高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展本专题重难点突破课件 苏教版必修1.ppt

本专题重难点突破 专题4硫 氮和可持续发展 学习目标定位1 学会用类比 对比的方法认识非金属及其化合物的共性和个性 区别和联系 2 熟知典型物质及应用 3 掌握常见气体的制备原理 4 掌握与hno3 nox相关的计算方法 内容索引 一 利用比较法全面认识物质的性质 二 喷泉实验和气体制备综合实验 三 nox hno3的典型计算 1 so2的重要性质 1 物质漂白性的比较 一 利用比较法全面认识物质的性质 2 so2和co2性质的比较 常温下 例1检验so2气体中是否混有co2气体 可采用的方法是a 通过品红溶液b 通过澄清石灰水c 先通过naoh溶液 再通过澄清石灰水d 先通过足量酸性kmno4溶液 再通过澄清石灰水 答案 解析 理解感悟 解析要正确解题必须先做到以下两点 1 理解题意 本题要检验的是co2 且co2又是混在so2气体中 2 要掌握so2与co2性质上的相似点与不同点 如通过澄清石灰水都能生成白色沉淀 caso3和caco3 又如遇naoh溶液都能发生反应 这便是它们性质上的相似点 它们性质上的不同点又表现在 如so2具有漂白性从而能使品红溶液褪色 而co2不具备漂白性 又如在通过nahco3溶液时 由于h2so3酸性 h2co3酸性 所以so2与nahco3溶液反应能放出co2 而co2却无法与nahco3反应 再如由于so2的还原性 在通过酸性kmno4溶液时会发生反应 5so2 2kmno4 2h2o k2so4 2mnso4 2h2so4 而co2却不具备这种还原性 若对本题选项稍加分析 a项检验的是so2而不是co2 b项中不管是否混有co2 溶液均变浑浊 c项中不管是否混有co2 均有白色沉淀生成 唯有d项在通过酸性kmno4溶液时混合气体中仅so2被吸收 再通过澄清石灰水若有浑浊现象 说明混有co2 若无浑浊现象 说明不混有co2 综上分析 d项正确 理解感悟 理解感悟so2和co2都能使澄清的石灰水变浑浊 若通入的气体过量 则沉淀都可消失 所以不能用澄清的石灰水鉴别so2和co2 通常可用以下方法 1 用品红溶液 使品红溶液褪色的是so2 不能使品红溶液褪色的是co2 2 用氢硫酸 出现浑浊的是so2 无明显现象的是co2 2h2s so2 2h2o 3s 3 用高锰酸钾溶液 紫色褪去的是so2 无明显现象的是co2 2kmno4 5so2 2h2o k2so4 2mnso4 2h2so4 4 用溴水 使橙色褪去的是so2 无明显现象的是co2 br2 2h2o so2 2hbr h2so4 5 用硝酸酸化的硝酸钡溶液 产生白色沉淀的是so2 无明显现象的是co2 2 浓硫酸的特性浓硫酸具有吸水性 脱水性和强氧化性 吸水性可用于实验室中氢气 二氧化碳 二氧化硫等的干燥 但不能干燥硫化氢或氨气等 在与金属铜反应时 浓硫酸表现强酸性和强氧化性 要注意反应条件与硝酸的不同 反应后硫酸与铜有可能都剩余等 例2某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时 设计了如下方案 1 其中可行的是 答案 解析 解析甲经放置后 浓硫酸有脱水性会把木柴炭化 可以区别 乙中cu与浓硫酸在常温下反应很慢 现象不明显 需要加热才能区分 稀者不反应 浓者反应 丙可行 丁中因浓 稀硫酸都不挥发 所以不可区分 戊可行 甲 丙 戊 2 其中稍作改进就可行的方案是 改进方法是 3 完全错误的是 因为 答案 乙 加热 丁 硫酸是难挥发性酸 4 请给出另外两种鉴别方法 答案 理解感悟 答案以下任意两种 或其他可行方案均可 理解感悟浓 稀硫酸的判断方法各取少量试样 做以下实验 都可区分出来 1 称量 取等体积 重者为浓硫酸 用手掂掂也能分辨出来 2 放出h2 分别加入到有fe片的试管中 放出气体者为稀硫酸 3 脱水性 用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字 在常温下 一会儿变黑者为浓硫酸 也可用锯末 蔗糖等做相似的实验 4 吸水性 加到cuso4 5h2o晶体中 使晶体变白者为浓硫酸 得蓝色溶液者为稀硫酸 5 吸水性 各取等质量试样 敞口放置一段时间后称量 增重者为浓硫酸 6 氧化性 分别加入到有cu片的试管中 加热 放出刺激性气味气体者为浓硫酸 7 酸碱指示剂 在蓝色石蕊试纸上滴1 2滴待测溶液 变红色者为稀硫酸 先变红再变黑者为浓硫酸 1 喷泉实验 1 形成喷泉的原理形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差 当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时 瓶内气体大量减少 压强降低 外界的大气压将液体压入烧瓶内 如此持续 最后液体将充满烧瓶 二 喷泉实验和气体制备综合实验 减小内压法 如图 所示 烧瓶内气体与液体接触 气体溶解或发生化学反应 烧瓶内压强减小 外部液体迅速进入形成喷泉 增大外压法 如图 所示 锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体 锥形瓶内压强增大 锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉 2 常见喷泉的形成主要有以下两类 极易溶于水的气体 nh3 hcl so2等 与水可形成喷泉 酸性气体 hcl so2 no2 co2 h2s等 与naoh aq 也能形成喷泉 3 喷泉实验成功的关键 盛气体的烧瓶必须干燥 气体要充满烧瓶 烧瓶不能漏气 实验前应先检查装置的气密性 所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应 4 常见的喷泉实验装置喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷 为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作 如使气体溶于水 热敷 生成气体 发生气体体积减小的反应等 来使喷泉产生 1 图甲为化学教学中常用的喷泉实验装置 在烧瓶中充满干燥气体 胶头滴管及烧杯中盛有液体 下列组合中不可能形成喷泉的是 填字母 a hcl和h2ob o2和h2oc nh3和h2od co2和naoh溶液e no2和h2o 例3喷泉是一种常见的自然现象 其产生原因是存在压强差 答案 解析 b 解析o2难溶于水 不能使烧瓶中的压强减小 若用d组合做喷泉实验 烧杯中的液体一定是naoh溶液吗 答案 解析 不一定 只要胶头滴管中盛有的浓碱溶液足以把烧瓶中的co2吸收即可 解析只要胶头滴管中的物质能把co2几乎完全吸收 使烧瓶中的压强减小即可形成喷泉 2 某学生积极思考产生喷泉的其他办法 并设计了如图乙所示的装置 在图乙的锥形瓶中 分别加入足量的下列物质 反应后可能产生喷泉的是 填字母 a cu与稀盐酸b nahco3与naoh溶液c caco3与稀硫酸d nh4hco3与稀盐酸这种方法产生喷泉的原理是 答案 解析 解析nh4hco3与稀盐酸反应产生co2气体 使锥形瓶内的压强增大 d 锥形瓶中发生反应 nh4hco3 hcl nh4cl co2 h2o 随着co2气体的产生 锥形瓶中的压强增大而产生 喷泉 在图乙锥形瓶外放一水槽 瓶中加入酒精 水槽中加入水后 再加入足量的下列物质 结果也产生喷泉 水槽中加入的物质可能是 填字母 a 浓硫酸b 食盐c 硝酸钾d 硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是 答案 解析 解析浓硫酸溶于水放出大量的热使酒精挥发 使锥形瓶内压强增大 a 浓硫酸溶于水放出大量的热 温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快 锥形瓶内压强增大 从而形成喷泉 2 实验室气体的制备 1 制备装置的选择 分析反应原理 主反应与副反应 分析反应试剂固体 块状 粒状还是粉末状 溶液 稀还是浓 催化剂 有还是无 分析反应条件 加热还是不加热 2 反应装置的安装 组装仪器的一般原则 先零后整 先主后辅 从下到上 从左到右 组装顺序 制备气体 净化 集气 尾气处理 在装入药品前要检查装置的气密性 其基本方法 一般先把导气管插入盛水的水槽中 把有关活塞关闭 微热主发生器 有气泡从水中冒出 停止微热后 水倒吸进入导气管中形成一段稳定的水柱 方可表示气密性良好 3 常见气体的发生装置依据所用药品的状态和反应时是否需要加热 可把气体的发生装置归纳为三类 如图 4 气体的净化干燥装置结合气体杂质的性质 如果想用液体试剂来除杂就选用下图a装置 如果想用固体试剂来除杂就选用下图b c装置 5 常见气体的收集装置根据气体的溶解性及气体的密度确定气体的收集方法 排水集气法条件 气体难溶或微溶于水 且与水不发生化学反应 如h2 o2 no co ch4等 排空气集气法条件 气体不与空气发生反应 且密度与空气密度相差较大 向上排空气集气法 适用于密度大于空气的气体的收集 如co2 cl2 hcl o2等 向下排空气集气法 适用于密度小于空气的气体的收集 如nh3 h2等 收集装置排空气法 排液 水 法 6 尾气的处理 吸收 方法常用方法 点燃法 如co h2 ch4等易燃性气体 可用此法 吸收法 如cl2 so2 hcl h2s等可用水或其他液体吸收 用液体吸收气体的两种方法 如图所示 a装置 用于吸收易溶于水的气体 如cl2 h2s co2等 b装置 用于吸收极易溶于水的气体 如hcl hbr nh3等 倒扣漏斗的作用是防止倒吸 转化法 采用一定的方法 使有毒气体转化成无毒气体即可排放 如no no2转化为n2即可排放 导入室外法 如h2是无毒气体 可将其尾气导入室外 以防在实验室达到爆炸极限发生危险 例4某课外活动小组利用下列化学反应在实验室中制备氯气 并进行有关氯气性质的研究 mno2 4hcl 浓 mncl2 cl2 2h2o 1 该小组同学欲用图1所示仪器及试剂 不一定全用 制备并收集纯净 干燥的氯气 图1 应该选择的仪器是 填字母 答案 解析 解析mno2与浓盐酸的反应属于 固 液加热型 应选择a作为反应装置 acdbe 将各仪器按先后顺序连接起来 应该是 a接 接 接 接h 用导管口处的字母表示 答案 解析 解析生成的cl2中含有hcl气体和水蒸气 将该cl2依次通过仪器c d口进气 e口出气 d f口进气 g口出气 可获得纯净 干燥的cl2 cl2的密度比空气大 应选择仪器b b口进气 c口出气 用向上排空气法收集cl2 cl2有毒 易与naoh溶液发生化学反应 故选择仪器e吸收尾气 d e f g b c 浓盐酸与二氧化锰反应的离子方程式为 答案 解析 解析浓盐酸与二氧化锰反应的离子方程式为mno2 4h 2cl mn2 cl2 2h2o mno2 4h 2cl mn2 cl2 2h2o 解析cl2有强氧化性 i 有较强的还原性 在g中 cl2与溶液中的ki发生反应 cl2 2ki i2 2kcl 淀粉遇i2显蓝色 2 该小组同学设计并分别利用图2和图3所示装置探究氯气的氧化性 答案 解析 g中的现象是 原因是 用化学方程式表示 溶液由无色变为蓝色 cl2 2ki i2 2kcl h中的现象是 答案 解析 解析cl2有强氧化性 so2有较强的还原性 在h中 cl2将so2氧化为so so与ba2 反应生成baso4白色沉淀 产生白色沉淀 1 硝酸的强氧化性及其典型计算硝酸是常见的氧化性酸 具有强氧化性 强酸性和不稳定性 在试题中侧重强酸性和强氧化性的应用 比如与金属铜反应时随着浓度的不同产物也会不同 计算时通常使用氮原子守恒和电子守恒法解决问题 1 依据守恒规律计算 四个守恒a 得失电子守恒 金属失电子数 n no2 3n no b 氮原子守恒 n hno3 总 xn m no3 x n no2 n no c 电荷守恒 反应后溶液中c no x c mx c h 三 nox hno3的典型计算 d 若向反应后所得溶液中加入naoh恰好使mx 沉淀完全 此时溶质为nano3 则存在n na n no n hno3 总 n no n no2 一个关系起酸性作用的hno3的物质的量是金属的物质的量和金属所带电荷数的乘积 可表示为n hno3 酸性 xn mx n 转移电子 2 利用离子方程式计算hno3与h2so4混合液跟金属的反应 当金属足量时 不能用hno3与金属反应的化学方程式计算 应用离子方程式计算 因为生成的硝酸盐的no借助h 仍能继续与金属反应 例519 2gcu加入到100ml一定浓度的hno3溶液中 假定两者恰好完全反应 同时产生标准状况下8 96lno和no2的混合气体 忽略气体的溶解及转化 求 1 混合气体中no和no2的体积比 答案 解析 答案v no v no2 1 3 解析设no2的物质的量为xmol no的物质的量为 解得x 0 3mol y 0 1mol 故v no v no2 1 3 2 hno3溶液的物质的量浓度 解析根据n原子守恒有 答案10mol l 1 答案 解析 例6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 68lo2 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5mol l 1naoh溶液至cu2 恰好完全沉淀 则消耗naoh溶液的体积是a 60mlb 45mlc 30mld 15ml 答案 解析 2 氮的氧化物溶于水的计算方法no2和no有如下反应 3no2 h2o 2hno3 no 2no o2 2no2 4no2 o2 2h2o 4hno3 4no 3o2 2h2o 4hno3 1 no和no2的混合气体no no2的混合气体溶于水时仅涉及反应 可利用气体体积变化差值进行计算 2 no2和o2的混合气体no2和o2的混合气体溶于水时涉及反应 其计算如下表 3 no和o2的混合气体no o2的混合气体溶于水时涉及反应 其计算如下表 例7将充满no2和o2的混合气体的量筒倒置于水中 充分反应后 保持气体压强不变 水进入至量筒体积的一半处停止了 则原混合气体中no2和o2的体积比是 答案 解析 2 3