2022-2023学年新教材高中化学第3章物质的性质与转化本章整合课件鲁科版必修第一册

1、本章整合第3章一、铁及其化合物的转化 知识网络钝化 二、硫及其化合物的转化 三、氮及其化合物的转化 突破一酸的氧化性和氧化性酸概念辨析【例1】室温下,某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验:实验现象试管中开始无明显现象,逐渐有微小气泡生成,越来越剧烈,液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色。试管中剧烈反应,迅速生成大量红棕色气体,溶液呈绿色,之后向绿色溶液中持续通入N2,溶液变为蓝色。重难突破下列说法不正确的是()A.试管中红棕色气体为NO2,由硝酸被还原生成B.等质量的Cu完全溶解时,试管中消耗的HNO3多C.将Cu换成Fe之后重复实验,依然是试管中反应更剧烈D.试管中反应后溶液颜色与

2、试管中的不同,是由于溶有NO2答案 C 解析 试管中Cu与稀硝酸反应生成NO,然后NO与氧气反应生成红棕色气体NO2,试管中红棕色气体为NO2,由硝酸被还原生成,A正确;铜与稀硝酸反应时,3 mol Cu消耗8 mol硝酸,铜与浓硝酸反应时,1 mol Cu消耗4 mol硝酸,则等质量的Cu完全溶解时,中消耗的HNO3更多,B正确;常温下Fe遇浓硝酸发生钝化,则将Cu换成Fe之后,试管中反应不明显,C错误;二氧化氮为红棕色气体,则试管中反应后溶液颜色与试管中的不同,是由于溶有NO2,D正确。酸的氧化性实质上指氢离子的氧化性,任何酸都有不同程度电离出H+的能力,H+在一定条件下获得电子生成H2。

3、因此在某些反应中酸做氧化剂其实质上是H+做氧化剂,如锌与盐酸或稀硫酸的反应,都可以用离子方程式Zn+2H+=Zn2+H2表示此类反应的实质。氧化性酸是酸根离子中心原子显示氧化性的酸,酸根离子获得电子后,中心原子化合价降低,形成相应的低价含氧化合物甚至是单质。如浓硫酸与Cu反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O。浓硫酸与木炭反应: C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O。硝酸与锌反应:4Zn+10HNO3(很稀) =4Zn(NO3)2+N2O+5H2O,4Zn+10HNO3(极稀) =4Zn(NO3)2+NH4NO3 +3H2O。浓硝酸与木炭、单质硫、磷的反应等

4、。归纳拓展作为氧化性酸,不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H+的氧化能力较弱,只能氧化较活泼的金属(即金属活动性顺序中氢前面的金属)。变式训练1对于下列事实的解释错误的是()A.纸张上滴上浓硫酸后出现发黑现象,说明浓硫酸具有脱水性B.浓硝酸在光照下颜色变黄,可以通过通入O2消除黄色C.常温下,浓硝酸可以用铝罐贮存,说明铝与浓硝酸不反应D.浓硫酸常温下与铜不反应,加热时才能发生反应答案 C解析 浓硝酸在光照下颜色变黄,是由于浓硝酸在光照下分解生成NO2,通入O2可以发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3,B正确;常温下,铝在浓硝酸中发生钝化,所以浓硝酸可以用铝罐贮存,

5、但钝化属于化学变化,C不正确。突破二非金属单质及其化合物推断题的解题思路和方法【例2】下列框图涉及的物质所含元素中,除一种元素外,其余均为118号元素。 已知:A、F为无色气体单质,B为具有刺激性气味的气体,化学家哈伯因合成B获得1918年的诺贝尔化学奖。C为黑色氧化物,E为红色金属单质,I为蓝色沉淀(部分反应的产物未列出)。请填写下列空白。(1)常温下铝遇到G的浓溶液后表面形成一层致密的保护膜,该现象称为。(2)E与G的稀溶液反应的离子方程式为。(3)在25 和101 kPa的条件下,将V L的B气体溶于100 mL水中,得到密度为 gcm-3的溶液M,则M溶液的物质的量浓度为 molL-1

6、。(已知25 、101 kPa条件下气体摩尔体积为24.5 Lmol-1,不必化简)(4)分别蘸取M的浓溶液和G的浓溶液的玻璃棒,相互接近后的现象是。(5)B和C反应的化学方程式为。(6)J、K是同种金属的不同氯化物,K为白色沉淀。写出SO2还原J生成K的离子方程式: 。答案 (1)钝化 解析 A、F为无色气体单质,B为具有刺激性气味的气体,化学家哈伯因合成B获得1918年的诺贝尔化学奖,则B是氨气,A是氧气,D是NO,F是氮气。C为黑色氧化物,E为红色金属单质,I为蓝色沉淀,则C是氧化铜,与氨气发生氧化还原反应生成铜、氮气和水,E是铜,与硝酸G反应生成硝酸铜,I是氢氧化铜,J是氯化铜。(1)

7、常温下铝遇到浓硝酸后表面形成一层致密的保护膜,该现象称为钝化。(2)铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H+2N =3Cu2+2NO+4H2O。(4)浓硝酸、浓氨水均易挥发,分别蘸取浓硝酸和浓氨水溶液的玻璃棒,相互接近后产生硝酸铵,因此实验现象是冒白烟。(5)B和C反应的化学方程式为3CuO+2NH3 3Cu+N2+3H2O。(6)J、K是同种金属的不同氯化物,K为白色沉淀,则K是CuCl,SO2还原氯化铜生成氯化亚铜的离子方程式为元素及其化合物的推断是将分散的知识点连成线、织成网,可有效地考查抽象、求异、发散和收敛等思维能力。1.解题“五步曲”审:审清题意,从题干问题框图迅速浏览一遍,尽量

8、在框图中把相关信息表示出来,明确求解要求。找:找“题眼”即找到解题的突破口,此步非常关键。归纳拓展析:从题眼出发,联系新信息及所学的旧知识,大胆猜测,顺藤摸瓜,应用正逆向思维、发散和收敛思维、横向纵向思维等多种思维方式,进行综合分析、推理,初步得出结论。验:验证确认,将结果代入原题检验,完全符合才算正确。答:按题目的要求写出答案。2.破题最关键:寻找解题“突破口”,抓“特”字(1)特征现象。有颜色的气体:Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)和溴蒸气(红棕色)等。有漂白作用的气体:Cl2(有水时)、SO2等。在空气中点燃后火焰呈淡蓝色的气体:CH4、CO、H2等。通常可作为保护气的气体:N2和Ar

9、等。溶于水显碱性的气体有NH3。在空气中迅速由无色变为红棕色的气体只有NO。能与盐酸作用产生无色无味的气体,且将气体通入澄清石灰水中能产生白色浑浊的物质必含能与盐酸作用产生有刺激性气味的无色气体,且将该气体通入品红溶液中能使之褪色,加热后又恢复原来颜色的物质必含(2)特征转化关系。连续转化:三角转化: 变式训练2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,请填写下列空白。(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。D的化学式是;在工业生产中B气体的大量排放被雨水吸收后形成而污染了环境。(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。A、C的化学式分别是A,

10、C。D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。答案 (1)H2SO4酸雨(2)N2NO2Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2+2H2O属于解析 (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,A是单质S,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,浓硝酸可与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。突破三常见气体的制备【例3】某

11、化学兴趣小组设计了如图装置,该装置能制取Cl2,并进行相关性质实验,且可利用装置G储存多余的氯气。(1)A中发生反应的化学方程式为。(2)实验开始时,先打开分液漏斗旋塞和活塞K,点燃A处酒精灯,让氯气充满整个装置,再点燃E处酒精灯,回答下列问题:在装置C、D中能看到的实验现象分别是、;在装置E的硬质玻璃管内盛有碳粉,发生氧化还原反应,产物为CO2和HCl,则E中发生反应的化学方程式为;装置F中球形干燥管的作用是 ;(3)储气瓶b内盛放的试剂是。 答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2(2)溶液由无色变为蓝色溶液先变红后褪色C+2Cl2+2H2O CO2+4HCl防倒

12、吸(3)饱和NaCl溶液解析 (1)MnO2和浓盐酸反应的条件为加热,二氧化锰将HCl氧化为氯气,自身被还原成Mn2+,该反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2。(2)氯气具有强氧化性,将Cl2通入淀粉KI溶液,发生氧化还原反应Cl2+2KI=I2+2KCl,生成的碘单质能够使淀粉溶液变蓝,即C中现象为溶液由无色变为蓝色;将氯气通入到紫色石蕊溶液中,氯气会和水发生反应Cl2+H2O=HCl+HClO,其中HCl会使石蕊溶液变红,但HClO具有强氧化性,使变红的溶液褪色,即D中现象为溶液先变红后褪色。在装置E的硬质玻璃管内盛有碳粉,发生氧化还原反应,产物为CO2

13、和HCl,氯气通过碳粉能够生成HCl,说明反应物中有水参与,根据质量守恒和得失电子守恒可得该反应的化学方程式为C+2Cl2+2H2O CO2+4HCl。氯气能与氢氧化钠发生反应,导致装置内气压减小,在大气压作用下溶液会被吸到导管中,用球形干燥管可防止该现象的发生,故其作用为防倒吸。(3)浓盐酸具有挥发性,刚制得的氯气中混有HCl和水蒸气,饱和食盐水可吸收HCl而难吸收氯气,故用饱和食盐水除去氯气中的HCl。1.有关气体制备实验的分析思路 归纳拓展2.常见气体的制备 制取物质试剂反应原理(化学方程式)发生装置(如上图)氯气MnO2、浓盐酸MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2氢气

14、Zn、稀硫酸Zn+H2SO4=ZnSO4+H2或或二氧化碳CaCO3、稀盐酸CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O或或氨气NH4Cl、Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O制取物质试剂反应原理(化学方程式)发生装置(如上图)氧气KClO3、MnO22KClO3 2KCl+3O2KMnO42KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2H2O2、MnO22H2O2 2H2O+O23.气体的干燥 项目液态干燥剂固态干燥剂装置常见的干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)项目液态干燥剂固态干燥剂可干燥的气体H2、O2、Cl2、SO2、CO

15、2、CO、CH4、N2等H2、O2、Cl2、SO2、N2、CO、CO2、CH4等H2、O2、N2、CH4、NH3等不可干燥的气体HBr、HI等还原性气体及碱性气体(如NH3)NH3等Cl2、SO2、CO2、NO2等4.气体的净化杂质气体易溶于水的可用水来吸收,酸性气体杂质可用碱性物质吸收,碱性气体杂质可用酸性物质吸收,能与杂质气体发生反应生成沉淀或可溶性物质的物质也可作为吸收剂,水为杂质时可用干燥剂吸收。气体所含杂质净化剂净化装置O2Cl2氢氧化钠溶液H2H2S硫酸铜溶液CO2HCl饱和碳酸氢钠溶液CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液Cl2HCl饱和食盐水SO2HCl饱和亚硫酸氢钠溶液气体所含杂质净化

16、剂净化装置COCO2或H2O碱石灰N2O2灼热的铜网5.气体的收集(1)设计原则:根据气体的溶解性或密度来选择收集装置。(2)收集装置基本类型收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排液法难溶于液体或微溶于液体,又不与液体反应的气体O2、H2、N2、NO、CO等可用排水法收集,Cl2用排饱和NaCl溶液法收集、CO2用排饱和NaHCO3溶液法收集收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)相对分子质量大于空气平均相对分子质量的气体Cl2、SO2、NO2、CO2相对分子质量小于空气平均相对分子质量的气体H2、NH36.尾气处理装置尾气中若含有易燃、易爆、有毒或有刺激性气味的气体,

17、需增加尾气处理装置,防止气体排入空气中污染环境。常见尾气处理装置如下: 装置示意图点燃式吸收式收集式适用气体难溶于液体的易燃气体,如H2、CO等易溶于液体或能与液体发生反应的气体,如Cl2、H2S、SO2等。在设计装置时,需考虑是否会发生倒吸有危险或有污染的气体均可用此法(只适用于少量气体)注意:对于溶解度很大的气体,吸收时应防止倒吸。常见的防倒吸装置还有如下几种改进装置(以NH3的吸收为例,未注明的液体为水)。规律方法 解答气体制备题目的有关技巧(1)气体的制备一般要遵循制备气体、净化(干燥)气体、收集气体、尾气处理四个环节。(2)明确各步骤中实验装置的选取原则根据药品状态和反应条件,制备气

18、体装置通常有固固加热型、固液不加热型和固液加热型三种。除杂过程应遵循不引入新的杂质、不减少被净化气体的量的原则,通常有液体不加热除杂、固体不加热除杂和固体加热除杂三种类型。干燥装置的选取应遵循被干燥的物质不能与干燥剂发生反应的原则,根据干燥剂的状态可分为固体干燥剂和液体干燥剂两种类型。对于有毒的气体,一定要进行尾气处理。(3)按顺序进行分析装置顺序:制气装置净化装置反应或收集装置尾气处理装置。安装顺序:先下后上,从左到右。操作顺序:安装仪器检查装置气密性加入药品。变式训练3下列装置能达到实验目的的是() A.利用图1装置进行喷泉实验B.利用图2装置吸收HCl气体,并防止倒吸C.利用图3装置制备NH3D.利用图4装置收集SO2气体答案 A解析 二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,导致圆底烧瓶内气体的压强迅速减小,从而形成喷泉,A项正确;HCl气体极易溶于水,从而易引起倒吸现象,苯的密度小于水的密度,氯化氢仍与水接触,同样会引起倒吸,B项错误;实验室制备氨气常将氯化铵与氢氧化钙固体的混合物加热,没有加热装置,C项错误;SO2气体的密度大于空气的密度,必须用向上排空气法收集,应短