第1课 非金属及其化合物3.docx
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第1课非金属及其化合物3
2018寒假冲刺600班化学课程
第一课非金属及其化合物(3)
【本课预习】(线下操作提示:
进行课前检查,可对完成好的学生予以酌情奖励)
1.请完成氨气的喷泉实验图以及实验室制备氨气的装置图并标出所用药品
2.尝试书写以下化学方程式:
(1)氨气和氯化氢反应:
(2)氯化铵受热分解:
(3)浓硫酸和铜反应:
(4)稀硝酸和铜反应:
(5)浓硝酸和红热木炭反应:
【参考答案】略,教材上可见
【知识讲解】
喷泉实验视频及分析:
(线下操作提示:
播放实验视频时,可穿插提问下列问题)
(1)氨为什么会形成喷泉?
(拓展问:
形成喷泉的原理?
喷泉实验成功的关键?
)
(2)含水的胶头滴管在实验中作用?
(拓展问:
若实验室只有单孔塞,能否用上述装置进行喷泉实验?
如能,应如何引发喷泉?
)
(3)若VL烧瓶充满标况下的氨气,喷泉实验后溶液充满整个烧瓶,所得溶液物质的量浓度_____________
(拓展问:
从上述实验来看,溶液都不能完全充满烧瓶,为什么?
若不考虑水柱的压力,实验完毕后,所得溶液中溶质的物质的量浓度是否仍为1/22.4mol/L?
)
(4)滴有酚酞的溶液变为红色说明什么?
一.氨
1.氨气的物理性质
无色、有刺激性气味气体,密度比空气小,易液化,极易溶于水(1:
700)
2.氨气的化学性质:
(线下操作提示:
可提醒学生类比SO2分类分析物质性质的方法)
(1)碱性:
①氨跟水的反应
NH3·H2O==NH3↑+H2O
氨水的成份:
分子:
NH3·H2O、NH3、H2O
离子:
NH4+、OH-、H+(极少量)
在氨水溶质的质量分数、物质的量浓度计算时,以NH3为溶质
氨水和液氨的区别:
②和酸反应:
NH3+HCl=NH4Cl(现象:
白烟)
NH3+HNO3=NH4NO3(现象:
白烟)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
与酸反应的本质:
NH3+H+=NH4+
③与某些盐溶液反应:
Al3++3NH3﹒H2O=Al(OH)3↓+3NH4+(强碱制弱碱)
(2)还原性:
3.氨气的制备:
(1)反应原理
(2)反应装置
发生:
固+固须加热(同O2)
收集:
向下排空气法
(3)注意事项:
验满:
湿润红色石蕊试纸;沾浓盐酸的玻璃棒
干燥:
只能用碱石灰(NaOH+CaO),不可用浓硫酸、P2O5和CaCl2
【知识应用】
★1.在一盛有蒸馏水的烧杯中有一悬浮的小球(小球不会被酸碱腐蚀),当向烧杯中不断通入氨后,会出现什么现象?
解析:
小球会下沉。
氨水的密度小于1g/cm3,通入氨气后,提供的浮力减小,小球重力不变,所以下沉。
★2.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的尾气吸收的是( )
解析:
选C。
NH3极易溶于水,C装置吸收NH3时会倒吸。
★★3.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( )
A.①>②B.①<②
C.①=②D.不能确定
解析:
选C。
假设两个容器的状况为标准状况,①中物质的量浓度计算公式为:
c=
=
mol/L;
【要点小结】
1.氨水的密度小于1g/cm3,ω越大,ρ越小,和乙醇溶液的特点类似;其他常见酸、碱、盐溶液的密度大于1g/cm3,ω越大,ρ越大
2.氨气极易溶于水,凡是易容气体的吸收都要注意使用防倒吸装置,包括以下几类:
①增大接触面型装置(倒置漏斗、多孔球泡、竖直干燥管等);②接近不接触型装置③安全瓶装置
3.喷泉装置中物质的量浓度计算要点:
c=n(溶质)/V(溶液);V(溶液)=V(溶入气体)
【拓展提升】
★1.有关氨气的实验较多,下面对这些实验的实验原理的分析中,正确的是( )
A.氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验
B.氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验
C.铵盐的水溶性大是实验室中用NH4Cl和Ca(OH)2的混合物制取氨气的原因
D.NH3·H2O的热不稳定性可以解释实验室中用氨水和铝盐反应的方法制取氢氧化铝
解析:
选A。
氨气与氯化氢的反应与氨的还原性无关,B不正确;实验室制氨气是利用了铵盐与碱反应的性质,与铵盐的水溶性无关,C不正确;用氨水和铝盐反应制取氢氧化铝是利用了NH3·H2O的弱碱性,D不正确。
★★2.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( )
解析:
选A。
NH4Cl受热分解为NH3和HCl,但在管口及导管中二者又会重新化合为NH4Cl,得不到NH3,A错误;B中,CaO与浓氨水混合,CaO与水反应放出大量的热,使氨水温度升高,NH3挥发出来;C中,NH4Cl和Ca(OH)2在试管中发生反应:
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;D中,对浓氨水加热,使NH3·H2O分解并挥发得到NH3,B、C、D正确。
【知识讲解】
二.铵盐:
铵根离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物
1.物理性质:
易溶于水
2.化学性质:
(1)受热易分解
①稳定、挥发性酸的铵盐
②不稳定性酸的铵盐
③强氧化性酸的铵盐
(2)铵盐与碱的反应
实质:
溶液反应得NH3.H2O,加热得氨气
【知识应用】
★1.加热试管中的氯化铵晶体,没有熔化就直接变成气体,气体在试管上方又变成氯化铵晶体,这个变化是升华过程吗?
解析:
NH4Cl受热分解为NH3和HCl气体,NH3和HCl气体遇冷又会生成NH4Cl,是两个连续的化学变化过程,不是升华。
★2.三瓶无色溶液,分别为NH4Cl、Na2CO3、NaOH;只用一种试剂一次区分开,该试剂是( )
A.AgNO3溶液 B.稀硫酸
C.酚酞D.Ba(OH)2溶液
解析:
选D。
分别取三种溶液于试管中,滴加Ba(OH)2溶液,有无色刺激性气味的气体产生的是NH4Cl,有白色沉淀产生的是Na2CO3,无明显现象的是NaOH。
【要点小结】
1.加热稳定、挥发性酸的铵盐时,后续重新结合成铵盐的反应非常迅速
2.鉴别:
NH4+:
【拓展提升】
★1.为了检验某固体物质中是否含有NH
,你认为下列试纸和试剂一定用不到的是( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤ B.④⑤
C.①③D.①④⑤
解析:
选B。
NH
的检验:
在含有NH
的溶液中加入强碱(OH-)并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,则证明原溶液中含有NH
则一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。
★2.现欲分离氯化钠和氯化铵的混合物,可采用的方法是( )
A.加入NaOH溶液B.加入AgNO3溶液
C.加热并冷却D.加入水
解析:
选C。
加入NaOH溶液可以除去其中的NH4Cl,但却不能达到分离的目的;AgNO3溶液与NaCl和NH4Cl均生成AgCl沉淀,因此无法将二者分离;两种物质均易溶于水,加入水也无法进行分离;因NH4Cl受热分解为NH3和HCl气体,NH3和HCl气体遇冷又会生成NH4Cl,但NaCl受热不会分解,所以用加热并冷却的方法可以使两者分离。
★★
3.A是一种酸式盐,它与NaOH溶液共热,放出无色气体B,用圆底烧瓶收集干燥的气体B,按如图所示装置进行喷泉实验,挤压胶头滴管,可得到蓝色喷泉。
若向A中加入稀盐酸,产生的气体C能使品红溶液褪色。
请回答下列问题:
(1)A的化学式为____________________________________________。
(2)写出反应A―→C的离子方程式:
_______________________________________________________________。
(3)A与过量NaOH溶液共热反应的离子方程式为
______________________________________________________________________。
解析:
由气体B与石蕊试液形成蓝色喷泉可推知B为NH3;A与稀盐酸反应生成的气体C能使品红溶液褪色,则C为SO2,A为NH4HSO3。
答案:
(1)NH4HSO3
(2)HSO
+H+====H2O+SO2↑
(3)NH
+HSO
+2OH-2H2O+NH3↑+SO
【知识讲解】
三.硫酸和硝酸(线下操作提示:
可提醒学生类比SO2分类分析物质性质的方法)
提问:
(1)硫酸、硝酸、盐酸都是酸,它们在组成上有什么特点?
(2)这种特点与酸的通性有什么关系?
用电离方程式表示
(3)实验室里用金属与酸反应制取氢气,往往用稀硫酸或盐酸,而不用浓硫酸或硝酸,这是为什么?
1.硫酸与硝酸都具有酸的通性。
硫酸、硝酸都是一种酸:
HNO3=H++NO3-
H2SO4=2H++SO42-
(1)使指示剂变色:
稀硫酸与硝酸使紫色石蕊试液变红
(2)与碱发生中和反应:
H++OH-=H2O
(3)与碱性氧化物反应:
2H++CuO=Cu2++H2O
(4)与盐反应:
2H++CO32-=H2O+CO2
2.硫酸和硝酸的氧化性:
(1)硫酸的氧化性
①脱水性:
浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应;浓硫酸与蔗糖的黑面包反应
②与铜反应:
③与木炭的反应:
在加热时浓硫酸不仅能和活泼性不强的铜发生反应,还能与炭反应。
(2)硝酸的氧化性
①浓稀硝酸都能与铜发生反应
②浓硝酸也能与木炭发生反应
【知识应用】
★1.下列现象体现了硫酸的哪些性质?
(1)把浓硫酸滴入放在蒸发皿里的蔗糖上,蔗糖就会炭化变黑
(2)把浓硫酸露置在空气里,质量会增加.
(3)把锌粒放入稀硫酸里,会产生氢气。
(4)把铜片放入浓硫酸里并加热,会产生SO2.
(5)利用浓硫酸和食盐固体反应,制HCl气体。
解析:
脱水性;吸水性;酸性;强氧化性;高沸点
★2.下列反应的化学方程式正确的是( )
A.铁与稀硝酸的反应:
Fe+2HNO3======Fe(NO3)2+H2↑
B.稀硫酸与Ag的反应:
2Ag+H2SO4======Ag2SO4+H2↑
C.浓硝酸和碳酸钙反应:
2HNO3+CaCO3======Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
D.稀硝酸和FeO反应:
2HNO3+FeO======Fe(NO3)2+H2O
解析:
选C。
A项中金属与硝酸反应一般不会生成氢气;B项中金属活动顺序表中氢后的金属不能与稀硫酸反应产生氢气;D项中稀硝酸具有强氧化性,与FeO发生氧化还原反应,将FeO氧化为Fe(NO3)3,本身被还原为NO。
★★★3.在盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4g铜片发生反应。
请回答:
(1)开始阶段,观察到的现象为_____________________________________________。
(2)反应结束后,铜片有剩余,再加入少量20%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,反应的离子方程式是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若6.4g铜片在浓硝酸中已消耗完,并产生气体共2.8L(标准状况)。
求整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量。
解析:
(1)因为浓硝酸的氧化性很强,可以将铜氧化,同时它本身被还原为红棕色的NO2气体,所以现象是铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体。
(2)反应后的溶液中有NO
,加入稀硫酸后,NO
与H+又构成了强氧化性环境,NO
会继续氧化铜单质。
(3)成盐的硝酸的物质的量n(HNO3)=2n(Cu)=0.2mol,
被还原的硝酸的物质的量n(HNO3)=
=0.125mol,故整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量为:
0.2mol+0.125mol=0.325mol。
答案:
(1)铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体
(2)3Cu+8H++2NO
======3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)0.325mol
【要点小结】
1.浓硫酸的脱水性和吸水性区别:
吸水时本身有水(游离的水分子或结晶水分子皆可),脱水时本身无水(含氢、氧元素)
2.硫酸是强酸,同时浓硫酸又是高沸点、难挥发的酸,用它制取别的酸时要根据情况分析
3.浓硫酸和硝酸既有强酸性又有强氧化性,遇到还原剂时,优先考虑强氧化性
4.金属和混酸(硝酸和稀硫酸或稀盐酸混合)反应时,离子反应与金属和稀硝酸反应相同
5.硝酸和金属反应相关计算中的守恒关系:
①质量守恒(元素守恒):
反应前后N元素和金属元素总数不变;
②电荷守恒:
反应后溶液中的阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数
③得失电子守恒:
N元素得电子和金属元素失电子相等;
【拓展提升】
★1.工业上拟用铜和硝酸来制备Cu(NO3)2·3H2O,下面有三位同学提出了不同的生产方案:
甲方案:
Cu+浓HNO3→蒸发结晶
乙方案:
Cu+稀HNO3→蒸发结晶
丙方案:
Cu CuO蒸发结晶
你认为______方案最好,理由是 _______________________________
【参考答案】
丙;消耗硝酸少,不污染环境
★★2.怎样验证浓硫酸与炭反应是否生成了二氧化碳、水和二氧化硫?
【参考答案】
仪器连接如下:
说明:
应首先用无水硫酸铜验证水,然后用品红验证二氧化硫,再用高锰酸钾除去多余的二氧化硫,接着再次验证二氧化硫是否除尽,最后才验证二氧化碳。
★★★3.在100mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L和0.1mol/L,向该混合液中加入1.92g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是( )
A.0.15mol/LB.0.225mol/L
C.0.35mol/LD.0.45mol/L
解析:
选B。
因发生的是Cu与NO
、H+的反应,故要判断三者最少量的是什么,并由此进行计算。
3Cu+ 8H++2NO
======3Cu2++2NO↑+4H2O
3823
mol (0.4+0.2)×0.1mol 0.4×0.1mol
由此可知H+的量不足,完全反应,则
n(Cu2+)=
mol=0.0225mol,
c(Cu2+)=
mol/L=0.225mol/L。
★★4.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D,已知D为强酸,请回答下列问题:
(1)若A在常温下为固体,B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。
①D的化学式是____________。
②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后形成了________而污染环境。
(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。
①A、C的化学式分别是:
A________;C________。
②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体,请写出该反应的化学方程式:
__________________________________________________________。
该反应________(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
解析:
(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体,则B是SO2,C是SO3,D是H2SO4;若大量排放SO2,则会形成酸雨。
(2)若C是红棕色气体,则C为NO2,B为NO,A为N2,D为HNO3,浓HNO3可与Cu反应:
4HNO3(浓)+Cu======Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
此反应有化合价升降变化,属于氧化还原反应。
答案:
(1)①H2SO4 ②酸雨
(2)①N2 NO2 ②Cu+4HNO3(浓)======Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 属于
【课堂练习】
★1.用什么方法鉴别浓硫酸和稀硫酸?
解析:
(1)利用浓硫酸的脱水性:
用纸张、棉花、五水硫酸铜晶体等
(2)利用浓硫酸的氧化性:
用铜丝、木炭等
(3)利用浓硫酸的钝化作用:
铁片、铝片
(4)利用浓硫酸溶于水放热:
溶解测温度
其他合理答案均可
★2.以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室里常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取少量氨气
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性的物质如氧气发生反应
解析:
选B。
氨的喷泉实验证明氨极易溶于水,不能体现氨的氧化性。
★★3.如图是进行气体性质实验的常用装置,下列对有关实验现象的说法中不正确的是( )
A.若水槽中是NaOH溶液,试管中是Cl2,可看到液面上升,试管中黄绿色褪去
B.若水槽中是水,试管中是NO2,可看到试管中液面上升并充满整个试管
C.若水槽中是水(并滴有一定量酚酞),试管中是NH3,可看到液面上升并呈红色
D.若水槽中和试管中都是氯水,光照后可在试管中收集到氧气
解析:
选B。
NO2与水反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,气体体积减小2/3,水不会充满整个试管,故B不正确。
★★4.木炭跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硫酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量硝酸钡溶液的洗气瓶中(如图装置),下列有关说法正确的是( )
A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡
B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是亚硫酸钡
D.在Z导管口有红棕色气体出现
解析:
选D。
木炭跟浓硫酸共热产生的气体是二氧化碳和二氧化硫,铜跟浓硫酸反应产生的气体是二氧化硫,通入盛有硝酸钡溶液的洗气瓶中生成的沉淀是硫酸钡,因为溶液中有硝酸根离子,当有氢离子存在的时候,亚硫酸根被氧化成硫酸根,还原产物为一氧化氮,当遇到氧气的时候,会生成红棕色二氧化氮。
【课后作业】
★1.在实验室里,某学习小组设计了下列制取纯净干燥氨气的方案,简易、可行的方案是( )
A.加热氯化铵固体,再通过碱石灰
B.在N2和H2的混合气体中加入铁触媒,并加热至500℃,再通过碱石灰
C.加热浓氨水,再通过浓硫酸
D.在生石灰中加入浓氨水,再通过浓硫酸
解析:
选D。
方案中NH4Cl分解生成的NH3与HCl析易化合成NH4Cl;B方案中反应条件要求较高且不纯;浓氨水和生石灰混合可得到氨气;C方案中生成的NH3与浓硫酸反应,得不到氨气,D方案操作简便,并能提供大量NH3。
②中物质的量浓度计算公式为:
c=
=
mol/L,因此C选项正确。
★2.0.3molCu和含1.2molHNO3的浓硝酸,充分反应后,生成NO2的量( )
A.0.2molB.0.6mol
C.小于0.6molD.大于0.6mol
解析:
选C。
根据化学方程式Cu+4HNO3(浓)======Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可以计算出0.3molCu和含1.2molHNO3的浓硝酸反应生成0.6molNO2,事实上随着反应的进行,硝酸的浓度逐渐减小,所以产生的NO2的物质的量小于0.6mol。
★★3.向盛有BaCl2稀溶液的甲、乙两试管分别通入SO2至饱和不产生沉淀,若向甲中加入足量硝酸;乙中加入足量NaOH溶液,则下列叙述正确的是( )
A.甲、乙两试管都有白色沉淀生成
B.甲、乙两试管都没有白色沉淀生成
C.甲试管中无白色沉淀而乙试管中有
D.甲试管中有白色沉淀而乙试管中没有
解析:
选A。
硝酸具有强氧化性,可以将H2SO3氧化为H2SO4,H2SO4与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀;乙中H2SO3和足量的NaOH反应生成Na2SO3,Na2SO3与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。
★★4.若在加入铝粉能放出氢气的无色溶液中,分别加入下列各组离子,可能大量共存的是( )
A.Ca2+、NO
、CO
、Na+
B.Na+、Ba2+、Mg2+、HCO
C.NO
、Cu2+、K+、Cl-
D.NO
、K+、AlO
、OH-
解析:
选D。
A中Ca2+与CO
不能大量共存;B中的HCO
在酸性或碱性条件下都不能大量存在;C中若溶液显酸性,则由于NO
的存在而不会产生氢气,且溶液无色,则Cu2+不能大量存在;D项只能是碱性条件,能大量存在。
★★5.实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:
已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
(1)从下图中选择制取气体的合适装置:
氮气________、氢气________。
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有________________、________________。
(3)用乙装置吸收一段时间氨后,再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是__________________,锥形瓶中还可观察到的现象是________________________________________________________________________。
(4)写出乙装置中氨氧化的化学方程式:
______________________________________
________________________________________________________________________。
(5)反应结束后锥形瓶内的溶液中除含有H+、OH-外,还含有________、________离子。
解析:
(1)用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气,是两种液体反应加热制取气体,所以选用烧瓶加热装置。
(2)氮气和氢气加热合成氨气必须在无水条件下,所以用浓硫酸干燥,二者的比例1∶3,所以根据气泡的多少调节比例。
(3)氨气氧化后生成NO,又继续和空气中的氧气反应生成NO2,所以出现红棕色气体,NO2溶于水生成硝酸,硝酸和氨气反应生成硝酸铵,所以溶液中有NH
和NO
。
答案:
(1)a b
(2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速的作用
(3)氨的催化氧化是一个放热反应 有红棕色气体产生
(4)4NH3+5O2
4NO+6H2O
(5)NH
NO
★★6.盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”。
现就“三大酸”与金属铜反应的情况,回答下列问题:
(1)稀盐酸不与Cu反应,若在稀盐酸中加入H2O2(常见氧化剂,作氧化剂时还原产物为水)后,则可使铜顺利溶解。
该反应的化学方程式为:
_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)在一定体积的10mol·L-1的浓硫酸中加入过量铜片,加热使之反应,被还原的硫酸为0.9mol。
则浓硫酸的实际体积________(填“大于”、“等于”或“小于”)180mL。
若使剩余的铜片继续溶解,可在其中加入硝酸盐溶液(如KNO3溶液),则该反应的离子方程式为_
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- 第1课 非金属及其化合物3 非金属 及其 化合物
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