高中化学人教版必修第二册教案：第五章 第一节硫及其化合物 （第3课时） 硫酸根离子的检验

第五章化工生产中的重要非金属元素5.1硫及其化合物第3课时硫酸根离子的检验教学设计教学目标知识与技能（1）了解硫酸根离子的检验方法。（2）探究不同价态硫元素之间的相互转化。2.过程与方法通过实验探究体验科学研究的一般过程，逐步掌握比较研究法，进一步形成交流、反思、评价的学习习惯。3．情感态度与价值观（1）通过探究实验，培养学生的学习兴趣和勇于创新的科学品质。二、教学重难点教学重点硫酸根离子的检验方法，不同价态硫元素之间的相互转化。2. 教学难点不同价态硫元素之间的相互转化。三、教学过程教学环节教学内容设计意图1.新课导入【师】粗盐为海水或盐井、盐池、盐泉中的盐水经煎晒而成的结晶，即天然盐，是未经加工的大粒盐，主要成分为氯化钠，其中含有一些可溶性杂质。那么怎样除去这些杂质呢？今天我们来探究一下。联系实际生活，情景带入2.探索新知【实验5-4】在三支试管中分别加入少量稀硫酸、硫酸钠溶液和碳酸钠溶液，然后各滴入几滴氯化钡溶液，观察现象。实验现象：三支试管中都生成了白色沉淀。再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。实验现象：Na2CO3溶液中生成的白色沉淀全部溶解了，稀硫酸和Na2SO4溶液中生成的白色沉淀无变化。离子方程式：Ba2++CO₃2⁻=BaCO₃↓Ba2++SO₄2⁻=BaSO₄↓CO₃2⁻+2H⁺=H₂O+CO₂↑实验结论：先将溶液用盐酸酸化，以排除CO₃2⁻等可能造成的干扰，然后加入BaCl2溶液来检验SO₄2⁻的存在。【思考与讨论】经溶解、过滤和蒸发操作得到的粗盐中还含有一些可溶性硫酸盐及MgCl2、CaCl2等杂质。若按照下表顺序除去它们，应加入什么试剂？【学生】小组讨论并写出可行方案。【总结】杂质加入的试剂离子方程式硫酸盐稍过量的BaCl2溶液Ba2++SO₄2⁻=BaSO₄↓MgCl2稍过量的NaOH溶液Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓CaCl2稍过量的Na2CO3溶液Ba2++CO₃2⁻=BaCO₃↓Ca2++CO₃2⁻=CaCO₃↓拓展：加入试剂的顺序还可以作如下调整：（1）NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液（2）BaCl2溶液Na2CO3溶液NaOH溶液【归纳】粗盐提纯分为两步：一是通过物理方法除去不溶性杂质；二是通过化学方法和物理方法除去可溶性杂质。【探究】不同价态含硫物质的转化1．硫的存在（1）游离态：火山喷口附近、地壳的岩层内。硫化物：黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2（2）化合态硫酸盐：石膏CaSO4·2H2O、芒硝Na2SO4·10H2O2．常用的氧化剂有浓硫酸，Cl2、KMnO4等，还原剂有金属单质、H2、Na2S等。完成下表。转化目标（价态变化）转化前的含硫物质选择试剂（氧化剂或还原剂）转化后的含硫物质预期现象-20H2S氯水S向H2S溶液中滴加少量氯水，生成淡黄色沉淀0+4S空气SO2在空气中点燃硫黄，产生淡蓝色火焰+4+6SO2酸性高锰酸钾溶液H2SO4向酸性高锰酸钾溶液中通入SO2气体，溶液褪色通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法培养学生总结归纳、辩证思维的能力3.小结作业完成课后同步练习四．板书设计硫及其化合物一．硫酸根离子的检验二．粗盐提纯中可溶性杂质的去除三．不同价态含硫物质的转化阶段重点突破练一、氮及其氧化物重要性质及相关计算1．(张家界市高一上期末)下列关于氮及其化合物的说法正确的是()A．N2化学性质稳定，可用作保护气B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在C．NO、NO2均易溶于水D．NO、NO2均能与水发生反应答案A解析氮气的化学性质稳定，因此可作为大多数物质的保护气，A项正确；一氧化氮会与氧气反应，因此不能在空气中稳定存在，B项错误；一氧化氮难溶于水，C项错误；一氧化氮不与水发生反应，D项错误。考点氮及其化合物性质题点氮及其氧化物的性质2．(抚顺市六校协作高一期末考试)反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO中，当有6mole－发生转移时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．3∶1答案C解析NO2与水发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，反应中只有氮元素的化合价发生变化，由＋4价升高为＋5价，由＋4价降低为＋2价，如图，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化剂被还原，还原剂被氧化，由产物中氮元素的化合价，可知作氧化剂与还原剂的NO2物质的量之比为1∶2，所以被氧化的NO2与被还原的NO2的物质的量之比为2∶1。故选C。考点氮的氧化物性质题点氮的氧化物溶于水的计算3．(江西上饶市高一自招班期末)将amLNO、bmLNO2和cmLO2混合于同一试管中，将试管倒置于水中，充分反应后，试管内气体全部消失，则a∶b∶c不可能是()A．1∶1∶1 B．2∶1∶1C．3∶7∶4 D．1∶5∶2答案B解析根据发生的反应：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，若气体能完全溶于水，即NO、NO2、O2三种气体恰好完全反应，全部生成了硝酸，amolNO，bmolNO2和cmolO2在反应中amolNO失去3amol电子，bmolNO2失去bmol电子，cmolO2得到4cmol电子生成HNO3，根据反应中电子得失守恒，应该有3a＋b＝4c成立，只有B项比例不能使关系式成立，故选B。考点氮的氧化物性质题点氮的氧化物性质及相关计算二、氨及铵盐4.如图所示为“双色双喷泉”实验装置，图中烧瓶内分别充满氨和氯化氢，烧杯内盛装滴有石蕊溶液的蒸馏水。下列说法错误的是()A．在实验室中，可用浓氨水和生石灰制备氨，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢B．在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂C．实验中同时打开止水夹a、c、d，即可分别形成蓝色和红色喷泉D．喷泉结束后，将烧瓶内溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化铵固体答案D解析用浓氨水和生石灰制备氨，属于固体和液体反应、不加热的制气类型，用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢，利用浓硫酸的吸水性，A正确；在实验室中制备干燥的氨和氯化氢时，可选用相同的干燥剂，如无水硫酸钠等中性干燥剂，B正确；实验中同时打开止水夹a、c、d，a导管中少量氨和氯化氢相互作用，使两烧瓶内压强减小，氨溶于水显碱性，氯化氢溶于水显酸性，即可分别形成蓝色和红色喷泉，C正确；氯化铵受热分解，蒸干得不到氯化铵固体，D错误。考点氨的性质题点氨的性质及喷泉实验的相关综合5．(江西九江第一中学高一上期末)厌氧氨氧化(Anammox)法是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中正确的是()A．1molNHeq\o\al(＋,4)所含的质子总数为10NAB．1molNHeq\o\al(＋,4)经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，得到氮气的体积约为11.2L(假设每步转化均完全)C．该过程的总反应是NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2OD．该方法每处理1molNHeq\o\al(＋,4)需要的NOeq\o\al(－,2)为0.5mol答案C解析1molNHeq\o\al(＋,4)所含的质子总数为11NA，A错误；由图可知，经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，1molNHeq\o\al(＋,4)和1molNH2OH发生氧化还原反应生成1molN2，标准状况下的体积为22.4L，B错误；由图可知，该过程的总反应是NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，C正确；每处理1molNHeq\o\al(＋,4)，需要的NOeq\o\al(－,2)为1mol，D错误。考点氨及铵盐的性质题点铵盐的性质及应用6．(兰州市联片办学高一上学期期末)实验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M，多余的气体可用水吸收，则M是()A．氨 B．一氧化碳C．二氧化氮 D．氯化氢答案A解析收集装置，短导管进气，长导管出气，相当于采用向下排空气法收集，收集的气体，其密度小于空气，且不与氧气反应，有防倒吸装置，在水中溶解度非常大。考点氨的性质题点氨的收集与提纯7．(湖北荆州高一期末检测)下列装置适用于实验室制氨并验证氨的某化学性质，其中能达到实验目的的是()答案C解析该反应需要加热，A不符合题意；氨与浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨，B不符合题意；C装置中发生2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))N2＋3Cu＋3H2O，固体由黑色变为红色，可以验证氨具有还原性，C能达到实验目的；气体与水直接接触，不能起防倒吸的作用，D不符合题意。考点氨的实验室制法题点氨的实验室制法8．(绍兴市柯桥区高一期末)将NH4HCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有()A．NH3，O2 B．H2O，O2C．CO2，O2 D．O2答案A解析NH4HCO3分解生成NH3、CO2和H2O，将混合气体通过Na2O2，CO2和H2O分别和Na2O2反应生成O2，再通过碱石灰干燥，最终剩余气体为NH3和O2，故选A。考点铵盐的性质题点铵盐的性质及应用9．(福建安溪一中期末)NH3是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法正确的是()A．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．图中所涉及的反应均为氧化还原反应答案C解析NH4Cl是氮肥，NaHCO3不是化肥，A项错误；NH4Cl、HNO3受热易分解，而Na2CO3受热不易分解，B项错误；NO2与NH3可以发生反应6NO2＋8NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂))7N2＋12H2O，该反应是氧化还原反应，C项正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和H2O，该反应是非氧化还原反应，D项错误。考点氨的性质及应用题点氨的性质及在转化中的应用三、硝酸的性质和计算10．(兰州市联片办学高一上学期期末)下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是()A．常温下都不可用铝制容器贮存B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻C．常温下都能与铜较快反应D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低答案D解析常温下和铝遇两种浓酸均发生钝化，所以可用铝制容器贮存，A项错误；浓硫酸具有吸水性，溶液质量增加，硝酸易挥发，质量减小，B项错误；铜与浓硫酸反应需要加热，而与浓硝酸不需加热即可反应，C项错误；放置在空气中，浓硝酸挥发，导致溶质减少，最终浓度会降低；浓硫酸吸水，导致浓度也会降低，故D正确。考点硝酸的性质题点硝酸、硫酸性质比较11．(黑龙江大庆一中月考)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论①将过量的Fe粉加入稀HNO3中，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋②浓HNO3久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解③铝箔插入稀HNO3中无现象铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜④用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓HNO3具有酸性和强氧化性A.①② B．③④C．②③④ D．②④答案D解析将过量的铁粉加入稀HNO3中，生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于浓HNO3所致，故②正确；铝箔遇浓HNO3钝化，遇稀HNO3会溶解，故③错；浓HNO3具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故④正确。考点硝酸的性质题点硝酸在化学反应中性质的判断12．下列说法中，正确的是()A．可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸B．在0.1mol·L－1的盐酸中，Na＋、Fe2＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)能大量共存C．56gFe与硝酸发生氧化还原反应时，转移的电子数一定是3molD．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定，见光易分解答案D解析在常温下，浓硝酸能使铁、铝等金属钝化，但铁、铝在常温下能与稀硝酸反应生成硝酸盐，所以不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸；在0.1mol·L－1的盐酸中存在大量的H＋，在H＋存在下，Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)因能发生氧化还原反应而不能大量共存；因Fe与硝酸反应的相对量不知道，Fe是否完全反应或反应后生成Fe3＋还是Fe2＋都无法确定，故转移的电子数无法确定；浓硝酸不稳定，见光易分解，生成的NO2溶于硝酸而使硝酸变黄。考点浓硝酸的性质题点浓硝酸的性质13．0.3molCu2S与HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O，则未被还原的HNO3的物质的量是()A．1.0mol B．1.2molC．0.3mol D．2.2mol答案B解析未被还原的HNO3中的氮原子的物质的量＝反应后Cu(NO3)2中氮原子的物质的量。由Cu2S～2Cu(NO3)2得，n[Cu(NO3)2]＝0.6mol，所以未被还原的HNO3的物质的量是1.2mol。考点硝酸的性质题点硝酸的性质及相关计算14．向13.6g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体。在所得溶液中加入0.5mol·L－1的NaOH溶液1.0L，生成沉淀的质量为19.6g，此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是()A．原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1B．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.3mol·L－1C．产生NO的体积为2.24LD．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.1mol答案D解析生成的沉淀为Cu(OH)2，质量为19.6g，其物质的量为0.2mol。设Cu、Cu2O的物质的量分别为x、y，则x＋2y＝0.2mol,64g·mol－1×x＋144g·mol－1×y＝13.6g，解得x＝0.1mol，y＝0.05mol，Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，A错误；Cu和Cu2O中的Cu都变为＋2价的Cu2＋，转移电子的物质的量为(0.1×2＋0.05×2)mol＝0.3mol，根据得失电子守恒可知，生成的NO的物质的量应为0.1mol，但未注明是否为标准状况，故气体体积不一定为2.24L，C错误；n(NaOH)＝0.5mol，生成0.2molCu(OH)2时消耗了0.4molNaOH，另外0.1molNaOH中和了剩余的0.1mol硝酸，D正确；硝酸的总物质的量为0.1mol(剩余的)＋0.1mol(表现氧化性的)＋0.4mol(表现酸性的)＝0.6mol，其物质的量浓度为2.4mol·L－1，B错误。四、氮及其化合物的综合实验15．(江西上饶市高一自招班期末)氮是我们熟悉的典型非金属元素，研究氮及其化合物的性质对于生产、生活、科研具有重要意义，请回答以下问题：Ⅰ.(1)图1为制取氨的装置和选用的试剂，其中合理的是________(填字母)。A．①②B．②③C．②④D．①③(2)实验室制备氨的化学方程式是__________________________________________________。Ⅱ.图2为铵盐的受热分解装置：(1)被加热的铂丝处发生反应的化学方程式为________________________________________。(2)B中出现的现象为_____________________________________________________________。(3)如图3：将上述烧杯C中反应得到酸的足量浓溶液与Cu反应，实验完毕后，试管中收集到气体的主要成分为___________________________________________________(写化学式)。答案Ⅰ.(1)C(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑Ⅱ.(1)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O(2)无色气体变成红棕色(3)NO解析Ⅰ.(1)①NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，气体进入干燥管的机会不多，故①错误；②向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca(OH)2，同时放出大量热量，使浓氨水中的氨逸出，故②正确；③固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜，使产生的水能够流出，以免损坏试管，所以利用氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨需试管口应略向下倾斜，故③错误；④浓氨水易挥发，用浓氨水加热制取NH3的方法是正确的，氨是碱性气体，可用碱石灰干燥，故④正确。(2)实验室用加热氯化铵和氢氧化钙的方法制取氨，二者反应生成氯化钙、氨和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。Ⅱ.(1)在铂丝作催化剂、加热条件下，氨和氧气发生氧化还原反应生成一氧化氮和水，反应方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。(2)一氧化氮和氧气是无色气体，一氧化氮和氧气反应生成红棕色的二氧化氮，反应方程式为2NO＋O2=2NO2，所以看到的现象是无色气体变成红棕色。(3)HNO3是强电解质，具有强氧化性，可与铜反应，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，生成的NO2气体与水反应生成NO气体，故实验完毕后，试管中收集到的气体的主要成分为NO。考点氨及铵盐的性质题点铵盐的性质及应用16．(吉林吉化第一高级中学期末)甲、乙两组同学分别对铜、铁与硝酸的反应进行探究，请你参与并完成有关问题的解答。(1)甲组同学采用如图所示装置验证铜与硝酸的反应。已知仪器A中盛有足量的一定浓度的硝酸溶液，试管B中盛有3.2g铜。①请写出铜与稀硝酸反应的离子方程式：________________________________________。②在铜与硝酸的反应中，硝酸所表现出的化学性质有_______________________________。③仪器C中收集的气体主要是____________________(填化学式)。④待试管B中的铜反应完全后，如果向B中液体里加入足量氢氧化钠溶液，可生成沉淀的质量是________g。(2)乙组同学对铁与稀硝酸的反应进行探究。他们用amolFe和含有bmolHNO3的稀硝酸进行实验，若两种物质恰好反应都无剩余，且HNO3只被还原成NO，反应结束后溶液中含有Fe3＋和Fe2＋。①反应结束后的溶液中NOeq\o\al(－,3)的物质的量的取值范围是________(用含a的代数式表示)。②若反应结束后的溶液中Fe3＋、Fe2＋的物质的量之比n(Fe3＋)∶n(Fe2＋)＝3∶1，则eq\f(b,a)为_______。答案(1)①3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑②酸性和强氧化性③NO④4.9(2)①2amol<n(NOeq\o\al(－,3))<3amol②eq\f(11,3)解析(1)①铜与稀硝酸