污染物,必须进行处理。 (1)汽车尾气主要含有 CO2、CO、SO2、NOx 等物质,这种尾气逐渐成为城市空气污染的 主要来源之一。 ①汽车尾气中的 CO 来自于____________________________________________, NO 来自于______________。汽车尾气对环境的危害主要有___________(至少填两种)。 ②汽车尾气中的 CO、NOx 在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参 与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为________________________。

(2) 用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知: 4NH3 + 6NO===== 5N2 + 6H2O,8NH3 + △ 6NO2===== 7N2+12H2O。同温同压下,3.5 L NH3 恰好将 3.0 L NO 和 NO2 的混合气体完全转 △ 化为 N2,则原混合气体中 NO 和 NO2 的体积之比是________。 (3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理,若 NO 与 NO2 按物质的量之比 1∶1 被足量 NaOH 溶液完全吸收后得到一种钠盐,该钠盐的化学式是________。 解析:(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应,当空气不足时,汽油不完全燃烧, 会产生 CO;当空气过量时,N2 和 O2 在放电或高温条件下反应生成 NO。汽车尾气对环境的 危害很大,可以形成硝酸型酸雨,导致光化学烟雾,产生温室效应。②CO、NOx 反应后生成 的无毒气体为 CO2 和 N2。 (2)V(NO)+V(NO2)=3.0 L 2 4 V(NO)+ V(NO2)=3.5 L 3 3 则 V(NO)=0.75 L V(NO2)=2.25 L V(NO)∶V(NO2)=1∶3。 (3)NO 中氮的化合价为+2 价,NO2 中氮的化合价为+4 价,二者 1∶1 混合时与 NaOH 反应生成盐的化合价必然为+3,即为 NaNO2。 答案:(1)①汽油的不完全燃烧 N2 与 O2 在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸 型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可) ②2xCO+2NOx===== 2xCO2+N2 △ (2)1∶3 (3)NaNO2 考点三
催化剂 催化剂

催化剂

|

氨和铵盐

[教材知识层面] 1.氨 (1)物理性质: 无色有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化。极易溶于水(1∶700),可由喷泉实 验证明。 (2)化学性质:

①与水反应: NH3+H2O??NH3· H2O??NH4 +OH 。氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有: NH3· H2O、H2O、NH3、NH4 、OH 、H 。NH3· H2O 为可溶性一元弱碱,不稳定,易分解, 化学方程式为:NH3· H2O△,NH3↑+H2O。 ②还原性: 与氧气发生催化氧化反应的化学方程式:4NH3+5O2===== 4NO+6H2O。 △ ③与酸反应: 与氯化氢反应的化学方程式:NH3+HCl===NH4Cl,产生白烟。 (3)制法(书写化学方程式): ①工业制法:N2+3H2???????? 2NH3。 催化剂 ②实验室制法:Ca(OH)2+2NH4Cl=====CaCl2+2NH3↑+2H2O。 (4)用途: 制硝酸、铵盐、纯碱、尿素、制冷剂等。 2.铵盐 (1)不稳定性:NH4Cl=====NH3↑+HCl↑, NH4HCO3=====NH3↑+H2O↑+CO2↑。 (2)与强碱反应:NH4Cl+NaOH=====NH3↑+NaCl+H2O。应用于 NH4 的检验: NH4 ― ― → 无色气体 ― ― ― ― → 试纸变蓝 △ 石蕊试纸
+ + - + + -

催化剂

高温、高压











强碱

湿润红色

[高考考查层面] 命题点 1 氨气的实验室制法

[实验基础] 1.用铵盐和碱制取

2.用浓氨水制取 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置

加热浓氨水

NH3· H2O=====NH3↑+H2O



浓氨水+固 体(CaO)

CaO 与水反应使水量减少,且反应放热,促使 NH3· H2O 分解, NH3 逸出。 化学方程式: NH3· H2O +CaO===Ca(OH)2+NH3↑

[流程分析]

氨的制取及氨的催化氧化实验探究

[专题集训] 1.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )

A.①②

B.②③

C.③④

D.①③

解析:选 D 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,③中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂,故①③ 错误;把浓氨水滴入氧化钙固体中,会发生 CaO+NH3· H2O===Ca(OH)2+NH3↑,反应放热, 温度升高有利于 NH3 放出,故可用②的方法制取氨气;浓氨水受热产生氨气,通过碱石灰吸 收水蒸气后即得干燥的 NH3,④符合要求。 2.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、③NaOH 固体 (1)甲同学想方便快速地制取少量氨气,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 C.CCl4 B.浓 H2SO4 D.饱和 NaCl 溶液

解析:(1)不加热制取 NH3 是快速制取少量 NH3 的措施,具体操作方法是把浓氨水滴到 固体 NaOH 上。 (2)①用排气法收集 NH3 的装置中要注意广口瓶中导气管的长短,因 NH3 的密度比空气 的小,故进气管短,出气管长,因 NH3 极易溶于水,进行尾气处理时,要设置防倒吸装置。

②用排液法收集 NH3 时,要求液体不能溶解 NH3(排除 A、D)且不与 NH3 发生反应(排除 B),故选 CCl4。 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 NH4 +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

命题点 2 喷泉实验的原理及其应用

1.喷泉实验的原理 由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶液中,容器内压强小于 容器外压强,从而产生喷泉,依据这一原理,只要能够造成容器内气体大量溶于液体,就可 以形成喷泉。 2.形成喷泉的类型 (1)只要气体易溶于吸收剂,均可做喷泉实验,吸收剂可以是水,也可以是酸液、碱液等。 下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。 气体 HCl 水、 NaOH 溶 液 NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NaOH 溶液 NO2 NO、 O2(4∶3) 水

吸收剂





(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,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、火山喷发等均是利用此原理。 3.引发喷泉的几种方法 (1)使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。 (2)使烧瓶内气体温度降低,从而使气压减小。 (3)使烧瓶外待喷液面上的气压增大。 4.喷泉实验的几种常见装置

说明:装置②中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置③引发喷泉的方法是打开止水夹,用热 毛巾或双手捂热烧瓶,松开后片刻即形成喷泉现象。 [典题示例]

1. 下图是课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案, 下列有关操作不可能引发喷泉 现象的是( )

A.挤压装置①的胶头滴管使 CCl4 全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹 B.挤压装置②的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹 C.用鼓气装置从装置③的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹 D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 解析:选 B H2 难溶于 NaOH 溶液,不能形成较大的压强差,不能引发喷泉现象。

2.如右图所示装置中,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,然后打开止水夹,下列与实验事实不相符的是( A.Cl2(饱和食盐水),无色喷泉 B.NH3(H2O 含石蕊),蓝色喷泉 C.HCl(H2O 含石蕊),红色喷泉 D.SO2(NaOH 溶液),无色喷泉 解析:选 A Cl2 不溶于饱和食盐水,不能形成喷泉。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 海南高考)浓氨水可检验氯气管道漏气。( ) )

(2)(2014· 广东高考)NH3 可用于设计喷泉实验是因为 NH3 能使酚酞溶液变红。( (3)(2014· 重庆高考)液氨用作制冷剂时不涉及化学变化。( )

)

(4)(2014· 北京高考)加热 NH4Cl 和 Ca(OH)2 混合物,并将产生的气体通入酚酞溶液中,酚 酞溶液变成红色。( )

(5)(2014· 全国卷Ⅰ)施肥时,草木灰(有效成分为 K2CO3)不能与 NH4Cl 混合使用的原因是 K2CO3 与 NH4Cl 反应生成氨气会降低肥效。(


)

(6)(2013· 福建高考)检验 NH4 时,往试样中加入 NaOH 溶液,微热,用湿润的蓝色石蕊试 纸检验逸出的气体。( )

(7)(2012· 山东高考)分别充满 HCl、NH3 的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升,说明二者均 易溶于水。( ) ) (8)√

(8)(2012· 福建高考)用湿润的红色石蕊试纸检验氨气。( 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)√

2.(2015· 湘潭模拟)NH3 是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图)。下列有关 表述正确的是( )

A.NH4Cl 和 NaHCO3 都是常用的化肥 B.NH4Cl、HNO3 和 Na2CO3 受热时都易分解 C.NH3 和 NO2 在一定条件下可发生氧化还原反应 D.图中所涉及的盐类物质均可以水解 解析:选 C A 项,NaHCO3 不是化肥;B 项,Na2CO3 受热不易分解;D 项,NaCl 不水 解。

考点四

|

典型的氧化性酸——硝酸

[教材知识层面]

1.物理性质 硝酸是无色、易挥发的液体,有刺激性气味,能与水以任意比例混溶。 2.化学性质

(1)不稳定性: ①反应:4HNO3===== 2H2O+4NO2↑+O2↑。 或光照 ②市售浓硝酸呈黄色的原因是:硝酸分解生成的 NO2 溶解在硝酸里。 ③硝酸保存在棕色试剂瓶中,置于冷暗处,不能用橡胶塞。 (2)强氧化性: 不论浓、稀硝酸都有强氧化性,而且浓度越大氧化性越强。 ①与金属反应。 稀硝酸与铜反应的化学方程式: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 浓硝酸与铜反应的化学方程式: Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 ②与非金属反应。 如浓硝酸与 C 反应的化学方程式: 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 +NO3 ===3Fe3 +NO↑+2H2O。
+ + - +

[高考考查层面]

命题点 1 浓、稀硝酸氧化性比较

1. 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。 2.实验证明,硝酸浓度越大,得电子的能力越强,因而其氧化能力越强。如稀硝酸能将 HI 氧化为 I2,而浓硝酸可将 HI 氧化为 HIO3。 6HI+2HNO3(稀)=====3I2+2NO↑+4H2O HI+6HNO3(浓)=====HIO3+6NO2↑+3H2O
△ △

+4

+3

+2

+1

3.硝酸在氧化还原反应中,其还原产物可能有多种价态的物质:N O2、HN O 2、N O、N
0
-3

2O、N2、 N H3 等,这取决于硝酸的浓度和还原剂还原性的强弱。除前面的实例外,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 4.硝酸与金属反应的规律: (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。 (3)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 [典题示例] 1.相同质量的铜片分别与体积相同且过量的浓硝酸、稀硝酸反应,二者比较相等的是 ( ) ①反应中氧化剂得到的电子总数 ②铜片消耗完所需时间 ③反应后溶液中铜离子浓度 (反应后溶液体积不变) ④反应生成气体的体积(同温、同压) A.①③ C.①④ B.②④ D.②③

解析:选 A 铜与浓、稀硝酸反应均被氧化为 Cu2+,铜片质量相同时转移电子数相同, ①正确;浓硝酸的氧化性强,与铜反应时反应速率快,②错误;浓、稀硝酸足量,铜片全部 反应,因此反应后溶液中 Cu2+浓度相同,③正确;根据浓、稀硝酸与 铜反应的化学方程式可知,反应后生成气体的物质的量不同,同温同压 时体积也不同,④错误。 2.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为___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是________________________ ________________________________________________________________________。

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 解析:(1)Cu 与浓硝酸反应生成 Cu(NO3)2、NO2 和水。 反应的化学方程式为 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 (2)浓硝酸作氧化剂,能将 Cu 氧化成 Cu2+(蓝色溶液)其还原产物是 NO2(红棕色气体)。 (3)将浓 HNO3 稀释成稀 HNO3,再与 Cu 发生反应,即可进一步证明稀 HNO3 的氧化性。 (4)NO 为无色气体遇空气中的 O2 转化成红棕色的 NO2 气体。 答案:(1)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2)试管中溶液变蓝,且有红棕色气体产生 (3)向试管中加水将浓硝酸稀释 (4)C 命题点 2 硝酸与金属反应的计算

1.思维流程

2.计算中守恒思想的应用 (1)原子守恒法: HNO3 与金属反应时,一部分 HNO3 起酸的作用,以 NO3 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(NO3 )=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 NO3 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 NO3 进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。 [典题示例] 1.38.4 g 铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体 22.4 L(标准状况),反 应消耗的硝酸可能是( A.1.0 mol C.2.2 mol 解析:选 C ) B.1.6 mol D.2.4 mol 浓 硝 酸 适 量 , 在 反 应 过 程 中 变 稀 , 实 际 上 发 生 了 两 个 反 应 : Cu +
+ - - +

4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O, 反 应消耗的 HNO3 包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分, 前者反应后以 Cu(NO3)2 形式存在, 后者被还原后生成 NO2、 NO 气体, 从两个方程式看出: Cu+2HNO3(酸)~Cu(NO3)2, HNO3(氧 38.4 g 22.4 L 化剂)~NO2(或 NO),所以反应消耗的 HNO3 的物质的量为: ×2+ = 1 - 64 g· mol 22.4 L· mol-1 1.2 mol+1 mol=2.2 mol。 2.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和 NO2、N2O4、NO 的混合气体,这些 气体与 1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝 酸铜溶液中加入 5 mol/L NaOH 溶液至 Cu2 恰好完全沉淀, 则消耗 NaOH 溶液的体积是(


)

A.60 mL C.30 mL

B.45 mL D.15 mL

解析:选 A 由电子守恒和电荷守恒可知 O2 得电子数等于 Cu2+结合的 OH-数,故消耗 1.68 L×4 NaOH 溶液的体积为 =0.06 L=60 mL。 22.4 L/mol×5 mol/L [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 安徽高考)实验室里用锌粒与稀 HNO3 反应制取 H2。(


)
- +

(2)(2014· 江苏高考)Cu 溶于稀 HNO3 反应的离子方程式: Cu+2H +NO3 ===Cu2 +NO2↑

+H2O。(

)

(3)(2014· 广东高考)将可调高度的铜丝伸入稀 HNO3 中,溶液变蓝,说明铜与稀 HNO3 发 生置换反应。( ) )

(4)用铜和稀硝酸反应制取 NO2 气体。(

(5)(2013· 广东高考)常温下,将 Al 片放入浓硝酸中无明显现象,原因是 Al 与浓硝酸不反 应。( )
+ + - +

(6)(2013· 大纲卷)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为 3Fe2 +4H +NO3 ===3Fe3 + NO↑+2H2O。( ) )
+ + - -

(7)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。(

(8)(2011· 江苏高考)在 1.0 mol/L 的 KNO3 溶液中,H 、Fe2 、Cl 、SO2 4 可以大量共存。 ( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)×

2.将 Mg、Cu 组成的 m g 混合物投入适量稀 HNO3 中恰好完全反应,固体完全溶解时收 集到的还原产物 NO 气体为 0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入 2 mol/L NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀质量为( A.(m+2.28) g C.(m+3.32) g B.(m+2.04) g D.(m+4.34) g )

解析:选 B 利用守恒法解答当金属离子恰好沉淀时,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-),守 恒的巧妙之处在于,n(OH-)=n(金属失电子)=n(NO 得到的电子)=3×0.896/22.4=0.12 mol, m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.12×17 g=(m+2.04)g,B 正确。

以“氮的化合物间的转化”为载体串联氮元素单质及其化合物知识

高考载体(2014· 北京高考 T26) NH3 经一系列反应可以得到 HNO3 和 NH4NO3,如下图所示。

[知识串联设计] (1) 实 验 室 里 用 NH4Cl 和 熟 石 灰 共 热 制 取 氨 气 , 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________;

制取氨气还可以将浓氨水滴入生石灰中,二者混合能产生氨气的原因是什么? ________________________________________________________________________。 〖考查氨气的制法〗 (2) 步 骤 Ⅰ 中 NH3 和 O2 在 催 化 剂 作 用 下 反 应 , 其 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 〖考查NH3的化学性质〗 (3)NO 能否用排空气法收集? ________( 填“能”或“不能”) ,检验该气体的方法是 ________________________________________________________________________。 〖考查NO的性质〗 (4)写出步骤Ⅲ发生反应的化学方程式____________________________,反应中氧化剂与 还原剂的物质的量之比是________________。〖考查NO2化学性质〗 (5) 硝 酸 具 有 强 氧 化 性 , 其 稀 溶 液 与 Cu 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 〖考查硝酸的化学性质〗 (6)NO 有 毒 , 对 环 境 造 成 污 染 。 如 何 清 除 工 业 尾 气 中 的 NO 气 体 ? ________________________________________________________________________。 〖考查氮的氧化物的性质〗 (7)如何通过实验检验试样中的 NH4 ?____________________________________ ________________________________________________________________________。 〖考查NH4 的检验〗 (8)氨气具有还原性,当氨气通过灼热的氧化铜时,黑色的氧化铜转化成红色的铜,写出 该反应的化学方程式________________________。〖考查氨气的还原性〗 答案:(1)Ca(OH)2+2NH4Cl=====CaCl2+2NH3↑+2H2O 浓氨水滴入生石灰中发生反应,生成 Ca(OH)2,减少了氨水中水的量,增加了溶液中的 c(OH ),且反应放出大量的热。氨水中存在平衡:NH3+H2O??NH3· H2O??NH4 +OH , 上述原因会使平衡逆向移动,有利于氨气的逸出 (2)4NH3+5O2===== 4NO+6H2O △ (3)不能 往该气体中通入 O2,气体由无色变成红棕色,说明该气体为 NO (4)3NO2+H2O===2HNO3+NO 1∶2 (5)3Cu+8H +2NO3 ===3Cu2 +2NO↑+4H2O
+ - + - + - + +



催化剂

(6)与 O2 混合后通入 NaOH 溶液(或在催化剂作用下与 CO 反应生成 N2 和 CO2) (7)取少量试样与浓 NaOH 溶液混合共热,把湿润的红色石蕊试纸放入试管的管口,若试 纸变成蓝色,即证明试样中含有 NH4


(8)3CuO+2NH3=====3Cu+N2+3H2O



1.下列关于氮及其化合物的说法正确的是(

)

A.N2 分子的结构稳定,因而氮气不能支持任何物质的燃烧 B.液氨汽化时要吸收大量热,因而液氨可用作制冷剂 C.NO 可用向上排空气法或者排水法收集 D.浓硝酸保存在棕色瓶内是因为硝酸易挥发 解析:选 B Mg 能在 N2 中燃烧,A 项错误;NO 能与空气中的 O2 反应生成 NO2,C 项 错误;浓硝酸见光易分解,故保存在棕色瓶内,D 项错误。 2.随着我国汽车年销量的大幅增加,空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里,气 体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是( )

A.反应中 NO 为氧化剂,N2 为氧化产物 B.汽车尾气的主要污染成分包括 CO、NO 和 N2 C.NO 和 O2 必须在催化剂表面才能反应 D.催化转化总化学方程式为 2NO+O2+4CO=====4CO2+N2 解析:选 D 反应过程中 NO、O2 为氧化剂,N2 为还原产物;汽车尾气中的 N2 不是污 染物;NO 和 O2 的反应不需要催化剂;根据题中的图示,可将反应的过程分成如下两步写: 2NO+O2===2NO2,2NO2+4CO===N2+4CO2,将两步反应式合并可得总化学方程式为 2NO+ O2+4CO=====4CO2+N2。 3.下列说法不正确的是( )
催化剂 催化剂

A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入 Cu(NO3)2 固体,铜粉仍不溶解 B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体的水溶液一定显碱性 C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为 3Cu+8H +2NO3 ===3Cu2 +2NO↑+4H2O
+ - +

D.HNO3― →NO― →NO2,以上各步变化均能通过一步实验完成 解析: 选 A A 项中加入 Cu(NO3)2 固体后, Cu 和 H+、 NO- 3Cu+8H++2NO- 3 发生反应: 3 ===3Cu2++2NO↑+4H2O,该项不正确。

4.已知氨气极易溶于水,而难溶于有机溶剂 CCl4。下列装置中不适宜做氨气尾气吸收 的是( )

解析:选 C A 项,氨气不溶于 CCl4,不会发生倒吸;B 项,导管末端连接倒置漏斗, 漏斗下沿刚好没入水中可有效防止倒吸;C 项,会发生倒吸;D 项,导管末端连接干燥管, 干燥管细口没入水中少许可有效防止倒吸。 5.为使天空更蓝,空气质量更好,很多电厂都采用了脱硫技术,现在又在考虑脱硝(氮), 脱硝是除去煤燃烧过程中产生的( A.N2 C.NH3 ) B.NOx D.NH4NO3

解析:选 B N2 和 NH4NO3 不需要处理,A、D 项错误;燃烧过程中不会产生 NH3,C 项错误。 6.如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积 12 mol· L 待反应结束时,下列微粒在体系中一定大量存在的是( ①NO3
- -1

的硝酸并加热,

)

②Fe3



③H



④NO

⑤NO2 A.① C.②④⑤ B.①⑤ D.①②③⑤

解析:选 B Fe 与浓 HNO3 反应时,开始生成的还原产物是 NO2,并且若铁少量时,还 原产物只有 NO2;当铁过量时,氧化产物是 Fe2+,当 HNO3 过量时,氧化产物是 Fe3+。因产
-。 物有硝酸盐,故溶液中一定还有 NO3

7.某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润),挂在铁架台上。 另取一只盛某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如右图)。过一会儿,发现纸蝴蝶 变为红色。下表的组合中,能够实现上述变化的是( ① 纸蝴蝶上的喷洒液 小烧杯中的溶液 石蕊 浓盐酸 ② 酚酞 浓氨水 ) ③ 酚酞 NaOH 溶液 ④ 石蕊 浓硫酸

A.①② C.①④

B.③④ D.②③

解析:选 A 浓盐酸易挥发,酸性气体 HCl 遇石蕊变红;浓氨水易挥发,碱性气体 NH3 遇酚酞变红。 8.(2014· 山东高考)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出 NO 物质的量最多的是 ( ) A.FeO C.FeSO4 B.Fe2O3 D.Fe3O4

解析: 选 A FeO、 FeSO4 及 Fe3O4(可写成 Fe2O3· FeO)与稀硝酸反应时均为铁元素被氧化, 且氧化产物均为 Fe3+,还原产物均为 NO。等质量的还原剂与稀硝酸反应时转移电子的物质 的量越多,放出 NO 的物质的量越多,由 FeO、FeSO4 及 Fe3O4 的化学式及铁元素的化合价 可看出等质量的三种物质参与反应时,FeO 转移电子的物质的量最多。Fe2O3 与稀硝酸反应 时无 NO 气体放出。 9.“封管试验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。观察下列四个“封管试验”(夹 持装置未画出),判断下列说法正确的是( )

A.加热时,a 上部聚集了固体 NH4Cl,说明 NH4Cl 的热稳定性比较好 B.加热时,发现 b 中 I2 变为紫色蒸气,在上部又聚集为紫黑色的固体 C.加热时,c 中溶液红色变深,冷却后又变浅 D.水浴时,d 内气体颜色变浅,e 内气体颜色加深 解析:选 B A 选项,NH4Cl 受热分解生成 NH3、HCl,在上部化合生成固体 NH4Cl,A 选项错误;B 选项,I2 易升华,正确;C 选项,氨气易挥发,加热时,氨水浓度减小,碱性 减弱,溶液红色变浅,C 选项错误;2NO2??N2O4 为放热反应,所以 d 内气体颜色变深,D 选项错误。 10.为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为 NO,设计右图实验(实验 过程中活塞 2 为打开状态),下列说法中不正确的是( A.关闭活塞 1,加入稀硝酸至液面 a 处 B.在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 )

C.通过关闭或开启活塞 1 可以控制反应的进行 D.反应开始后,胶塞下方有无色气体生成,但不能证明该气体为 NO 解析:选 A A 选项,关闭活塞 1,将无法加液体到液面 a 处,错误;C 选项关闭活塞 1, 生成的 NO 把稀硝酸压向右边,使铜丝与稀硝酸分离,正确;D 选项,想证明该气体为 NO, 必须使 NO 与 O2 接触,生成红棕色 NO2。 11.(2014· 福建高考节选)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

(1) 步 骤 Ⅰ 若 温 度 过 高 , 将 导 致 硝 酸 分 解 。 硝 酸 分 解 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ中发生反应: 4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3· nH2O+8HNO3, 反应产生 的 HNO3 又 将 废 铁 皮 中 的 铁 转 化 为 Fe(NO3)2 , 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是________(任写一项)。 解析:(1)硝酸分解生成 NO2、O2 和 H2O。(2)根据流程示意图可知,废铁皮与硝酸反应 时有 Fe(NO3)2、NH4NO3 生成,根据得失电子守恒、元素守恒即可完成方程式。(3)上述生产
-和 NH+的形式存在,无污染。 流程中,氮元素以 NO3 4

答案:(1)4HNO3=====4NO2↑+O2↑+2H2O (2)4Fe+10HNO3=====4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O (3)氮氧化物排放少 12.化学实验要符合“绿色化学”理念。某实验小组对“铜与浓硝酸反应”进行了探究 性实验。试回答下列问题:




(1)写出铜和浓硝酸反应的离子方程式:___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)与装置Ⅰ相比,装置Ⅱ的优点是________________________________,装置Ⅲ除具有 装置Ⅱ的优点外,还具有的优点是____________________________________________。 (3) 在装置Ⅲ中,若使 NO2 气体充满烧瓶,应先关闭弹簧夹 ________ ,再打开弹簧夹 ________;当气体充满烧瓶后,将铜丝提起,然后把 a、b、c 都关闭,并把烧瓶置于沸水中, 下列情况不变的是________。 A.颜色 B.质量 C.气体的平均相对分子质量 D.密度 E.压强 (4) 为 了 验 证 NO2 与 水 的 反 应 , 欲 使 烧 杯 中 的 水 进 入 烧 瓶 的 操 作 是 ________________________________________________________________________。 解析:(2)比较三种装置的结构,结合本实验原理,装置Ⅱ比装置Ⅰ优越的地方有:无氮 的氧化物逸出,避免了对空气的污染;装置Ⅲ的优点还有:可控制反应随时进行,随时停止。 (3) 若 要 让 NO2 充 满 烧 瓶 , 需 要 关 闭 开 关 c 、 打 开 a 和 b ; 由 于 在 烧 瓶 中 存 在 2NO2(g)??N2O4(g) ΔH<0,在沸水中,平衡左移,颜色加深、气体平均相对分子质量减小, 压强增大,但是混合气体的质量和密度不变。 (4)若要让烧杯中的水进入烧瓶,则应减小烧瓶内的气压,所以可采取措施:关闭 a 和 c, 打开 b,对烧瓶水浴加热,则一部分 NO2 气体进入 NaOH 溶液进行反应,再降温,则烧瓶中 气压会减小,此时打开 c,关闭 b,水即进入烧瓶。 答案:(1)Cu+4H +2NO3 ===Cu2 +2NO2↑+2H2O
+ - +

(2)无氮的氧化物逸出, 避免了对空气的污染 可控制反应随时进行, 随时停止 (3)c a、 b BD (4)关闭 a 和 c,打开 b,继续对烧瓶水浴加热,待气体不再放出时关闭 b,停止加热,打 开c 13.(2015· 北京海淀模拟)氨气在工农业生产中有重要应用。 (1)①氮气用于工业合成氨,写出氮气的电子式:________________________; ②NH3 的稳定性比 PH3________(填写“强”或“弱”)。 (2)如下图所示,向 NaOH 固体上滴几滴浓氨水,迅速盖上盖,观察现象。

①浓盐酸液滴附近会出现白烟,发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 ②浓硫酸液滴上方没有明显现象,一段时间后浓硫酸的液滴中有白色固体,该固体可能 是________(写化学式,一种即可)。 ③FeSO4 液滴中先出现灰绿色沉淀,过一段时间后变成红褐色,发生的反应包括 Fe2 +


2NH3· H2O===Fe(OH)2↓+2NH4 和________________________。 (3)空气吹脱法是目前消除 NH3 对水体污染的重要方法。在一定条件下,向水体中加入适 量 NaOH 可 使 NH3 的 脱 除 率 增 大 , 用 平 衡 移 动 原 理 解 释 其 原 因 : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),反 应的化学方程式为________________________,若反应中有 0.3 mol 电子发生转移,生成亚 硝酸的质量为________g(小数点后保留两位有效数字)。 解析:(1)①氮气电子式中存在三键;②根据非金属性的判断依据“非金属性越强,气态 氢化物越稳定”,很容易判断出 NH3 的稳定性强于 PH3。(2)①根据现象写方程式;②氨气溶 于浓硫酸,能生成(NH4)2SO4 或 NH4HSO4;③根据现象写方程式,氢氧化亚铁被氧气氧化为 氢 氧 化 铁 : 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O===4Fe(OH)3 。 (3) 氨 在 水 中 存 在 平 衡 : NH3 +
- - H2O??NH3· H2O??NH+ 4 +OH ,加入 NaOH 后 OH 浓度增大,平衡逆向移动,故有利于



氨的逸出。(4)由方程式可看出,每当生成 1 mol HNO2,转移电子数为 6 mol,当有 0.3 mol 电子发生转移时,生成亚硝酸 0.05 mol,即 2.35 g。 答案:(1)①?N??N? ②强 (2)①NH3+HCl===NH4Cl ②NH4HSO4 或[(NH4)2SO4] ③4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (3)氨在水中存在平衡:NH3+H2O??NH3· H2O??NH4 +OH ,加入 NaOH 后 OH 浓 度增大平衡逆向移动,故有利于氨的脱除 (4)2NH3+3O2=====2HNO2+2H2O 2.35
微生物
+ - -

第五节 海水资源的开发利用 及环境保护

1.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的 影响。 2.了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、 材料、能源、环境等)。 3.理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。

????????????[循着图示· 想一想] ????????????

??????????????[特色特性· 记一记]????????????? 1.特殊的污染名词: 雾霾、酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾、温室效应、白色污染、水华、赤潮 2.特殊的制备流程: (1)海水提镁: 海水― →Mg(OH)2― →MgCl2 溶液― →MgCl2· 6H2O― →MgCl2― →Mg (2)海水提溴: 海水― →Br2― ― ― ― ― ― →HBr― →Br2 SO 吸收
2

热空气吹出

(3)海带提碘: 海带― →海带灰― →含 I 的溶液― →I2 的有机溶液― →I2 3.必记四反应: (1)2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)Cl2+2Br ===Br2+2Cl (3)Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4 (4)H2O2+2H +2I ===I2+2H2O
+ - -

电解





考点一

|

海水资源的综合利用

[教材知识层面]

1.水资源的利用

2.化学资源的开发利用 (1)氯碱工业。 ①电解 NaCl 溶液(写出化学方程式,下同): 2NaCl+2H2O 电解,2NaOH+H2↑+Cl2↑; ②产物制盐酸:H2+Cl2 点燃,2HCl; ③制漂白液:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 (2)海水中镁的提取。 海水― ― →Mg(OH)2― ― →MgCl2(溶液)― ― ― ― →MgCl2· 6H2O― ― →MgCl2― ― →Mg。 ?过滤? (3)海水中溴的提取。 海水(酸化)― ― →Br2― ― ― ― ― ― →― ― →HBr― ― →Br2(液)。 吹出 吸收 (4)海带中提碘。 海带― ― →海带灰― ― ― ― →含 I 的溶液― ― →I2― ― →I 的有机溶液― ― →I2 萃取 2 [高考考查层面]
灼烧 加水后过滤


CaO

盐酸

浓缩结晶

电解

Cl2

热空气或水蒸气

SO2

Cl2

Cl2

CCl4

蒸馏

命题点 1 从海水中提取镁的方法

1.工艺流程

2.基本步骤及主要反应 (1)制熟石灰:CaCO3=====CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2。 (2)沉淀:Mg2 +2OH ===Mg(OH)2↓。
+ -

高温

(3)酸化:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。

(4)蒸发结晶:析出 MgCl2· 6H2O。 (5)脱水:在氯化氢气流中使 MgCl2· 6H2O 脱水制得无水氯化镁。 (6)电解:电解熔融氯化镁制得镁。 [典题示例] 1.(2015· 泰安模拟)从海水中提取镁,正确的方法是( A.海水― ― →Mg(OH)2― ― →Mg B.海水― ― →MgCl2 溶液― →MgCl2 晶体― ― →Mg C.海水― ― →Mg(OH)2― ― →MgO― ― →Mg D.海水― ― →Mg(OH)2― ― →MgCl2 溶液― →MgCl2· 6H2O― →MgCl2(熔融)― ― →Mg 解析:选 D 从海水中提取镁时,首先用石灰乳将海水中的 Mg2+沉淀出来,然后再用 盐酸将其溶解得到 MgCl2 溶液,从 MgCl2 溶液中冷却结晶得到 MgCl2· 6H2O,在 HCl 气流中 加热 MgCl2· 6H2O 得到无水 MgCl2,最后电解熔融 MgCl2 得到单质 Mg。 2.(2014· 全国卷Ⅱ节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如下图:
石灰乳 HCl 电解 石灰乳 灼烧 电解 HCl 电解 NaOH 电解

)

浓海水的主要成分如下: 离子 浓度/(g· L 1)


Na



Mg2



Cl



SO2 4



63.7

28.8

144.6

46.4

该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的离子方程式为________________,产品 2 的化学式 为________________,1 L 浓海水最多可得到产品 2 的质量为________g。 (2) 采 用 石 墨 阳 极 、 不 锈 钢 阴 极 电 解 熔 融 的 氯 化 镁 , 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________;电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方 程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
- 解析:(1)由题给海水的主要成分,脱硫就是除掉硫酸根离子,发生反应:Ca2++SO2 4

===CaSO4↓;由框图信息知,产品 2 为 Mg(OH)2;1 L 浓海水中含有 Mg2+ 28.8 g,物质的 量为 1.2 mol,则最多生成 Mg(OH)2 1.2 mol,质量为 1.2 mol×58 g/mol=69.6 g。(2)电解熔融 氯化镁生成氯气和单质镁,若有水存在,则高温下镁与水反应。

答案:(1)Ca2 +SO2 4 ===CaSO4↓ Mg(OH)2
+ -

69.6

(2)MgCl2=====Mg+Cl2↑、 Mg+2H2O=====Mg(OH)2+H2↑ 命题点 2 从海水中提取溴的方法
高温

电解

1.工艺流程

2.基本步骤及主要反应 (1)浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中 Br 得到浓缩。 (2)氧化:向浓缩的海水中通入 Cl2,将 Br 氧化为 Br2,反应的离子方程式为:Cl2+2Br
- - -

===Br2+2Cl 。 (3)富集:利用溴的挥发性,通入热空气或水蒸气,吹出的溴蒸气用 SO2 吸收。反应的化



学方程式为:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。 (4)提取:再用 Cl2 将 HBr 氧化得到产品溴。 [典题示例] 1.(2014· 全国卷Ⅱ)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之 一。 一般是先将海水淡化获得淡水, 再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。 回答下列问题: (1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________(填序号)。 ①用混凝法获取淡水 ②提高部分产品的质量 ③优化提取产品的品种 ④改进钾、溴、镁等的提取工艺 (2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出 Br2,并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是 Br2 + Na2CO3 + H2O― →NaBr + NaBrO3 + NaHCO3 , 吸 收 1 mol Br2 时 , 转 移 的 电 子 数 为 ________mol。 解析: (1)海水中主要含有 NaCl 等盐, 用混凝法不能除去 NaCl, 错误。 (2)由方程式可知, Br2 既是氧化剂又是还原剂,根据得失电子守恒知,吸收 1 mol Br2 转移 5/3 mol 电子。

答案:(1)②③④

5 (2) 3


2. 海水中溴元素以 Br 形式存在, 工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:

(1)步骤①反应的离子方程式是_________________________________________。 (2)步骤③反应的化学方程式是____________________________________________。 从理论上考虑,下列也能吸收 Br2 的是________。 A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O

(3)步骤⑤蒸馏的过程中,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:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析: (1)(2) 离子方程式和化学方程式分别为: 2Br - + Cl2===Br2 + 2Cl - , SO2 + Br2 +
- 2H2O===2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH 具有强碱性,能吸收 Br2,Fe2+、SO2 3 具有

强还原性也能吸收 Br2,但 Br2 在水中的溶解度较小,不能用水吸收。(3)温度过高,大量水蒸 气随溴排出,溴气中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。 答案:(1)2Br +Cl2===Br2+2Cl
- -

(2)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr ABC (3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴气中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完 全蒸出,产率太低

命题点 3 从海带中提取碘的方法

1.海带中含有碘元素的检验 (1)反应原理:2H +2I +H2O2===I2+2H2O (2)实验步骤及证明方法
+ -

2.海带中提碘

(1)工艺流程。

(2)两种原理。 ①主要的化学原理:Cl2+2KI===2KCl+I2。 ②主要的物理原理: 单质碘用苯或四氯化碳萃取, 分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。 [典题示例] 1.从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作,其中正确的是( )

解析:选 D 灼烧海带应用坩埚,A 项错误;过滤时应用玻璃棒引流,B 项错误;苯的 密度比水的小,萃取了单质碘的苯在上层,应从分液漏斗的上口倒出,C 项错误。 2.(2015· 南京模拟)从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海水制碘的说 法,不正确的是( )

A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌 B.在含 I 的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应 C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色 D.在碘水中加入 CCl4 得到 I2 的 CCl4 溶液,该操作为“萃取” 解析:选 A 灼烧干海带应在坩埚中进行,而不应在蒸发皿中灼烧海带。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。


(1)(2013· 福建高考)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。(

)

(2)(2013· 浙江高考)实验室从海带中提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃 取。( ) ) )

(3)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。( (4)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应。(


(5)从海水提取溴的工艺流程中两次出现 Br ― ― →Br2 的过程,其目的是将海水中的溴元 Cl
2

氧化

素富集。(

) )

(6)将氯化镁晶体(MgCl2· 6H2O)直接加热可制得无水氯化镁。( 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×

2.海洋是一座巨大的化学资源宝库,如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图,则 下列说法正确的是( )

2 2 3 A.除去粗盐中的 SO2 4 、Ca 、Mg 、Fe 等杂质,①中加入试剂的顺序为 Na2CO3 溶
- + + +

液― →NaOH 溶液― →BaCl2 溶液― →过滤后加盐酸 B.②中包含制取 MgCl2 溶液、无水 MgCl2 及电解熔融状态的 MgCl2 几个阶段 C.③④⑤中溴元素均被氧化 D.蒸馏法是技术最成熟也是最具发展前景的海水淡化方法 解析:选 B A 项中的加入顺序会导致 Ba2+无法除尽,A 错误;单质镁是通过电解熔融 MgCl2 的方法制取的,B 正确;流程图中的第④步中溴元素被还原,C 错误;蒸馏法会消耗 大量的能源,不是最具有发展前景的方法,D 错误。

考点二

|

环境保护与绿色化学

[教材知识层面]

1.环境污染 (1)环境问题: 主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏,以及工农业

生产和人类生活所造成的环境污染。 (2)“三废”:主要是指废气、废水和废渣。 (3)大气污染物的来源: 化石燃料的燃烧和工业生产过程中的废气及其携带的颗粒物。 2.环境保护的措施 (1)工业废气和所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,限制使用含氮、磷洗涤剂。 (3)回收、限制废弃塑料,研制可降解塑料。 3.绿色化学 (1)绿色化学: 其核心是指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染。 (2)原子经济性: 其特点为反应物中的原子全部转化为期望的最终产物,原子的利用率达到 100%。 如环氧乙烷的生成: ①经典方法:

CH2===CH2+Ca(OH)2+Cl2― → ②现代化工生成方法:

+CaCl2+H2O。

2CH2===CH2+O2― ― →

Ag



上述两反应的原子经济性为 100%的是②。 [高考考查层面] 命题点 1 环境污染及其防治

1.常见的环境污染及成因 (1)酸雨——SO2 及 NOx 的排放。 (2)光化学烟雾——主要是 NOx、碳氢化合物造成的。 (3)臭氧空洞——氟氯代烃、NOx 的排放。 (4)温室效应——大气中 CO2、CH4 含量的增加造成的。 (5)白色污染——聚乙烯等难降解的塑料制品。 (6)水华、赤潮——含磷洗衣粉的大量使用、工农业及城市污水的任意排放造成水体富营 养化。 2.环境污染的类型及防治措施

主要污染物及来源

主要危害

防治措施 ①开发新能源,减少化 石燃料的燃烧 ②对工业尾气进行处理 ③立法管理

①污染物: 硫氧化物、 氮氧化物、 ①危害人体健康 大气污 染 碳氢化合物、固体颗粒 ②来源: 化石燃料的燃烧, 工业 烟尘 ①污染物: 重金属盐、 耗氧有机 水污染 物,氮、磷化合物等 ②来源:工业废水、生活废水、 实验室和医院废水 ①污染物:重金属盐、废塑料、 土壤污 染 工业废料、建筑垃圾 ①使土壤板结、硬化 ②破坏建筑物 ③影响动、植物生长 ④改变气候 ①污染饮用水、影响 人畜健康 ②影响植物生长 ③形成水华、赤潮, 影响水中生物生长

①对废水进行无害化处 理后排放 ②立法管理

①对垃圾进行回收和分 类处理,综合利用 ②控制各种污水排放

②来源: 生活垃圾、 工厂、 建筑、 ②水肥流失 化肥、农药、各种废水

[典题示例] 1.PM2.5 是指大气中直径小于或等于 2.5×10
-6

m 的颗粒物,它主要来自化石燃料的燃 )

烧(如机动车尾气、燃煤等)。下列有关说法正确的是( A.PM2.5 又称可入肺颗粒物,对人体健康无害 B.PM2.5 在空气中一定能产生丁达尔效应

C.开发利用新能源,实施“低碳经济”,可减少 PM2.5 的产生 D.PM2.5 中含有的铅、铬、砷等元素均为主族元素 解析:选 C PM2.5 粒子半径小,易附带有毒、有害物质,且在大气中停留时间长,因 而对人体健康有害,A 项错误;PM2.5 是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物,颗粒 物直径不一定在胶体粒子直径(1~100 nm)的范围内,因而在空气中不一定能产生丁达尔效 应,B 项错误;铅、砷等元素为主族元素,铬为副族元素,D 项错误。 2.(2012· 海南高考)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 解析:选 D SO2 及氮的氧化物是导致酸雨形成的主要物质,而 CO2 是造成温室效应的 主要物质,C 错误;CO2 无毒,不属于大气污染物;酸雨是 pH 小于 5.6 的降水。 命题点 2 绿色化学

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: ①采用无毒、无害的原料; ②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行; ③产品应该是环境友好的; ④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。 [典题示例] 1.下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是( )

A.海水提镁:用电解 MgCl2(熔融)产生的 Cl2 制取盐酸 B.工业制硫酸:提高尾气排放的烟囱高度 C.工业制胆矾:使用稀硫酸、双氧水溶解铜 D.火力发电:在燃煤中加入适量生石灰 解析:选 B A 项,用电解 MgCl2(熔融)产生的 Cl2 制取盐酸,实现有毒气体的利用,减 少污染,能体现“绿色化学”思想。B 项,工业制硫酸中提高排放尾气的烟囱高度,不能减 少尾气的排放,不能体现“绿色化学”思想。C 项,工业制胆矾采用稀硫酸、双氧水溶解铜, 不仅可以减少尾气排放,且提高了硫酸的利用率,能体现“绿色化学”思想。D 项,火力发 电时,在燃煤中加入适量生石灰,可以减少 SO2 的排放,能体现“绿色化学”思想。 2.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 C.H2 和 CO2

B.CO2 和 H2O D.CH3OH 和 H2

解析:选 A 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。 [考点达标层面] 1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)(2014· 海南高考)装饰材料释放的甲醛会造成污染。( (2)(2014· 海南高考)Na2S 可除去污水中的 Cu2 。(


)

)

(3)(2013· 浙 江 高 考 )

和 CO2 反 应 生 成 可 降 解 聚 合 物

,该反应符合绿色化学的原则。(

) )

(4)(2012· 江苏高考)改进汽车尾气净化技术,减少大气污染物的排放。( (5)(2011· 福建高考)CO2、CH4、N2 等均是造成温室效应的气体。( )

(6)(2011· 天津高考)使用无磷洗衣粉,可彻底解决水体富营养化问题。( (7)(2011· 福建高考)使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一。( 答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)√ ) )

)

2.(2015· 合肥二模)下列做法中有利于环境保护的是(

①使用无磷洗涤剂 ②垃圾分类处理 ③使用一次性木质筷子 ④使用清洁能源 ⑤使 用化肥、农药 ⑥使用无氟冰箱 A.①②④⑥ C.①②③④⑥ B.②④⑤⑥ D.②③④⑤⑥

解析:选 A ③使用一次性木质筷子,需要砍伐树木,影响环境;⑤过度使用化肥、农 药,易对环境造成污染。

以“海水中提取食盐、镁、溴的过程”为载体串联海水资源开发的知识

高考载体(2009· 天津高考 T9 改编)

海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐、镁和溴的过程如下:

[知识串联设计] (1)请列举三种海水淡化的方法:____________、____________、____________。 〖考查海水淡化的方法〗 (2)工业上电解精制后的食盐水可以制得烧碱、氢气和氯气,写出反应的化学方程式: ________________________________________________________________________。 〖考查氯碱工业原理〗
2+ 2+ (3)粗盐中含有 Ca2 、Mg2 、SO2 4 ,设计实验方案,如何精制食盐(除去 Ca 、Mg 、
+ + -

- SO2 4 )?________________________________________________________________________

________________________。〖考查离子的分离与提纯〗 (4) 步骤Ⅳ中加入生石灰发生反应的化学方程式 ( 或离子方程式 ) 为 ______________ 、 ____________。 〖考查化学方程式的书写〗 (5)灼烧氯化镁结晶水合物时为什么在 HCl 的气流中进行?_________________ 〖考查影响水解平衡的因素〗 (6)工业上能否用电解熔融 MgO 的方法冶炼镁?为什么?____________________ 〖考查金属的冶炼方法〗 (7)步骤Ⅰ中已获得 Br2,步骤Ⅱ中又将 Br2 还原为 Br ,其目的是__________________。 〖考查溴的提取方法〗 (8) 步 骤 Ⅱ 用 SO2 水 溶 液吸 收 Br2 , 吸 收 率 可 达 95% , 有 关 反 应 的 离 子方 程 式 为 ________________________________________________________________________, 由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是________________。 〖考查SO2的性质〗 答案:(1)蒸馏法 电渗析法 离子交换法 (2)2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)精制食盐水的过程为:
电解


(4)CaO+H2O===Ca(OH)2、Mg2 +2OH ===Mg(OH)2↓
+ -

(5)抑制 MgCl2 的水解

(6)不能;MgO 的熔点高、需消耗大量能源 (7)富集溴元素
+ - -

(8)Br2+SO2+2H2O===4H +SO2 4 +2Br

强酸对设备的严重腐蚀

1.(2015· 齐齐哈尔三模)化学已经渗透到人类生活的各个方面,下列说法正确的是( A.绿色化学的核心是对环境污染进行综合治理 B.烟、云、雾在阳光照射下可观察到丁达尔效应 C.“温室效应”、“酸雨”的形成都与氮氧化合物有关 D.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维,光导纤维遇强碱会“断路”

)

解析:选 B 绿色化学的核心指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污 染,A 项错;“温室效应”的形成与 CO2 有关,C 项错;制作光导纤维的原料是 SiO2,D 项 错。 2.下列说法中不正确的是( )

A.从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应 B.往淡水中加入 NaCl 等配成人造海水,可用于海产品的长途运输 C.赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的 D.海洋经济专属区的资源开发可获得 Fe、Co、K、Au、Mg、B 等金属 解析:选 D 由于海带中的碘是碘离子(I-),要从海带中提取碘单质(I2)必然会涉及元素 化合价的升降,所以一定涉及氧化还原反应,故 A 项正确;由于海产品适于在海水中生活, 所以往淡水中加入 NaCl 等配成人造海水,可用于海产品的长途运输,故 B 项正确;赤潮主 要是由生活污水和工农业生产的废水任意排放引起水中 N、P 含量增高,造成水域中的水体 富营养化,藻类大量生长,水中的含氧量减少而造成的,故 C 项正确;硼(B)是非金属元素, 故 D 项错误。 3.下表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是( )

环境问题 A B C D 臭氧空洞 酸雨 白色污染 水体富营养化

措施 限制氟氯烃类物质的生产量和消耗量 改变能源结构,减少二氧化硫和氮氧化物的排放量 回收利用废旧塑料,开发可降解塑料 禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥

解析:选 D 氟氯烃是造成臭氧空洞的主要原因;减少二氧化硫、氮氧化物的排放有利

于控制酸雨的产生;对废旧塑料回收利用及开发可降解塑料制品均有利于减少白色污染;禁 止施用氮肥不符合农业现状,故 D 项不科学。 4.溴、碘主要存在于海水中,有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中,我国 海带产量居世界第一,除供食用外,大量用于制碘。提取碘的途径如下所示: 干海带― ― →海带灰― ― →水溶液― ― →― ― →― ― →― →碘单质 下列有关叙述正确的是( )
焙烧 水 氧化 a b

A.碘元素在海水中也有游离态存在 B.在提取的过程中用的氧化剂可以是 H2O2 C.操作 a 是结晶或重结晶 D.b 是提纯操作,常用蒸馏或分馏 解析:选 B 碘在海水中只以化合态(I-)存在,没有游离态。操作 a 是萃取,操作 b 是 分液,然后才是蒸馏等操作来得到单质碘,A、C、D 项错误。 5.NaCl 是海水中含量最多的盐,除食用外,它还是海洋化学工业原料,下列以 NaCl 为原料的产品(或物质)是( )

①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸 A.全部 C.只有①②③⑤ B.只有①②③④ D.只有①②④⑤

解析:选 A 海水中得到 NaCl 以后,以 NaCl 为原料电解饱和食盐水可制取 NaOH、Cl2 和 H2, 并以它们为原料生产一系列化工产品, 称为氯碱工业。 化学方程式: 2NaCl+2H2O===== 2NaOH+Cl2↑+H2↑,2NaCl(熔融)=====2Na+Cl2↑,2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,Cl2 +H2=====2HCl。 6.二氧化碳捕获和封存技术(CCS)是当今化学的前沿技术,下面通过化学反应捕获 CO2 的反应中,原子利用率达到 100%的是( A.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 B.Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3 C.Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO D.2Mg+CO2=====2MgO+C 解析:选 B B 项中生成物只有一种,无副产物生成,原子利用率达 100%。 7.世界上 60%的镁是从海水中提取的,其提取步骤如下:①把贝壳制成生石灰;②向
点燃 点燃 电解 电解

)

海水中加入生石灰,过滤,洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤;④在氯化氢 热气流中加热晶体;⑤电解上述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是( A.向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净 B.上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型 C.在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度 D.步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法 解析:选 A 洗涤液中如果含有 Ca2+,滴加碳酸钠溶液会生成白色沉淀,所以可检验沉 淀是否洗涤干净,A 正确。提取镁的过程中涉及的反应主要有:CaCO3=====CaO+CO2↑、 CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2===CaCl2+Mg(OH)2↓、Mg(OH)2+2HCl===MgCl2 +2H2O、MgCl2· 6H2O=====MgCl2+6H2O↑、MgCl2(熔融)=====Mg+Cl2↑。上述反应中没 有置换反应,故 B 错误。在氯化氢热气流中干燥晶体是为了抑制 MgCl2 水解,故 C 错误。电 解 MgCl2 溶液将得到氢氧化镁,故 D 错误。 8.绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想,如减少污染,防止浪费等。下列符 合绿色化学实验的是( )
△ 电解 高温

)

A.用铜与浓硫酸反应制取 CuSO4,并用少量品红溶液吸收尾气 B.将 CO 还原 Fe2O3 后的尾气直接排入空气中 C.用 CCl4 进行萃取操作练习时,将溴水改成碘水 D.将 Zn 和稀硫酸制 H2 后的废液倒入水槽后,再清洗玻璃仪器 解析:选 C 品红溶液可以用来检验 SO2 气体,但不能用来吸收尾气,A 错误;CO 还

原 Fe2O3 后的尾气中含有少量 CO 气体,直接排放到空气中会造成污染,B 错误;溴易挥发, 而碘不易挥发,C 正确;锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境,D 错误。 9.工业上制备相关物质,涉及的反应原理及部分流程较为合理的是( A.制取镁:海水― ― ― →Mg(OH)2― ― →MgO― ― →Mg B.冶炼铝:铝土矿― ― ― ― ― ― →NaAlO2 ― ― → 无水 AlCl3― ― →Al C.制溴:浓缩海水― ― →Br2― ― →― ― → HBr(aq)― ― ― ― ― ― →Br2 吹出 2?再进一步操作 D.制碘:海带 ― ― → 海带灰― ― ― ― →― ― →I2(aq)― ― ― ― ― ― ― ― →I2 2?再进一步操作 解析:选 C A 项制取 Mg 应电解 MgCl2;B 项制取 Al 应电解 Al2O3;D 项热裂汽油与 I2 反应,应用 CCl4 或苯萃取。
O2,灼烧 H2O,浸取 Cl2 1?热裂汽油,萃取 Cl2 热空气 SO2吸收 1?Cl2 过量NaOH?aq? 过量HCl?aq? 电解 Ca?OH?2 高温 电解

)

10.海洋约占地球表面积的 71%,对其进行开发利用的部分流程如下图所示。下列说法 不正确的是( )

A.可用 BaCl2 溶液除去粗盐中的 SO2 4



B.从苦卤中提取 Br2 反应的离子方程式为:2Br +Cl2===2Cl +Br2 C.试剂 1 可以选用石灰乳 D.工业上电解熔融 Mg(OH)2 冶炼金属镁
- 钡离子和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀, 解析: 选 D 可用 BaCl2 溶液除去粗盐中的 SO2 4 ,





A 正确;工业上电解熔融 MgCl2 冶炼金属镁,D 错误。 11.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:在氧化室中 SO2 和 NO2 气体与水作用生成 H2SO4 和 NO。 清除室:NO+NO2===N2O3;N2O3+2H2SO4===2NOHSO4+H2O 分解室:4NOHSO4+O2+2H2O===4H2SO4+4NO2 回答下列问题: (1)物质①和②分别为(写化学式)__________________、______________________。 (2)写出氧化室中发生反应的化学方程式:_________________________________

________________________________________________________________________。 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)氧化室中 SO2 和 NO2 与水发生反应生成 H2SO4 和 NO,反应方程式为:NO2+SO2+ H2O===H2SO4+NO。 答案:Ⅰ.(1)N2、O2 (2)使氨气和污染的空气充分混合 (3)用作肥料 Ⅱ.(1)NO2 H2SO4 (2)NO2+SO2+H2O===H2SO4+NO 12.(2013· 上海高考)溴主要以 Br 形式存在于海水中,海水呈弱碱性。工业上制备 Br2 的操作步骤为: ①一定条件下,将 Cl2 通入浓缩的海水中,生成 Br2; ②利用热空气将 Br2 吹出,并用浓 Na2CO3 溶液吸收,生成 NaBr、NaBrO3 等; ③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。 完成下列填空: (1)Cl2 氧化 Br 应在________条件下进行,目的是为了避免________。 (2)Br2 可用热空气吹出,其原因是______________________________________。 (3)写出步骤③所发生的化学反应方程式: ________________________________________________________________________。 用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是____________________________________。 步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化, 主要是因为____________________________。 (4)为了除去工业 Br2 中微量的 Cl2,可向工业 Br2 中______________。

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