高中化学鲁科版第三章自然界中的元素单元测试 全国公开课

第3章自然界中的元素本章重难点专题突破一碳酸钠、碳酸氢钠的比较与鉴别方法胃是人体消化系统中的关键部位，人体中胃酸过多时，会出现“咯酸水”、“烧心”、“胃部隐隐作痛”等症状，医生通常用“小苏打片”进行治疗。1．碳酸钠和碳酸氢钠比较日常生活中常用热的纯碱溶液洗涤油污。下面用类比的方法归纳总结碳酸钠、碳酸氢钠的有关知识。碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱、苏打小苏打溶解性易溶易溶热稳定性稳定，不易分解2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O溶液酸碱性碱性碱性与酸盐酸Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑碳酸Na2CO3＋H2CO3=2NaHCO3不反应与碱NaOH不能反应NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O石灰水Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O与CaCl2反应Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl不反应与CO2反应Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3不反应用途应用于玻璃、制皂、造纸、纺织、洗涤剂等工业食品工业上作发酵粉，医疗上用于治疗胃酸过多，用作泡沫灭火剂相互转化Na2CO3eq\o(,\s\up7(CO2＋H2O或H＋),\s\do5(加热或OH－))NaHCO32.碳酸钠、碳酸氢钠性质异同的应用(1)除杂净化①CO2气体中混有少量HCl气体：可将混合气体通入饱和NaHCO3溶液中，然后干燥后收集。NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑②Na2CO3固体粉末中混有NaHCO3，用加热法2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑③Na2CO3溶液中混有NaHCO3，滴加适量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O④NaHCO3溶液中混有Na2CO3，通入过量的CO2气体Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3(2)鉴别方法①固体受热法：将两种粉末加热，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3，不产生气体的是Na2CO3。②CaCl2(或BaCl2)溶液：各取适量两待鉴溶液分别于洁净的试管中，向两溶液中分别加入BaCl2(或CaCl2)溶液，产生白色沉淀的是Na2CO3，不产生白色沉淀的是NaHCO3。③用稀盐酸：各取适量两待鉴溶液分别于洁净的试管中，分别逐滴加入稀盐酸，立即产生气体的是NaHCO3；开始无气泡，加入一定量稀盐酸后才开始产生气体的是Na2CO3。【典例1】日常生活中，经常用到苏打(又叫纯碱)和小苏打两种物质。(1)下列有关苏打和小苏打的叙述中不正确的是()A．苏打和小苏打都易溶于水B．在受热的条件下，苏打比小苏打稳定C．苏打和小苏打中分别滴加等浓度的盐酸，苏打放出气体的速度比小苏打慢D．相同质量的苏打和小苏打分别与足量等浓度的盐酸反应，苏打放出的气体比小苏打多(2)欲除去小苏打溶液中少量的苏打杂质，加入的物质最适宜的是()A．过量的二氧化碳 B．足量的盐酸C．适量的NaOH溶液 D．适量的Ca(HCO3)2溶液(3)欲除去苏打粉中的小苏打杂质的方法是()A．加入盐酸 B．通入二氧化碳C．加热 D．加入氢氧化钙解析根据Na2CO3和NaHCO3的相互转化关系得知，除去NaHCO3溶液中混有的Na2CO3，可采取往溶液中通入过量的二氧化碳的方法；除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3的简易方法是加热。答案(1)D(2)A(3)C二氮的氧化物溶于水的计算方法氮元素有五种正化合价：＋1、＋2、＋3、＋4、＋5，六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，除NO2为红棕色外，其余均为无色气体，氮的氧化物均有毒，都是大气污染物。NO2和NO有如下反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④1．NO和NO2的混合气体NO和NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应①：可利用气体体积变化差值进行计算V剩＝V(NO)原＋eq\f(1,3)V(NO2)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③：其计算如下表：x＝eq\f(VNO2,VO2)0<x<eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x>eq\f(4,1)反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO2过量，剩余气体为NO和O2的混合气体NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④：其计算如下表：x＝eq\f(VNO,VO2)0<x<eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x>eq\f(4,3)反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO过量，剩余气体为NO【典例2】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，则原混合气体中NO2和O2的体积比是____________。解析3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④NO2和O2的体积比不等于4∶1，则需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况。设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2为(1－x)。(1)假定原混合气体中V(NO2)∶V(O2)<4∶1，则O2过量4NO2＋O2＋2H2O=4HNO341xyeq\f(4,x)＝eq\f(1,y)解得y＝eq\f(x,4)，剩余的O2：(1－x)－eq\f(x,4)＝eq\f(1,2)解得x＝eq\f(2,5)，V(NO2)∶V(O2)＝eq\f(2,5)∶(1－eq\f(2,5))＝2∶3。(2)假定原混合气体中V(NO2)∶V(O2)>4∶1，则NO2过量4NO2＋O2＋2H2O=4HNO341y(1－x)eq\f(4,y)＝eq\f(1,1－x)解得y＝4(1－x)，暂时剩余NO2：1－[4(1－x)＋(1－x)]＝5x－4由反应式：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知最后剩余NO：eq\f(5x－4,3)由eq\f(5x－4,3)＝eq\f(1,2)得x＝eq\f(11,10)(不合题意，舍去)。答案2∶3三硝酸与金属反应的有关计算方法硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。有关的计算方法：1．依据守恒规律计算(1)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。(2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。(3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数应等于NOeq\o\al(－,3)所带负电荷总数(因为这种溶液中OH－浓度很小，可被忽略)。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NOeq\o\al(－,3)借助H＋仍能继续与金属反应。【典例3】将g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为L。请回答：(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。(2)参加反应的HNO3的物质的量是________________________________________________________________________。(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________mol·L－1。解析(1)n(Cu)＝eq\fg,64g·mol－1)＝mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体的总体积为L，有：x＋y＝mol①根据“得失电子守恒”，有：3x＋y＝mol×2②(重要的隐含条件！)②式中，左边为N得电子数，右边为Cu失电子数，得失电子数相同。解方程组得：x＝mol，y＝mol。则：V(NO)＝mol×L·mol－1≈L，V(NO2)＝L－L＝L。(2)参加反应的HNO3分为两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3为0．51mol×2＋mol＝mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aVmol，也就是以NOeq\o\al(－,3)形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aVmol。所以，c(HNO3)＝eq\f(aV×10－3＋,mol·L－1。答案(1)(2)mol(3)eq\f(aV×10－3＋,【典例4】将一定质量的铁粉加入到装有100mL某浓度的稀硝酸溶液中充分反应。(1)容器中剩有mg的铁粉，收集到NO气体448mL(标准状况下)。①所得溶液中的溶质的化学式为________________________________________________________________________。②原溶液中的溶质的物质的量浓度为________________________________________________________________________。(2)向上述固液混合物中逐渐滴加稀硫酸直至刚好不再产生气体为止，该气体遇空气变成红棕色，此时容器中有铁粉ng。①此时溶液中的溶质的化学式为________________________________________________________________________。②m－n的值为________(精确到。解析(1)①由于容器中铁有剩余，故所得溶液中的溶质为Fe(NO3)2。②原HNO3的浓度可以通过反应方程式求解：3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O8mol2×Ln(HNO3)Ln(HNO3)＝eq\fL×8mol,2×L)＝mol，c(HNO3)＝eq\fmol,L)＝mol·L－1。(2)由于铁仍剩余ng，所以溶液中的溶质为FeSO4，(m－n)g即为参加反应的Fe的质量，通过“该气体遇空气变红棕色”可知产物为NO，3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O32n(Fe)mol－moln(Fe)＝eq\f(3×mol,2)＝molm(Fe)＝mol×56g·mol－1＝g≈g即m－n＝。答案(1)①Fe(NO3)2②mol·L－1(2)①FeSO4②四比较法理解二氧化硫的重要性质1．物质的漂白性比较(1)漂白性分类比较漂白类型漂白原理常见代表物漂白特点加合型与有机色质结合，形成不稳定的无色化合物SO2一定条件下，SO2放出，又恢复原色氧化型将有色物质氧化为无色物质氯水、HClO、Ca(ClO)2、O3、H2O2、Na2O2退色后不能恢复原色吸附型吸附作用物理变化活性炭通过一定的处理可以重复使用(2)SO2和Cl2的漂白性拓展SO2和Cl2虽都有漂白性，但漂白原理和现象各有不同，Cl2的漂白原理是由于Cl2溶于水生成的HClO具有强氧化性，将有色物质氧化成无色物质，退色后不能恢复到原来颜色，而SO2是由于它溶于水生成的H2SO3与有色物质直接化合，形成不稳定的无色化合物，退色后在一定的条件下又能恢复原来的颜色。紫色石蕊eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(通入SO2))很快变成红色,\o(→,\s\up7(通入Cl2))立即变红，随后变成无色))品红溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(通入SO2))退色\o(→,\s\up7(加热到沸腾))恢复红色,\o(→,\s\up7(通入Cl2))退色\o(→,\s\up7(加热到沸腾))不变色))[特别提示]若将等物质的量的Cl2和SO2气体相混合，在溶液中会发生反应：SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl，从而失去漂白能力。2．二氧化硫和二氧化碳的比较SO2CO2相同点常温下是气体；密度大于空气；酸性氧化物；非电解质不同点易溶于水(1体积水可溶解40体积SO2)微溶于水具有还原性无还原性使品红溶液退色不能使品红溶液退色酸性：H2SO3>H2CO3应用(除杂)CO2中混有少量SO2时，可将气体通入饱和的NaHCO3溶液中洗气检验CO2和SO2混合气体中存在CO2气体的方法：【典例5】下列实验能证明某无色气体为SO2的是()①能使澄清石灰水变浑浊②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红③能使品红试液退色，加热后又显红色④能使溴水退色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生A．①②③④ B．①③④C．③④ D．②③④解析能使澄清石灰水变浑浊的气体有SO2、CO2；能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体为酸性气体(如：HCl、HBr、SO2、CO2等)；能使品红退色的气体有Cl2、SO2，但Cl2有颜色，退色后加热又显红色的只有SO2；能使溴水退色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，只有SO2气体符合。答案C五浓硫酸与稀硫酸的比较与判断1．浓硫酸、稀硫酸的比较名称浓H2SO4稀H2SO4溶质的主要存在形式H2SO4分子H＋、SOeq\o\al(2－,4)导电性纯H2SO4几乎不导电强酸性强弱弱(不能制H2)强遇碱反应反应遇NaCl固体2NaCl＋H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑(用于制HCl气体)不反应氧化性强弱＋6价硫，强氧化性，属于氧化性酸，还原产物为SO2H＋，弱氧化性，属非氧化性酸，还原产物为H2遇Fe、Al(常温)钝化顺利反应遇Cu、C(加热)反应不反应脱水性有无吸水性有无2.浓、稀硫酸的判断方法各取少量试样，做以下实验，都可进行区分。(1)称量：取等体积酸，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：分别加到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：分别在蓝色石蕊试纸上滴1～2滴试液，变红色者为稀硫酸，一会儿变黑者为浓硫酸。【典例6】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：甲乙丙丁戊操作火柴梗加入金属铜片分别加入到盛水的试管中用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸试剂瓶的瓶口加到CuSO4·5H2O晶体中结论变黑者为浓硫酸产生刺激性气味气体者为浓硫酸放热者为浓硫酸冒白烟者为浓硫酸使晶体变白者为浓硫酸(1)其中可行的是______________。(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________________________________________________________________________________________________________。(4)请给出另外两种鉴别方法：______________________________________________________________________________________________________。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，而稀硫酸不反应。丙可行。丁中因浓、稀硫酸都不挥发，所以不可能区分。戊可行。答案(1)甲、丙、戊(