高中一輪復習化學第三章自然界中的元素

第三章自然界中的元素第一節(jié)碳的多樣性[教材基礎——自熱身]1．多種多樣的碳單質的性質和用途(1)碳元素的原子結構與存在碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族，原子結構示意圖為；在自然界中既有游離態(tài)的碳又有化合態(tài)的碳。(2)碳單質的多樣性①同素異形體由同一種元素組成的性質不同的單質。碳元素的同素異形體有金剛石、石墨、C60，氧元素的有O2和O3，磷元素的有紅磷和白磷。②碳的三種常見同素異形體的結構[注意]①碳單質的結構不同導致物理性質不同，但化學性質相似。②同素異形體之間的轉化是化學變化，但不是氧化還原反應。(3)碳的物理性質和用途(用短線連接起來)提示：①—c，②—a，③—d，④—b(4)碳單質的化學性質2．掌握碳的兩種氧化物的性質和用途(1)物理性質顏色狀態(tài)氣味密度溶解性毒性CO無色氣體無味與空氣相當不溶于水有毒CO2無色氣體無味ρCO2＞ρ空氣微溶于水無毒(2)化學性質(寫出有關的化學方程式)(3)實驗室制取CO2的原理CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O。(4)用途①CO用于煉鋼、煉鐵的還原劑。②CO2用于制飲料、碳酸鹽，作制冷劑。[知能深化——掃盲點]CO2與堿反應產物的定量判斷CO2通入NaOH、Ca(OH)2等強堿溶液的反應與CO2氣體的通入量有關，當CO2通入少量時生成碳酸鹽，當CO2通入過量時生成碳酸氫鹽；當CO2的通入量介于兩者之間時，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時一定要注意CO2與堿之間量的關系。以CO2與NaOH溶液反應為例：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH=NaHCO3當n(OH－)∶n(CO2)的值不同時產物如下：[對點練]標準狀況下，將3.36LCO2氣體通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反應后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))與c(HCOeq\o\al(－,3))的比值為(不考慮COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1D．1∶3解析：選Bn(CO2)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，eq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.200mol,0.150mol)＝eq\f(4,3)，即1<eq\f(nNaOH,nCO2)<2，產物為Na2CO3、NaHCO3，設其物質的量分別為x、y，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))，所以eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)。[題點全練——過高考]題點一碳元素單質及其化合物間的轉化關系1．甲氣體可發(fā)生如下變化：甲氣體eq\o(→,\s\up7(通過灼熱的炭層))乙氣體eq\o(→,\s\up7(通過灼熱的炭層))丙氣體eq\o(→,\s\up7(通過灼熱的CuO))乙氣體eq\o(→,\s\up7(通過澄清石灰水))丁固體。則甲、乙、丙、丁分別為()A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：選C以丙氣體為突破口，丙通過灼熱的CuO后，生成的乙氣體可與澄清石灰水反應生成固體，說明乙是CO2，則反推丙是CO，則甲是O2，丁是CaCO3。題點二碳的氧化物的性質2．如何解決好碳排放問題是關系到人類可持續(xù)發(fā)展的重大課題之一。目前，采用較多的方法是對二氧化碳進行捕集封存和富集再利用。下列與二氧化碳有關的敘述正確的是()A．CO2是形成酸雨的主要物質B．CO2導致溫室效應，是一種大氣污染物C．CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)ΔH>0，高溫有利于該反應自發(fā)進行D．實驗室常用大理石與稀鹽酸或稀硫酸反應制取二氧化碳解析：選C硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物質，A項敘述錯誤；CO2不屬于大氣污染物，B項敘述錯誤；CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)為熵增的吸熱反應，當ΔG＝ΔH－TΔS<0時，反應能自發(fā)進行，故高溫有利于該反應自發(fā)進行，C項敘述正確；實驗室不能用稀硫酸與大理石反應制取二氧化碳，因為生成的硫酸鈣微溶，附著在大理石的表面阻止反應的進行，D項敘述錯誤。3．用四種溶液進行實驗，下表中“操作及現(xiàn)象”與“溶液”對應關系錯誤的是()選項操作及現(xiàn)象溶液A通入CO2，溶液變渾濁飽和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通CO2至過量，渾濁消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液變渾濁，再加入品紅溶液，紅色退去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液變渾濁，繼續(xù)通入CO2至過量，渾濁消失，再加入足量NaOH溶液，又變渾濁澄清石灰水解析：選B由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，因而會析出NaHCO3晶體，A項正確；B項，CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，H2SiO3與CO2不反應，渾濁不會消失；C項，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液變渾濁后加入品紅溶液，被HClO氧化退色；D項，首先CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，繼續(xù)通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，則2NaOH＋Ca(HCO3)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又變渾濁。4．含8.0gNaOH的溶液中通入一定量CO2后，將得到的溶液低溫小心蒸干，稱得無水物9.3g，則該無水物中一定含有的物質是()A．Na2CO3 B．NaHCO3C．Na2CO3和NaHCO3 D．NaOH和Na2CO3解析：選D8.0gNaOH若全部反應生成Na2CO3，其質量為10.6g；若全部反應生成NaHCO3，其質量為16.8g，所以該無水物中一定含有的物質為NaOH和Na2CO3。5．將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質的量(n)和通入CO2體積(V)的關系正確的是()解析：選D向KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中通入CO2，二氧化碳先和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，沉淀量逐漸增加，當氫氧化鈣消耗完時，沉淀量最大，繼續(xù)通入二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鉀反應生成碳酸鉀，沉淀量不變，當氫氧化鉀完全反應后，繼續(xù)通入二氧化碳，二氧化碳和碳酸鉀反應生成碳酸氫鉀，再通入二氧化碳，二氧化碳和碳酸鈣、水反應生成可溶性的碳酸氫鈣，碳酸鈣的量逐漸減少直至完全消失。6．為檢驗二氧化碳氣體中是否混有一氧化碳，某課外興趣小組的同學設計了如下圖所示的實驗裝置。根據裝置回答問題：(1)A裝置的作用是____________。(2)實驗后怎樣處理尾氣________，發(fā)生反應的化學方程式為______________。(3)若實驗時觀察到_______________________________________________________________________________________________________________________________，則證明原氣體中一定含有一氧化碳。解析：(1)除去混合氣體的CO2時，可先將混合氣體通入盛有濃NaOH溶液的洗氣瓶中，故A裝置的作用是吸收CO2，以排除對下面實驗的干擾。(2)CO有毒，故將CO點燃生成CO2才能排放到空氣中。(3)CO還原CuO的實驗現(xiàn)象是黑色粉末變成紅色，故利用這一現(xiàn)象來證明原氣體中一定含有CO。答案：(1)吸收CO2(2)點燃2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2(3)B中無明顯現(xiàn)象，裝置C中黑色粉末變成光亮的紅色，D中澄清石灰水變渾濁[教材基礎——自熱身]1．Na2CO3與NaHCO3性質的比較Na2CO3NaHCO3俗名純堿、蘇打小蘇打顏色狀態(tài)白色粉末白色晶體溶解性易溶于水易溶于水(溶解度比Na2CO3小)水解COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－與鹽酸反應COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑與NaOH反應不反應HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O與足量Ca(OH)2反應Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O與BaCl2反應COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓不反應與CO2反應COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)不反應熱穩(wěn)定性較穩(wěn)定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O相互轉化Na2CO3eq\o(,\s\up7(①CO2＋H2O；②適量H＋),\s\do5(①固體加熱；②適量OH－))NaHCO32.Na2CO3、NaHCO3的用途(1)Na2CO3是一種非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗滌劑、造紙、紡織、石油、冶金、食品等工業(yè)中有著廣泛的應用。(2)NaHCO3是焙制糕點所用的發(fā)酵粉的主要成分之一；在醫(yī)療上，它是治療胃酸過多的一種藥劑。[知能深化——掃盲點]eq\a\vs4\al(提能點一Na2CO3、NaHCO3的鑒別)(1)利用熱穩(wěn)定性不同(2)利用和酸反應生成氣體的速率不同(相同條件下)(3)利用陰離子不同(4)利用溶液的酸堿性不同[對點練]1．現(xiàn)有兩瓶失去標簽的同濃度的Na2CO3和NaHCO3無色溶液，請?zhí)岢龊啽愕蔫b別方法，其中不合理的是()①用干燥的pH試紙檢驗，pH大的是Na2CO3②取同量的溶液于兩支試管中，各滴入酚酞溶液，紅色較深的是Na2CO3③取同量的溶液于兩支試管中，加熱，有氣泡產生的是NaHCO3④取同量的溶液于兩支試管中，逐滴加入稀鹽酸，開始就有氣體放出的是NaHCO3⑤取同量的溶液于兩支試管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3⑥取同量的溶液于兩支試管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3A．①② B．③⑥C．④⑤ D．②⑤解析：選B①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈堿性，同溫度相同物質的量濃度兩溶液，Na2CO3水解程度大于NaHCO3，前者溶液中c(OH－)大，pH大，正確；②因Na2CO3溶液中c(OH－)大，分別滴加酚酞溶液，紅色較深的是Na2CO3溶液，正確；③取同量的溶液于兩支試管中，加熱，均沒有氣體生成，錯誤；④同濃度的兩溶液中，分別逐滴加入稀鹽酸，NaHCO3開始就有氣體放出，正確；⑤向同濃度的兩溶液中分別滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3，正確；⑥二者均與Ba(OH)2溶液反應，生成白色沉淀，不能鑒別二者，錯誤。eq\a\vs4\al(提能點二Na2CO3的工業(yè)制備——侯氏制堿法)(1)制備原理把二氧化碳通入氨的氯化鈉飽和溶液中，使溶解度較小的碳酸氫鈉從溶液中析出；過濾得到碳酸氫鈉晶體，碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉。(2)反應的化學方程式①生成NaHCO3：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。②生成Na2CO3：2NaHCO3△,Na2CO3＋CO2↑＋H2O。提能點(三)Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物與鹽酸反應的4類圖像(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系(如圖所示)。圖像特點Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等反應原理(用離子方程式表示)Oa段：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系(如圖所示)。圖像特點從O點開始即產生CO2氣體反應原理HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系(如圖所示，設Na2CO3、NaHCO3的物質的量之比為m∶n＝1∶1，其他比例時的圖像略)。圖像特點Oa段消耗鹽酸的體積小于ab段消耗鹽酸的體積反應原理Oa段：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系(如圖所示，設NaOH、Na2CO3的物質的量之比x∶y＝1∶1，其他比例時的圖像略)。圖像特點Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積反應原理Oa段：H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑[對點練]2．向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2氣體，充分反應后，再向所得溶液中逐滴加入0.2mol·L－1的鹽酸，產生CO2的體積與所加鹽酸體積之間關系如圖所示。下列判斷正確的是()A．原NaOH溶液的濃度為0.2mol·L－1B．通入CO2在標準狀況下的體積為448mLC．所得溶液的溶質成分的物質的量之比為n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶3D．所得溶液的溶質成分的物質的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶1解析：選A當向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2氣體時，反應有兩種可能情況：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2=NaHCO3，再加入鹽酸100mL時，無論溶液中溶質是NaOH、NaHCO3還是Na2CO3，最終都會生成NaCl，因n(Na＋)＝n(Cl－)，所以n(NaOH)＝n(HCl)＝0.02mol，NaOH和鹽酸的體積相同，那么濃度也相同，即原NaOH溶液的濃度為0.2mol·L－1，A項正確；鹽酸由25mL滴至100mL時，發(fā)生的反應為NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O，消耗鹽酸0.015mol，生成CO20.015mol，即通入CO2在標準狀況下的體積為336mL，B項錯誤；設所得溶液中的Na2CO3為xmol，NaHCO3為ymol，根據原子守恒：2xmol＋ymol＝0.02mol，xmol＋ymol＝0.015mol，解得x＝0.005，y＝0.01，所得溶液的溶質成分的物質的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝2∶1，C、D項錯誤。[題點全練——過高考]題點一Na2CO3、NaHCO3的性質與應用1．下列說法正確的是()A．用試管加熱碳酸氫鈉固體時，使試管口豎直向上B．蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一C．用熱的燒堿溶液洗去油污，是因為Na2CO3可直接與油污反應D．NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液：HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋OH－=BaCO3↓＋H2O解析：選DA項，試管口應略向下傾斜，避免生成的水蒸氣遇冷凝結、回流到試管底部使試管炸裂，錯誤；B項，面包發(fā)酵粉的主要成分之一是小蘇打，錯誤；C項，燒堿是NaOH而不是Na2CO3，錯誤。2．(2018·石家莊辛集中學模擬)下列關于Na2CO3和NaHCO3的比較中，說法不正確的是()A．NaHCO3固體受熱容易分解，而Na2CO3固體受熱不容易分解B．等物質的量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量的鹽酸反應，前者消耗鹽酸的物質的量比后者多C．向等體積等物質的量濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液分別滴加2滴酚酞溶液，前者顏色比后者深D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分別與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式相同解析：選DNa2CO3溶液和NaHCO3溶液分別與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式不相同，Na2CO3與Ba(OH)2溶液：COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓，NaHCO3與Ba(OH)2溶液反應，當NaHCO3少量時：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ba2＋=BaCO3↓＋H2O；當NaHCO3過量時：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。題點二Na2CO3、NaHCO3的鑒別和除雜3．(2018·長沙長郡中學月考)為除去括號內的雜質，所選用的試劑或方法不正確的是()A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，選用適量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，應通入過量的CO2氣體C．Na2O2粉末(Na2O)，將混合物在氧氣中加熱D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入適量Ba(OH)2溶液，過濾解析：選DBa(OH)2與Na2CO3和Na2SO4均發(fā)生化學反應生成白色沉淀，不符合除雜的要求。4．純堿和小蘇打都是白色固體，在日常生活中都可以找到。若要在家中將它們區(qū)分開來，下面的方法中可行的是()A．在水杯中各盛相同質量的樣品，分別加入等體積的白醋，觀察反應的劇烈程度B．分別用干凈鐵絲蘸取樣品在煤氣爐的火焰上灼燒，觀察火焰顏色C．將樣品溶解，分別加入澄清石灰水，觀察是否有白色沉淀D．分別放在炒鍋中加熱，觀察是否有殘留物解析：選A碳酸鈉與酸反應分步進行，首先反應產生碳酸氫鈉和氯化鈉，然后是碳酸氫鈉與酸反應產生氯化鈉、二氧化碳和水，產生氣體，而碳酸氫鈉中加入酸馬上放出氣體，所以根據反應放出氣體的快慢就可迅速得到判斷，A正確；純堿和小蘇打都是鈉鹽，焰色反應火焰都為黃色，所以無法區(qū)別二者，B錯誤；二者都能與氫氧化鈣溶液發(fā)生反應產生碳酸鈣白色沉淀，無法區(qū)別它們，C錯誤；碳酸鈉穩(wěn)定，受熱不分解，碳酸氫鈉不穩(wěn)定受熱分解產生碳酸鈉、二氧化碳和水，也有固體殘留物，所以無法區(qū)分二者，D錯誤。題點三Na2CO3、NaHCO3與酸反應的定量關系5．將0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L－1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系的是()解析：選C向NaOH與Na2CO3的混合溶液中滴加鹽酸，鹽酸首先與NaOH反應，然后與Na2CO3反應轉化為NaHCO3：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，之后與HCOeq\o\al(－,3)反應生成CO2，因n(OH－)＝n(COeq\o\al(2－,3))＝0.01mol，故加入0.02molHCl后開始有氣體生成。結合各種物質的量分析圖像可知，選項C符合題意。6．(2018·岳陽模擬)分別取等物質的量濃度的氫氧化鈉溶液各100mL，再通入一定量的CO2，隨后分別各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol·L－1的鹽酸，在標準狀況下產生CO2的體積(y軸)與所加入鹽酸的體積(x軸)的關系如下圖(分A、B兩種情況)：(1)在A情況下，溶質是__________________(填化學式)，其物質的量之比為________。(2)在B情況下，溶質是__________________(填化學式)，其物質的量之比為________。(3)原氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為__________________________________。解析：(1)CO2與NaOH溶液反應后，其溶質可能為NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；A中，x＝100時開始生成CO2，x＝150時反應完全，溶質為Na2CO3與NaOH，且n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝1∶1。(2)B圖像中，開始無CO2生成，含有Na2CO3，至無氣體放出時消耗鹽酸150mL－50mL＝100mL，是50mL的2倍，則含有NaHCO3，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。(3)當加入150mL鹽酸時，恰好完全反應，此時溶液中溶質為NaCl。據物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2mol·L－1×0.15L＝0.03mol，所以c(NaOH)＝eq\f(0.03mol,0.02L)＝1.5mol·L－1。答案：(1)NaOH、Na2CO31∶1(2)Na2CO3、NaHCO31∶1(3)1.5mol·L－1eq\a\vs4\al([課時達標檢測])[課堂真題集訓——明考向]1．判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)(2017·天津高考)用石灰、碳酸鈉等堿性物質處理廢水中的酸()(2)(2017·天津高考)為了除去NaHCO3固體中的Na2CO3，將固體加熱至恒重()(3)(2016·全國卷Ⅱ)燃料燃燒產物CO2是溫室氣體之一()(4)(2016·四川高考)將某溶液與稀鹽酸反應產生的氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明該溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)()(5)(2016·四川高考)標準狀況下，5.6LCO2氣體中含有氧原子數為0.5NA()(6)(2016·海南高考)將澄清石灰水滴入某溶液證明其中存在COeq\o\al(2－,3)()(7)(2015·全國卷Ⅱ)1L0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)離子數之和為0.1NA()(8)(2015·全國卷Ⅱ)將稀鹽酸滴入碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液，立即產生氣泡()(9)(2015·江蘇高考)元素碳的單質只存在金剛石和石墨兩種同素異形體()(10)(2014·全國卷Ⅱ)碳酸氫鈉受熱分解實驗如圖所示()(11)(2014·全國卷Ⅱ)用熱堿水清除炊具上殘留的油污，沒有發(fā)生化學反應()(12)(2014·全國卷Ⅱ)用活性炭去除冰箱中的異味，沒有發(fā)生化學反應()(13)(2014·全國卷Ⅱ)利用如圖裝置除去CO氣體中的CO2氣體()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)×(10)×(11)×(12)√(13)×2．(2016·江蘇高考)大氣中CO2含量的增加會加劇“溫室效應”。下列活動會導致大氣中CO2含量增加的是()A．燃燒煤炭供熱 B．利用風力發(fā)電C．增加植被面積 D．節(jié)約用水用電解析：選A燃燒煤炭供熱會產生CO2，A正確；利用風力發(fā)電不會產生CO2，B錯誤；增加植被面積，會增加植物的光合作用，減少大氣中CO2的含量，C錯誤；節(jié)水節(jié)電不會增加CO2的排放，D錯誤。3．(2013·江蘇高考)甲、乙、丙、丁四種物質中，甲、乙、丙均含有相同的某種元素，它們之間具有如下轉化關系：甲eq\o(→,\s\up7(丁),\s\do5())乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(甲))丙。下列有關物質的推斷不正確的是()A．若甲為焦炭，則丁可能是O2B．若甲為SO2，則丁可能是氨水C．若甲為Fe，則丁可能是鹽酸D．若甲為NaOH溶液，則丁可能是CO2解析：選CA項正確，所發(fā)生的反應為：2C＋O2(不足)eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO。B項正確，所發(fā)生的反應為：SO2(過量)＋NH3·H2O=NH4HSO3，NH4HSO3＋NH3·H2O=(NH4)2SO3＋H2O，(NH4)2SO3＋H2O＋SO2=2NH4HSO3。C項中，若甲為Fe，丁為鹽酸，則乙為FeCl2，F(xiàn)eCl2與鹽酸不反應，故C錯誤。D項正確，所發(fā)生的反應為：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3，NaOH＋NaHCO3=Na2CO3＋H2O。4．(2015·全國卷Ⅰ改編)草酸晶體受熱分解產物中含有CO和CO2氣體，為驗證氣體中含有CO氣體，可用下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗：(1)該實驗方案設計的裝置中，按氣體流向依次連接的合理順序為________________。(2)能證明混合氣體中有CO的實驗現(xiàn)象是__________________________________________________________________________________________________________。(3)若不用F裝置，則多余的CO氣體將如何處理？___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)要驗證草酸晶體分解產物中含有CO，只能通過檢驗CO與CuO反應的產物CO2的存在來達到這一目的。因為草酸晶體的分解產物本身含有CO2，會對CO的檢驗造成干擾，所以在檢驗CO前應將分解產物中的CO2除盡，可選用C裝置來除去CO2，A裝置用來檢驗CO2是否除盡。將除去CO2的氣體通過盛有無水氯化鈣的裝置D干燥，然后通過盛有CuO的裝置E，CuO將CO氧化為CO2，再將氣體通過盛有澄清石灰水的A裝置，用來檢驗CO2的存在。因CO有毒，最后可將尾氣通過排水法收集。(2)若前一個裝置A中澄清石灰水不變渾濁，說明草酸晶體分解的產物CO2已除盡；E中黑色CuO變紅，同時其后的裝置A中澄清石灰水變渾濁，說明草酸晶體分解產物中含有CO。(3)F裝置的作用是收集CO氣體，以防污染環(huán)境，更換的方法是將氣體先通入C裝置除去CO2氣體后，將CO點燃。答案：(1)C→A→D→E→A→F(2)E中黑色粉末變?yōu)榧t色；前一個A中澄清石灰水無明顯現(xiàn)象，后一個A中澄清石灰水變渾濁(3)先通入C裝置除去CO2氣體后，再將剩余的氣體點燃[課下能力測評——查缺漏]1．(2018·棗莊模擬)下列關于碳和碳的化合物的說法不正確的是()A．過多CO2排放會導致“溫室效應”，應提倡“低碳生活”B．一氧化碳易與血液中的血紅蛋白結合C．金剛石和石墨都是碳單質，但原子排列方式不同，物理性質也不同D．鍋爐中水垢的主要成分為CaCO3和MgCO3解析：選D鍋爐中水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，D項錯誤。2．碳元素單質及其化合物與人們的生活密切相關，某同學對其認識不正確的是()A．碳酸氫鈉常用于治療胃酸過多癥B．熱的純堿可去除油污C．發(fā)酵粉中主要含有碳酸氫鈉，能使焙制出的糕點疏松多孔D．C60可用于制作切削工具解析：選D用于制作切削工具的是硬度大的金剛石，C60可用作新型催化劑或催化劑的載體，D項錯誤。3．比較歸納是化學學習常用的方法。對C、CH4和CO三種物質的轉化關系：①C→CO2；②CH4→CO2；③CO→CO2，比較歸納正確的是()A．三種轉化發(fā)生的都是化合反應B．三種物質都只能跟氧氣發(fā)生反應轉化為CO2C．三種物質都能在點燃的條件下轉化為CO2D．三種轉化中所有的生成物在常溫下都是氣體解析：選CC與CO都可以通過化合反應轉化為二氧化碳，而CH4在氧氣中燃燒生成二氧化碳和水，不屬于化合反應，故A不正確；C與CO除可通過與氧氣反應轉化為二氧化碳外，還可與金屬氧化物發(fā)生氧化還原反應轉化為二氧化碳，故B不正確；三種物質C、CO、CH4都具有可燃性，點燃時都能生成二氧化碳，故C正確；C與CO都可與金屬氧化物發(fā)生氧化還原反應轉化為二氧化碳，同時生成固體金屬單質，甲烷燃燒生成二氧化碳和常溫下為液體的水，故D不正確。4．(2018·淮北模擬)某氣體由常見的一種或多種氣體組成，經測定其中只含有碳、氧兩種元素，碳、氧元素的質量比為3∶8，則關于該氣體的說法正確的是()A．該氣體一定是純凈物B．該氣體一定是CO、CO2的混合物C．該氣體中所含的物質最多只有2種D．該氣體可能含有3種成分解析：選D根據題意可知，碳、氧兩種元素組成的氣體可能為氧氣、臭氧、一氧化碳、二氧化碳。其中氧氣、臭氧中不含碳元素，即可理解為碳、氧元素質量比為0。碳、氧元素的質量比為3∶8，則C原子與O原子個數之比為1∶2，CO中C原子與O原子個數之比為1∶1，CO2中C原子與O原子個數之比為1∶2，故該氣體中可能只含有CO2，若含有CO，另外組分的平均C原子與O原子個數比應小于1∶2，A、B項錯誤，該氣體可能為CO2、CO、O2三種氣體混合，C項錯誤，D項正確。5．(2018·棗莊模擬)CO2通入BaCl2溶液中并不產生沉淀，在如圖右側的Y形管中放置合適的藥品，進行合理操作，在BaCl2溶液中可以看到白色沉淀。右側Y形管中放置的藥品是()A．CaO和濃氨水 B．Cu和濃硝酸C．Na2SO3和較濃硫酸 D．KMnO4溶液和濃鹽酸解析：選A由圖可知，右側Y型管中應能生成堿性氣體，CaO和濃氨水加熱生成氨氣，通入BaCl2溶液和CO2反應生成COeq\o\al(2－,3)，與Ba2＋結合生成BaCO3沉淀。6．為精確測定工業(yè)純堿中碳酸鈉的質量分數(含少量NaCl)，準確稱量W0g樣品進行實驗，下列實驗方法所對應的實驗方案和測量數據最合理(除W0外)的是()選項實驗方法實驗方案測量數據A滴定法將樣品配成100mL溶液，取10mL，加入甲基橙，用標準鹽酸滴定消耗鹽酸的體積B量氣法將樣品與鹽酸反應，生成的氣體全部被堿石灰吸收堿石灰增重的質量C重量法樣品放入燒瓶中，置于天平上，加入足量鹽酸減輕的質量D量氣法將樣品與鹽酸反應，氣體通過排水量氣裝置量氣排水體積解析：選AA項，用甲基橙作指示劑，發(fā)生反應Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑，根據消耗HCl的物質的量可確定Na2CO3的含量，正確；B項，CO2中含有水蒸氣，導致結果偏大，錯誤；C項，CO2揮發(fā)帶出水蒸氣，導致結果偏大，錯誤；D項，CO2能溶于水，不能用排水法收集，可用排飽和NaHCO3溶液的方法收集，錯誤。7.如圖所示，甲、乙、丙、丁分別代表Na2CO3、NaOH、NaHCO3、CO2四種物質，a、b、c、d、e、f分別表示兩種物質間的轉化關系。對于圖中兩種物質間的轉化，通過一步反應就能實現(xiàn)的有()A．只有a、b、c、d B．只有b、c、d、eC．只有c、d、e、f D．a、b、c、d、e、f解析：選Da反應可以是Na2CO3與Ba(OH)2的反應；向NaOH溶液中通入過量的CO2，可以實現(xiàn)反應b；NaHCO3與酸反應可以生成CO2，c反應能夠實現(xiàn)；CO2與NaOH反應可以生成Na2CO3，d反應能夠實現(xiàn)；Na2CO3溶液中通入CO2能夠實現(xiàn)反應e；NaHCO3受熱分解或與NaOH反應，能夠實現(xiàn)反應f。8.(2018·淄博模擬)W、X、Y、Z都是中學化學中的常見物質，其中W、X、Y均含有同一種元素，W是一種強堿，Y為廚房中的用品，在—定條件下相互轉化關系如圖(部分反應中的水已略去)。下列有關X、Y的說法正確的是()A．可以用BaCl2或CaCl2稀溶液或Ba(OH)2稀溶液鑒別X、Y兩種溶液B．分別取等質量的X、Y兩種固體與等體積、等濃度的鹽酸反應，產生氣體的速率一樣C．取agX、Y的混合物充分加熱，固體質量減重bg，由此可計算出混合物中X的質量分數D．取agX、Y的混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被堿石灰完全吸收，增重bg，由此可計算出混合物中X的質量分數解析：選CW是一種強堿，Y為廚房中的用品，結合題圖可知W為NaOH，Y為NaHCO3，X為Na2CO3，Z為CO2。A項，可以用BaCl2或CaCl2稀溶液鑒別NaHCO3、Na2CO3兩種溶液，但不能用Ba(OH)2稀溶液鑒別，錯誤；B項，NaHCO3、Na2CO3兩種固體與等體積、等濃度的鹽酸反應，NaHCO3產生氣體的速率要快一些，錯誤；C項，利用固體質量的差值，可根據NaHCO3分解的化學方程式計算出NaHCO3的質量，從而計算出Na2CO3的質量分數，正確；D項，增重的bg氣體的質量不全是CO2的質量，還有H2O的質量，所以不能測定Na2CO3的質量分數，錯誤。9．(2018·哈爾濱模擬)將一定體積的CO2通入VLNaOH溶液中，已知NaOH無剩余。若在反應后的溶液中加入足量澄清石灰水，得到ag沉淀；若在反應后的溶液中加入足量CaCl2溶液，得到bg沉淀，則下列說法正確的是()A．參加反應的CO2的體積為0.224aLB．用上述數據不能確定NaOH溶液的物質的量濃度C．若a＝b，則CO2與NaOH溶液反應的產物鹽只有Na2CO3D．b可能等于a、小于a或大于a解析：選Ca、b的關系不確定，無法計算參加反應的CO2的體積，A錯誤；若NaOH完全反應，則產物可以是碳酸鈉、碳酸氫鈉或者是兩者的混合物，由于氯化鈣不與碳酸氫鈉反應，所以當a＝b時，則CO2與NaOH溶液反應的產物鹽只有碳酸鈉，當b為0時，則CO2與NaOH溶液反應的產物鹽只有碳酸氫鈉，當a>b>0時，則CO2與NaOH溶液反應的產物鹽為兩者的混合物，所以C正確，D錯誤；若a＝b，由Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl,2NaCl～2NaOH可計算出NaOH的物質的量，溶液的體積已知，則可計算其濃度，B項錯誤。10.將足量的CO2不斷通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質的量與所通入CO2的體積關系如圖所示。下列關于整個反應過程中的敘述不正確的是()A．Oa段反應的化學方程式是Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2OB．ab段與cd段所發(fā)生的反應相同C．de段沉淀減少是由于BaCO3固體的消失D．bc段反應的離子方程式是2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2O＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)解析：選BCO2優(yōu)先與Ba(OH)2反應(圖像中Oa段)，然后與KOH反應(圖像中ab段)，接著與KAlO2反應(圖像中bc段)，再與K2CO3反應(圖像中cd段)，最后與BaCO3反應(圖像中de段)。11．向某NaOH溶液中通入CO2氣體后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的組成也不同。若向M中逐滴加入鹽酸，產生的氣體體積V(CO2)與加入鹽酸的體積V(HCl)的關系有下列圖示四種情況，且(2)(3)(4)圖中分別有OA<AB，OA＝AB，OA>AB，則下列分析與判斷不正確的是()A．M中只有一種溶質的有(1)和(3)B．M中有兩種溶質的有(2)和(4)C．(2)圖顯示M中c(NaHCO3)<c(Na2CO3)D．(4)圖顯示M中的溶質為NaOH和Na2CO3解析：選C發(fā)生的反應為NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，Na2CO3＋HCl=NaCl＋NaHCO3，NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O，由方程式可知Na2CO3轉化為NaHCO3消耗鹽酸與NaHCO3反應消耗鹽酸體積相等。A項，圖(1)中加入鹽酸即有CO2生成，說明溶質只有一種，為NaHCO3，圖(3)中OA＝AB，說明溶質只有Na2CO3，正確；圖(2)中OA<AB，說明含有Na2CO3和NaHCO3兩種溶質，圖(4)中OA>AB，說明含有NaOH和Na2CO3兩種溶質，B、D項正確；C項，圖(2)中OA<AB，說明含有Na2CO3和NaHCO3兩種溶質，當AB<2OA時，M中c(NaHCO3)<c(Na2CO3)，當AB>2OA時，M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)，錯誤。12．某校化學課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實驗，如圖所示。(1)只根據圖Ⅰ所示實驗，不能夠達到實驗目的的原因是________________________________________________________________________。(2)圖Ⅱ、Ⅲ所示實驗均能鑒別這兩種物質，其反應的化學方程式為________________________________________________________________________。(3)若用實驗Ⅱ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是(填化學式)________________________________________________________________________。解析：(1)NaHCO3、Na2CO3都與鹽酸反應放出CO2，不能達到目的。(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3受熱易分解的性質進行鑒別。(3)試管B中裝入碳酸氫鈉，試管A中裝入碳酸鈉，這樣直接加熱的碳酸鈉溫度高，不分解，不能使澄清石灰水變渾濁，而間接加熱的碳酸氫鈉分解，使澄清石灰水變渾濁，表明了碳酸氫鈉受熱易分解。答案：(1)無論是Na2CO3還是NaHCO3均可以與鹽酸反應產生CO2，兩者的反應現(xiàn)象相同，故達不到鑒別目的(2)2NaHCO3△,Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O(3)NaHCO313．我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻。以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得NaHCO3，進而生產出純堿。有關反應的化學方程式為NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(1)利用上述反應原理，設計如下圖所示裝置，制取碳酸氫鈉晶體，B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，C燒杯中盛有冰水，D中裝有蘸稀硫酸的脫脂棉，圖中夾持裝置已略去。制取碳酸氫鈉晶體可供選用的藥品有：a．石灰石b．生石灰c．6mol·L－1鹽酸d．稀鹽酸e．濃氨水f．飽和氯化鈉溶液①A中制備氣體時，所需藥品是____________(填字母)；②B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，其作用是____________________________________________________________________________________________________________；③在實驗過程中，向C中依次通入足量的NH3、CO2(氨堿法)，而不先通CO2再通NH3的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________；④E裝置向C中通氣的導管不能插入液面下的原因是________________________________________________________________________。(2)該小組同學為了測定C中所得晶體碳酸氫鈉的純度(假設晶體中不含碳酸鹽雜質)，將晶體充分干燥后，稱量質量為wg。再將晶體加熱到質量不再變化時，稱量所得粉末質量為mg。然后進行如圖所示實驗：①在操作Ⅱ中，為了判斷加入氯化鈣溶液是否過量，其中正確的是________(填字母)；a．在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中繼續(xù)加入少量氯化鈣溶液b．在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中再加入少量碳酸鈉溶液c．在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，取上層清液再加入少量碳酸鈉溶液②操作Ⅲ的方法為______________、________________、________________；③所得晶體中碳酸氫鈉的純度為________________________________________。解析：(1)①制取CO2是用石灰石和鹽酸在燒瓶中發(fā)生反應產生的，由于CO2在水中溶解度不大，所以導氣管要伸入到液面以下，而制取氨氣是將e濃氨水滴入到盛有b生石灰的燒瓶中反應制取的，氨氣在水中非常容易溶解，所以導氣管要在液面以上，根據在C中導氣管的長短可知：在A中制備CO2氣體，所需藥品是ac；②用鹽酸制取CO2氣體時，由于鹽酸有揮發(fā)性，所以其中含有雜質HCl，在B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，其作用就是除去CO2中的雜質HCl；③CO2在水中的溶解度小，產生的HCOeq\o\al(－,3)的濃度也就小，不容易形成NaHCO3的飽和溶液，所以難形成沉淀，因此在實驗過程中，向C中先通入NH3使溶液呈堿性，能吸收大量CO2氣體產生較高濃度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶體；④E裝置向C中通氣的導管不能插入液面下是為了防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生。(2)①在操作Ⅱ中，為了判斷加入氯化鈣溶液是否過量，其中正確的是a。在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中繼續(xù)加入少量氯化鈣溶液，若不出現(xiàn)白色沉淀，就證明氯化鈣溶液過量，若產生白色沉淀，就證明氯化鈣溶液不足量。因此選項是a；②操作Ⅲ的方法是過濾、洗滌、干燥；③方法一、2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，根據方程式可知2×84g＝168gNaHCO3完全分解，會產生106gNa2CO3，固體質量會減輕2×84g－106g＝62g；現(xiàn)在固體質量減輕(w－m)g，所以其中含有的NaHCO3的質量是[2×84(w－m)÷62]g＝eq\f(84w－m,31g)，所以所得晶體中碳酸氫鈉的純度為eq\f(84w－m,31w)；方法二、2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl。根據方程式可得關系式：2NaHCO3～Na2CO3～CaCO3；若含有168gNaHCO3，發(fā)生反應會產生CaCO3沉淀100g，現(xiàn)在產生沉淀ng，所以原固體中含有NaHCO3的質量是(168n÷100)g，所以NaHCO3的質量分數是[(168n÷100)g÷wg]×100%＝eq\f(42n,25w)×100%。答案：(1)①ac②除去CO2中的HCl③由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食鹽水呈堿性，能夠吸收大量CO2氣體，產生較高濃度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶體④防倒吸(2)①a②過濾洗滌干燥③eq\f(42n,25w)×100%eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(84w－m,31w)))14．燒堿、純堿等都是重要的化工原料。(1)利用如圖裝置可以證明二氧化碳與燒堿溶液發(fā)生了反應。①若將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，此時的實驗現(xiàn)象是________________________________________________________________________。②若其他操作不變，將A與C連接，可觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。(2)向100mL1mol·L－1燒堿溶液中通入一定量CO2充分反應后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現(xiàn)的先后順序分別是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________________________________________________________________________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________________________________________________________________________。①常溫下，將得到的固體X重新溶于水，在所得溶液中加入鹽酸，使溶液的pH＝7，再將溶液蒸干，得到固體的質量為________g。②若要驗證白色固體X是第Ⅰ種組成，依次加入的試劑為________(填字母)。a．鹽酸 B．MgCl2溶液c．BaCl2溶液 D．Ba(OH)2溶液③若白色固體X為第Ⅲ種組成，下列實驗方案中不能測定其中NaHCO3質量分數的是________(填字母)。a．取mgX與足量Ba(OH)2溶液充分反應，過濾，洗滌，烘干得ng固體b．取mgX與足量鹽酸充分反應，加熱，蒸干，灼燒得ng固體c．取mgX充分加熱，減重ngd．取mgX與足量稀硫酸充分反應，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重ng④若白色固體X的質量為7.0g，則X的組成為________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。解析：(1)將A與B連接，打開止水夾，將膠頭滴管中的液體擠入燒瓶，由于CO2易溶于NaOH溶液且與NaOH發(fā)生反應，使燒瓶內部壓強迅速減小，廣口瓶中的水沿導管進入燒瓶；將A與C連接，其他操作不變，導致外界壓強高于瓶內壓強，故廣口瓶中的長導管口會產生氣泡。(2)③a項，沉淀的質量即為BaCO3的質量，根據BaCO3的質量和原混合物的總質量可以列式求出Na2CO3和NaHCO3的質量分數，正確；b項，ng固體為生成氯化鈉的質量，根據鈉原子守恒和原混合物總質量可列式計算出NaHCO3的質量分數，正確；c項，采用差量法，減少的質量為NaHCO3分解生成的二氧化碳和水的質量，由此可求出NaHCO3的質量，進而求出NaHCO3的質量分數，正確；d項，堿石灰增加的質量為鹽與酸反應生成的二氧化碳及溶液中揮發(fā)出來的水蒸氣的質量，因此不能通過數據準確計算出NaHCO3的質量分數，不正確。④采用極值法判斷，若全部為Na2CO3，質量為5.3g，若全部為NaHCO3，質量為8.4g，固體X的質量為7.0g，故其為Na2CO3和NaHCO3的混合物。答案：(1)①水沿導管由廣口瓶進入燒瓶②廣口瓶中的長導管口有氣泡產生(2)Na2CO3NaHCO3①5.85②cb③d④Ⅲ第二節(jié)氮的循環(huán)[教材基礎——自熱身]1．氮氣的結構與性質(1)氮元素的存在與氮的固定(2)N2的物理性質無色、無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水。(3)N2的化學性質①與氧氣反應：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO。②與氫氣反應：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3。③與鎂反應：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2。2．氮的氧化物的種類與性質(1)氮有多種價態(tài)的氧化物如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中屬于硝酸酸酐的是N2O5。(2)NO與NO2性質的比較NONO2氮的價態(tài)＋2價＋4價物理性質無色、不溶于水的氣體紅棕色、有刺激性氣味的氣體，易液化，易溶于水化學性質O22NO＋O2=2NO2不反應H2O不反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NOH2O、O24NO＋2H2O＋3O2=4HNO34NO2＋2H2O＋O2=4HNO3氧化性有氧化性，但通常情況下表現(xiàn)出還原性強氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等離子對環(huán)境的影響有毒，大氣污染物之一有毒，大氣污染物之一實驗室制取原理及收集方法3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(排水法收集)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空氣法收集)(3)氮的氧化物(NO、NO2)對環(huán)境的影響①氮氧化物與碳氫化合物經紫外線照射發(fā)生反應生成的一種有毒的煙霧，稱為光化學煙霧。氮氧化物與空氣中的水反應生成硝酸和亞硝酸，是酸雨的成分。NO2破壞臭氧層，可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。②大氣中氮氧化物主要來源于化石燃料的燃燒、汽車尾氣(燃料在發(fā)動機內電火花引燃時，氮氣與氧氣反應生成的)和植物體的焚燒，以及農田土壤和動物排泄物中含氮化合物的轉化。③在工業(yè)上含氮氧化物的尾氣吸收常利用以下反應：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。④常見環(huán)境污染問題酸雨主要是SO2和NOx造成的光化學煙霧由NOx和碳氫化合物造成的臭氧層空洞主要是氟氯烴和氮氧化合物引起的溫室效應主要是大氣中CO2、CH4等含量升高引起的白色污染廢舊塑料等大量使用引起的赤潮、水華含磷洗衣粉的大量使用，工、農業(yè)及城市生活污水的任意排放[知能深化——掃盲點]氮的氧化物與O2、H2O反應的3種計算方法1．關系式法(1)NO和O2混合氣體通入水中由2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO得總反應為4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(2)NO2和O2混合氣體通入水中由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO和2NO＋O2=2NO2得總反應為4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3(3)NO、NO2和O2三種混合氣體通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按(1)計算。2．電子守恒法當NOx轉化為硝酸時要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應中O2得到的電子數與NOx失去的電子數相等。3．原子守恒法4NO2＋O2和4NO＋3O2從組成上均相當于2N2O5的組成，都與N2O5＋H2O=2HNO3等效。當NO、NO2、O2的混合氣體溶于水時利用混合氣體中N、O原子個數比進行分析判斷。[對點練]在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中，充分反應后剩余2mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④解析：選D4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3若剩余的氣體是O2，則V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的氣體是NO(2mL)?6mLNO2。則V(O2)＝eq\f(1,5)×(12－6)mL＝1.2mL。[題點全練——過高考]題點一氮氣、氮的氧化物的性質及對環(huán)境的影響1．下列對NO、NO2的描述，正確的是()A．NO是紅棕色氣體，易溶于水，是酸性氧化物B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到C．NO、NO2在一定條件下可相互轉化，且二者都是大氣污染物D．NO、NO2互為同素異形體，且NO是汽車尾氣的有害成分之一解析：選CNO為無色不溶于水的氣體，不屬于酸性氧化物，A錯；NO2與水反應，且N2與O2能化合為NO，不能化合為NO2，B錯；同素異形體是單質間的互稱，D錯。2．隨著我國汽車年銷量的大幅增加，空氣環(huán)境受到了很大的污染。汽車尾氣裝置里，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示，下列說法正確的是()A．反應中NO為氧化劑，N2為氧化產物B．汽車尾氣的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必須在催化劑表面才能反應D．催化轉化總化學方程式為2NO＋O2＋4CO催化劑,4CO2＋N2解析：選D反應過程中NO、O2為氧化劑，N2為還原產物；汽車尾氣中的N2不是污染物；NO和O2的反應不需要催化劑；根據題中的圖示，可將反應的過程分成如下兩步寫：2NO＋O2=2NO2,2NO2＋4CO=N2＋4CO2，將兩步反應式合并可得總化學方程式為2NO＋O2＋4CO催化劑,4CO2＋N2。題點二有關氮的氧化物的簡單計算3．氮氧化合物(用NOx表示)是大氣污染的重要因素，根據NOx的性質特點，開發(fā)出多種化學治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。已知：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))7N2＋12H2O。同溫同壓下，3.5LNH3恰好將3.0LNO和NO2的混合氣體完全轉化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的體積之比是__________。(2)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是______________________________________________________________。解析：(1)設NO的體積為V(NO)，NO2的體積為V(NO2)，依據方程式知，處理NO需NH3：eq\f(2,3)V(NO)，處理NO2需NH3：eq\f(4,3)V(NO2)，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(VNO＋VNO2＝3.0L,\f(2,3)VNO＋\f(4,3)VNO2＝3.5L))解得V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25LV(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成兩種鈉鹽，必然是NO2的歧化反應，依據量的關系可知兩種鹽分別為NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合價為＋2價，NO2中氮的化合價為＋4價，二者1∶1混合時與NaOH反應生成一種鈉鹽，依據電子守恒可知，鈉鹽中氮的化合價為＋3價，即為NaNO2。答案：(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2[教材基礎——自熱身]1．氨的物理性質與噴泉實驗(1)物理性質無色有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化。極易溶于水(1∶700)，可由噴泉實驗證明。(2)噴泉實驗①噴泉實驗的原理因為燒瓶內氣體易溶于水或易與水反應，使瓶內壓強減小，形成壓強差，大氣壓將燒杯中的水壓入燒瓶而形成噴泉。②常見的能形成噴泉實驗的氣體和吸收劑如下表：氣體HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2＋O2吸收劑水或NaOH溶液水或鹽酸濃NaOH溶液水2．氨的化學性質(1)與水反應反應原理為NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。氨氣溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。NH3·H2O為可溶性一元弱堿，不穩(wěn)定，易分解，化學方程式為NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。(2)氨氣與酸的反應蘸有濃鹽酸的玻璃棒與蘸有濃氨水的玻璃棒靠近，其現(xiàn)象為有白煙生成，將濃鹽酸改為濃硝酸，也會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象?；瘜W方程式為HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3。(3)與鹽溶液的反應過量氨水與AlCl3溶液反應的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)氨氣的還原性①催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。②被CuO氧化：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。③被氯氣氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。(5)氨的用途①液氨汽化時吸收大量的熱，故用作制冷劑。②制氮肥、硝酸、銨鹽、純堿等。3．氨氣的實驗室制法4．銨鹽及NHeq\o\al(＋,4)的檢驗(1)銨鹽的物理性質銨鹽都是白色固體，均易溶于水。(2)銨鹽的化學性質(3)NHeq\o\al(＋,4)的檢驗未知液eq\o(→,\s\up7(強堿，△))產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，則證明含NHeq\o\al(＋,4)。[知能深化——掃盲點]eq\a\vs4\al(提能點一氨氣的噴泉實驗及噴泉實驗原理分析)1．氨氣的噴泉實驗(1)實驗裝置：如圖，燒瓶中是NH3，燒杯中是水(滴入少量酚酞溶液)。(2)實驗操作：打開橡膠管上的止水夾，擠壓滴管上的膠頭，使少量水進入燒瓶。(3)實驗現(xiàn)象：燒杯中的水由玻璃導管進入燒瓶，形成噴泉，燒瓶內液體呈紅色。(4)現(xiàn)象解釋：能形成噴泉說明氨氣極易溶于水。2．噴泉實驗的原理分析(1)形成噴泉的原因形成噴泉最根本的原因是燒瓶內外存在壓強差。當燒瓶內氣體溶于液體或與之反應時，瓶內氣體大量減少，壓強降低，外界的大氣壓將液體壓入燒瓶內，如此持續(xù)，最后液體將充滿燒瓶。(2)影響噴泉實驗成功的因素①盛氣體的燒瓶必須干燥；②氣體要充滿燒瓶；③燒瓶不能漏氣(實驗前應先檢查裝置的氣密性)；④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體可以快速反應。[對點練]1．如圖是課外活動小組的同學設計的4個噴泉實驗方案。下列有關操作不可能引發(fā)噴泉現(xiàn)象的是()A．擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾B．擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶，片刻后打開止水夾C．用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣并打開止水夾D．向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾解析：選BH2難溶于NaOH溶液，不能形成較大壓強差，不能引發(fā)“噴泉”現(xiàn)象。eq\a\vs4\al(提能點二實驗室制備氨氣的幾個注意事項)(1)制氨時銨鹽不選(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因為它們受熱易分解，使產生的NH3中混有較多的雜質氣體，另外NH4NO3易爆炸；選堿時，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因為NaOH、KOH具有吸濕性，易結塊，不利于產生氨，且在高溫下均能腐蝕玻璃。(2)干燥氨氣不能用濃硫酸，也不能用無水CaCl2(8NH3＋CaCl2=CaCl2·8NH3)，通常用堿石灰干燥氨氣。(3)實驗室制取少量NH3的兩種簡易方法①加熱濃氨水(圖甲)反應原理：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。②濃氨水中加固態(tài)堿性物質(圖乙)反應原理：濃氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(如CaO、NaOH、堿石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移動，同時反應放熱，促進NH3·H2O的分解。[對點練]2．有甲、乙兩位同學想利用下列裝置及化學試劑，對實驗室制取并收集氨氣的實驗進行改進?；瘜W試劑：①NH4Cl固體、②濃氨水、③NaOH固體(1)甲同學想方便快速地制取少量氨氣，應選擇的裝置是________(填字母)，選用的試劑是________(填序號)。選用上述試劑制氨氣的理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，實驗過程中，制氣時的實驗操作是__________________________________________。(2)乙同學建議，把教材中實驗室制取氨氣的收集裝置由大試管改為集氣瓶且瓶口向上收集氨氣，并確保不污染環(huán)境，請你根據其設想回答：①若用排氣法收集氨氣，請在方框內畫出其氣體收集裝置和尾氣吸收裝置，標出所用試劑(自選)名稱。②若用排液集氣法收集NH3，可選用的試劑是________(填字母)。A．H2O B．濃H2SO4C．CCl4 D．飽和NaCl溶液解析：(1)不加熱制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具體操作方法是把濃氨水滴到固體NaOH上。(2)①用排氣法收集NH3的裝置中要注意廣口瓶中導氣管的長短，因NH3的密度比空氣的小，故進氣管短，出氣管長，因NH3極易溶于水，進行尾氣處理時，要設置防倒吸裝置。②用排液法收集NH3時，要求液體不能溶解NH3(排除A、D)且不與NH3發(fā)生反應(排除B)，故選CCl4。答案：(1)B②③NaOH固體遇水放熱，使氨氣的溶解度降低，同時可使溶液中c(OH－)增大，促使NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移動，從而使氨氣逸出將濃氨水逐滴滴加到NaOH固體上(2)①如圖：②C[題點全練——過高考]題點一氨和銨鹽的性質與應用1．下列說法正確的是()①氨氣溶于水能導電，所以氨氣是電解質②氨與酸反應生成銨鹽，與揮發(fā)性酸相遇時能形成白煙③某晶體與NaOH共熱放出一種使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，該晶體中含有NHeq\o\al(＋,4)④氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq\o\al(＋,4)⑤把NH3通入稀HNO3中，當溶液的pH等于7時，是NH3和HNO3等物質的量反應⑥液氨作為清潔能源的反應原理是4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O⑦在1mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)、NH3的物質的量濃度之和為1mol·L－1A．①②③⑥⑦ B．②③④⑦C．②③⑤⑦ D．②③⑦解析：選D①不正確，NH3本身不導電，溶于水，與水發(fā)生反應NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－而導電，故NH3不是電解質；④不正確，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NHeq\o\al(＋,4)；⑤不正確，NH3和HNO3等物質的量反應時，得到NH4NO3溶液，NHeq\o\al(＋,4)水解使溶液顯酸性，pH<7；⑥不正確，產生的NO是污染性氣體。2．下列說法中正確的是()A．所有銨鹽受熱均可以分解，產物均有NH3B．硝酸銨受熱易分解爆炸，實驗室常用加熱氯化銨與氫氧化鈣的固體混合物制備氨氣C．在盛有硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的試管中，滴加少量NaOH溶液，在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍D．銨鹽都易溶于水，其水溶液均呈酸性解析：選B銨鹽分解不一定產生NH3，如NH4NO3在400℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A項錯；Fe2＋比NHeq\o\al(＋,4)更易結合OH－，因而加入少量NaOH，不會產生NH3，C項錯；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈堿性，D項錯。題點二氨氣的實驗室制法及性質實驗探究3．下面是實驗室制取氨氣的裝置和選用的試劑，其中錯誤的是()A．①② B．②③C．③④ D．①③解析：選DNH4Cl受熱可產生NH3和HCl，但兩者遇冷會重新凝結產生NH4Cl，且可能出現(xiàn)堵塞導管的情況，③中試管口未向下傾斜會導致水倒流回試管而使試管破裂，故①③錯誤；把濃氨水滴入氧化鈣固體中，會發(fā)生CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑，反應放熱，溫度升高有利于NH3放出，故可用②的方法制取NH3；濃氨水受熱產生NH3，通過堿石灰吸收水蒸氣后即得干燥的NH3，④符合要求。4．某化學課外活動小組在實驗室設計了如圖所示的實驗裝置，進行“氨的催化氧化”實驗。(1)A處是氣體發(fā)生裝置，A中所用的試劑只能從下列物質中選取：①硝酸銨；②碳酸銨；③碳酸氫銨；④氯化銨；⑤熟石灰；⑥氫氧化鈉。若A中制取氣體時只用了一種藥品，則該藥品可以是________(填選項編號)，在只用一種藥品制取氨氣時，圖中空白處所需儀器應為________(選填下列儀器編號，固定裝置省略)。(2)該裝置補充完整后，仍然存在一定的缺陷，試從安全與環(huán)保的角度來考慮，對該裝置進行改進：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(3)按照改進后的裝置進行實驗，請完成以下問題：①裝置B的作用是_____