新高考一轮复习鲁科版第四章第6课时无机物转化与推断常见气体制备装置的研究学案

第6课时无机物转化与推断常见气体制备装置的研究

❷课标要求

1.了解典型无机物的转化关系,进一步掌握其性质和应用。

2.了解常见气体制备原理、发生装置、净化和收集装置等。

3.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程,创新实验方案。

,考点一；,无机物转化与推断

H必备知识房各

(1)化合物+单质一化合物+化合物

C12+H2O-HC1+HC10

点燃

-

2H2S+3O22SO2+2H2O

催化剂

4NH3+502^^4N0+6H20

CH1+2O2⅛CO2+2H2O

⑵化合物+化合物一化合物+单质

4NH3+6N0-5N2+6H20

2H2S+SO2-3S；+2⅛0

2Na202+2H20—4Na0H+02t

NaH+H2O=NaOH+H2t

2Na202+2C02-2Na2C03+02

C0+H20(g)≡CO2+H2

CO+CuOW=CU+CO2

3C0+Fe20；taB2Fe+3C02

⑶高温下的反应

3Fe+4H20(g)≡Fe30l+4H2

2Al+Fe2O3⅛2Fe+Al2O3

C+H20(g)mC0+H2

CaCO3aBCaO+CO2↑

CaCO3+SiO2mCaSiO3+CO2t

Na2C03+Si02a≡a2Si03+C02↑

2C+SiO2≡Si+2COt

催化剂

==

4NH3+502^4N0+6H,0

金属置换Fe+Cu^^—Cu+Fe^+

金属2Al+Fe203≡2Fe+Al203

2Na+2H20—2NaOH+H2t

+2+

金属置换Zn+2H—Zn+H2t

非金属2Mg+CO2⅛2MgO+C

3Fe+4H20(g)≡Fe301+4H2

2F2+2H20—4HF+02

C12+H2S_2HC1+SI

Cl2+2HBr_2HC1+Br2

非金属置

C12+2HI_2HC1+L

换非金属

2C+SiO2≡Si+2CO↑

C+H20(g)≡C0+H2

3C12+2NH3——N2+6HC1

Si+4HF—SiE1+2H2t

非金属置H2+CUO^CU+H2O

换金属C+2CUO≡2CU+CO2↑

⑴直线型转化关系

A上BJ

①X为。2

Na—*Na2O—*∙Naχθ2

N-N0-N02或NL-*N0^N02

S-SO2-SO3或H2S-SO2-SO3

C→3O→SO2或CH1→S0^C02

②X为CO2

NaOH-SaNa2CO3-^NaHCO3

③X为强酸(如HCl)

3+

AlO2-^Al(OH)3-iCAl

④X为强碱(如NaOH)

A13+OHJV1(0H)3OFTA102

⑤X为Fe

Cl2⅛eCl3⅛eCl2

⑥X为C

oʌeo,ʌeo

⑵交叉型转化关系

⑶三角型转化关系

(1)常见气体单质:H2、N2、。2、Cl2、F2O

(2)有颜色的气体:Cb(黄绿色)、澳蒸气(红棕色)、N(λ(红棕色)、F?(浅

黄绿色)。

(3)易液化的气体:NH3、CI2、SO2o

(4)有毒的气体(制备时需在通风橱内进行):F2、。3、HF、CI2、H2S>SO2、

CO、NO(N0、CO均能使血红蛋白失去携氧能力)、NO2o

(5)极易溶于水的气体:NH3、HC1、HBr;易溶于水的气体:No2、S(k能

溶于水的气体：C02、Cl2O

(6)具有漂白性的气体:Cb(潮湿)、。3、SO2O

⑺能使石蕊溶液先变红后褪色的气体：Ch。

(8)能使品红溶液褪色的气体:S02(加热时又恢复红色)、Ck(加热红色

不恢复,加入AgNθ3溶液出现白色沉淀)。

⑼能使无水硫酸铜变蓝的气体:水蒸气。

(10)能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体：Ck、Br2、NO2、03o

(11)不能用浓硫酸干燥的气体:NH3、H2S›HBr、HIo

(12)不能用无水CaCk干燥的气体:MU原因为生成CaCk-8NH3)o

、牙关键能力育厂

1.(2022・安徽六安月考)下列物质的转化在给定条件下均能实现的

是(A)

Oe(g；O2(g)

3催化剂rNOHz。⑴*HNO3

Fe(s)

B.NaCKaq)≡C12(g)^点燃“FeCl2(s)

2(s)-⅛^>H2SiO3(s)NaoH(aq)∙Na2Siθ3(aq)

D.NaCl(aq)-^tNaHCO3(s)ANa2CO3(s)

解析:NL与。2反应生成NO,4N0+302+2H20-4HN03,A正确;Cb与Fe反

应生成FeCl3,B错误;SW与H2O不反应,C错误;NaCl和CCh不反应，

饱和NaCl溶液中通入N4和CO?才有NaHCo3析此D错误。

2.白色固体混合物A含有KC1、CaCo3、Na2C03>Na2SiO3.CUSOt中的几

种,常温常压下进行如图实验。

下列推断不正确的是(C)

A.无色溶液B的PHe7

2S1O3

2SiO3>CuSO4和CaCO3

3酸化,无沉淀;再滴加AgNO3,若有白色沉淀生成,说明混合物A中有

KCl

解析:混合物A加水溶解后得到固体C,固体C加过量硝酸后,得到白

色固体F,由混合物A的成分可知,F的主要成分为H2SiO3,B项正确；

蓝色溶液E中存在Cut故白色固体混合物A中存在CUSa“无色气体D

为CO2,故白色固体混合物A中可能含有Na2CO3,与CUSol反应生成CUCe)3

进入固体C,也可能含有CaCO3,C项错误;溶液B呈无色,说明CUSOl与

NazSiG或Na2CO3反应生成CUSiO3或CUeO3沉淀进入固体C,同时生成

Na2SOb故无色溶液B中一定含有Na2SO4,KClʌNa2CO3.Na2SiO3,

溶液的pH≥7,A项正确;无色溶液B经HNCh酸化后,无沉淀,再加AgNO3

有白色沉淀产生,说明A中有KCl,D项正确。

3.已知某短周期元素甲是常见元素Mg、AKC、N、CKS中的一种，

其单质A及其化合物能发生如图所示的反应,除H外,A〜K所有物质

中均含有甲元素;在本系列反应中，仅略去反应条件和反应中产生的

水,其余产物均呈现在图中;K可能与A〜G中的物质相同，也可能不同。

根据上图和叙述的要求，回答下列问题:

(1)由砰理匐可知,元素甲除具有非金属性外,还应具有的属性

是。

②可排除的元素有:(填元素符号，下同)。

⑵由"9日可再排除元素。

⑶已知G与热水的反应是复分解反应,请写出其化学方程式:

(4)用两个词来描述F+B-K的反应类型:、o

⑸若短周期元素乙的单质及其化合物也能发生类似如图所示的反应,

但需在上图中做一些补充才能完整并正确地表述。

①乙元素是元素。

②反应F+B-K是工业消除污染性尾气的一个反应,请写出反应的化

学方程式:o

解析:根据题意可知若A为S,与反应生成B,B为SO2,接着B被氧化

生成C,C为S03,C与水反应生成D,D为H2SO1,浓硫酸与铜反应生成E

和B,可知E为硫酸铜,A能和Mg反应生成G,G为MgS,MgS水解生成H

和F,可知H为氢氧化镁,F为H2S,F与B反应生成K,可知K为S。若A

为N2,与O2反应生成B,B为N0,接着B被氧化生成C,C为NO2,C与水反

应生成D,D为HNO3,硝酸与铜反应生成E和B,可知E为硝酸铜,A能和

Mg反应生成G,G为Mg3N2,Mg3N2水解生成H和F,可知H为氢氧化镁,F

为NH3,F与B反应生成K,可知K为N?。但由于图中仅略去反应条件和

反应中产生的水,其余产物均呈现在图中，而二氧化氮与水反应生成

硝酸和一氧化氮,根据分析可知甲元素为S元素。

(1)由砰理匐可知,元素甲除具有非金属性外，能逐级被氧化,应

该具有变价;Mg、Al、CI不能逐级被氧化,可排除。

⑵由"工国可知D为酸,浓硫酸、硝酸都可以与Cu反应,碳酸不行,

故可再排除C。

(3)G是MgS,与热水的反应是复分解反应,反应的方程式为MgS+2H20

=^=Mg(OH)21+H2S↑o

(4)F+B-K为2H2S+S02-3S+2H20,此反应为氧化还原反应或者归中

反应。

⑸①根据分析N元素也能发生类似的图示反应。②反应F+B-K是

工业消除污染性尾气的一个反应,反应的化学方程式为4NH3+6N0-

5N2+6H20O

答案：(1)有可变化合价(或有变价)Mg、Al、CI(2)C

(3)MgS+2H20^Mg(0H)2I+H2S↑

(4)氧化还原反应归中反应

(5)①N(2)4NH3+6N0-5N2+6H20

以思维建模

解无机转化推断题的四步骤

审清题意,从题干一问题一框图迅速浏览一遍,尽量在框图中把

审相关信息表示出来

找“题眼”，即找到解题的突破口。“题眼”主要有物质的特殊

颜色、特征反应现象、特殊反应条件、特征转化关系、特征数

找

据等

从“题眼”出发,联系新信息及所学知识,大胆猜测,顺藤摸瓜,

应用正、逆向思维,横向思维,纵向思维等多种思维方式进行综合

析

分析、推理,初步得出结论

四

验证确认,将结果放入原题检验,完全符合才算正确

验

,考点二,,常见气体的制备、净化、收集与尾气处理

H必备知识∕⅞各

反应装适用

反应装置图操作注意事项

置类型气体

①试管要干燥；

固、固。2、②试管口略低于试管底；

加热型NH3等③加热时先均匀加热再固定加

强热

固、液

①烧瓶加热时要隔石棉网；

加热型CI2、

②反应物均为液体时,烧瓶内要

或液、液HCl等

加碎瓷片（或沸石）

加热型

固、液H2、①使用长颈漏斗时,要使漏斗下

不加热CO2、端插入液面以下；

型或液、So2、②使用分液漏斗既可以增强气

液不加N0、密性,又可控制液体流速；

执型

/、、、....I二NO?等③启普发生器只适用于块状固

体和液体反应,且气体不溶于水

（1）除杂试剂选择的依据

主体气体和杂质气体性质上的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还

原性。

⑵除杂原则

①不损失主体气体。

②不引入新的杂质气体。

③在密闭装置内进行。

④先除易除的杂质气体。

（3）气体干燥净化装置

类型装置常见试剂

液态ɪ浓硫酸（酸性、

干燥剂强氧化性）

I

固态无水氯化

干燥剂钙（中性）

π

固态

碱石灰（碱性）

干燥剂In

固体，T除杂试剂CU、

加热IVCU0、Mg等

排水法收集难溶于水的气体,如。2、H2、N2、NO、CO、C2H4等

收集难溶于所选溶液的气体,如Cb用排饱和食盐水法

排液法

收集

向上排收集气体密度比空气的大且相差较大的气体,如CI2、

空气法CO2、叫等

向下排

收集气体密度比空气的小的气体,如CH八H2、NHs等

空气法

苣微簸常考排空气法收集的连接

口进气收集密度比空气大的气体

T]■

l

UU-b口进气收集密度比空气小的气体

对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无

害的气体,再排放到空气中。

用水吸收NH3、HCl（注意防倒吸）

用烧碱溶液吸收

CI2、HC1、H2S>SO2、NO2

用硫酸铜溶液或

H2S

醋酸铅溶液吸收

用点燃法除去

CO、H2、CH1

用收集法除去NO

I丘侬拔溶液或水吸收尾气时防倒吸装置

④

(I)CI2的实验室制备系统

浓盐酸

CD

饱F

浓

和

MnO2

硫

水

酸

NaoH溶液

制CI推置TOgCl2吸收多余

M⅞⅛诵餐气体净化装置气体收尾气处理装置

集装置

|立微点拔如果制备FeCl3或AICL，固体时,可将收集Ck的装置改为‘硬

质玻璃管并加热”，同时在尾气处理装置前加一个干燥装置。

(2)SO2的实验室制备系统

气体发生装置气体性质验证装置尾气处理装置

(3)NH3的实验室制备系统

NHQ和

被石灰

Ca(OH)2

浓盐酸

湿润的

红色石

水二-

NX惹试纸IY-H-

气体发生装置干燥装置性质验证装置尾气吸收装置

(1)“固(液)+液A气体”装置的创新

图A的改进优点是能控制反应液的温度。

图B的改进优点是使蒸储烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液

体顺利流下。

（2）“固+液一气体”装置的创新

大试管中的小

通过倾斜

试管盛有液体Y

形管使液体

反应物起液封

,与固体接触

的作用防止气卜J

,发生反应，

体从长颈漏斗:

控制反应的

中逸出,可节省

Y形管进行

通过分液漏斗;通过伸入或

滴加液体反应iJ拉出燃烧匙,

物,控制反应;控制反应的

的进行:发生和停止

⑶“固+固一气体”装置的创新

改进的目的:用于加热分解易熔化的固体物质，改进优点是可有效防

止固体熔化为液体后堵塞导管,如草酸晶体受热分解制取C02气体。

、T关键能力房不^

1.根据装置和下表内的物质（省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1

中虚线框内的装置是图2）,能完成相应实验目的的是（B）

a

MN

图1图2

a中的b中的实验目的、试剂和操作

选项

物质物质实验目的c中的物质进气方向

饱和

A浓氨水碱石灰收集氨气NH4ClNfM

溶液

B稀硝酸Cu收集NO水N-*M

检验SO2

C浓硝酸Na2SO3品红溶液MfN

的漂白性

检验Cl2Na2S

D浓盐酸MnO2MfN

的氧化性溶液

解析:氨气能够溶于饱和NH1Cl溶液,不能用排饱和NH1Cl溶液收集氨

气,故A错误;CU与稀硝酸反应生成硝酸铜、水和NO,NO难溶于水,可

用排水法收集，图示药品、装置均合理,故B正确;浓硝酸将NazSQ,氧

化成Na2SOb不会生成SO2,无法用品红溶液检验SO?的漂白性,故C错

误;Mno2与浓盐酸反应生成氯气需要加热,缺少加热装置,无法制取氯

气,故D错误。

2.（2021•重庆永川模拟）某班学习小组围绕“气体的实验室制取”进

行研讨,浓硫酸吸收水分作干燥剂。请根据要求回答下列问题。

（1）仪器A的名称是O

⑵图③与图②装置比较,主要优点是o

⑶若将①装置和④装置的a端相连,可用于实验室制取氧气,其反应

的原理:（用化学方程式

表示）。

⑷某同学欲在实验室制备并收集干燥的CO2,反应的原理是

________________________________________（用化学方程式表示），

所选仪器的连接顺序为（填仪器序号）。

解析：（1）仪器A为添加液体的玻璃仪器,其名称为长颈漏斗。（2）②装

置用到的是长颈漏斗,加入酸后反应无法控制，而③装置中有带小孔

的隔板,通过气体的压强作用，可以将固体和液体分离,可通过关闭止

水夹来调节装置内的气体压强从而控制反应的进行，图③与图②装置

比较,主要优点是可控制反应的发生与停止。（3）①装置为固体加热装

置,氯酸钾（KeIOJ固体在二氧化锌作催化剂并加热的条件下能较快

MnO2

地分解为氯化钾和氧气,化学方程式为2KC10H^^2KC1+302t0（4）

实验室制备CO2的反应原理为CaCo3+2HCl-CaCl2+H20+C02t;③装置

适用于固体与液体在常温下反应来制取气体，由于要收集干燥的CO2,

浓硫酸具有吸水性,可以用来干燥气体,所以再通过⑤装置把二氧化

碳干燥后再进行收集，由于二氧化碳气体的密度比空气大,用向上排

空气法收集,若用④装置来收集,则由长管a进入,所以仪器的连接顺

序为③⑤④或③⑤⑦。

答案：（1）长颈漏斗（2）可控制反应的发生与停止

MnO2

3

（3）2KC103^=2KCl+302t（4）CaC03+2HCl-CaCl2+H20+C02↑③

⑤④（或③⑤⑦）

3.（2021・湖南衡阳月考）在浓CaCb溶液中通入NL和C（λ,可以制得

纳米级碳酸钙（粒子直径在1〜IOnm之间）。如图所示A〜E为实验室

常见的仪器装置（部分固定夹持装置略去），请根据要求回答问题。

ABC

DE

⑴实验室制取氨气的化学方程式:,选

用图示装置制取、收集干燥的NH3,接口的连接顺序是a-一

一一一h（填小写字母）。

⑵向浓CaCb溶液中通入NL和CO?气体制纳米级碳酸钙时,应先通入

的气体是，试写出制纳米级碳酸钙的离子方程式：

⑶在浓CaCb溶液和N⅛用量正确的情况下,C(λ不足或过量都会导致

纳米级碳酸钙产量下降,若CO2过量,溶液中大量存在的离子有(不考

虑弱电解质的电离和盐类水解产生的少量离子)：

_____________________________________O

(4)取反应后去除Cae的溶液分别做以下实验,下列实验判断合理的

是(填字母)。

2CO3溶液,若有沉淀生成,说明CCh一定不足

B.滴加少量盐酸,若有气泡产生,说明CO2一定过量

C.测量溶液pH,若PH小于7,说明CO2一定过量

2溶液,若无沉淀生成,说明CO?一定没有过量

解析：(1)在实验室一般是用氯化镂和熟石灰混合加热反应制取氨气，

化学方程式为Ca(OH)2+2NH4CiqCaCb+2NH3t+2昂0;实验室制取氨气

采用固体与固体混合加热型装置,所以应选A为反应装置,生成物中

含有水,氨气属于碱性气体,所以应选择碱性物质吸收水蒸气,应选C,

氨气极易溶于水,且氨气的密度小于空气的密度,所以应采用向下排

空气法收集,应选D,氨气是有刺激性气味的气体,所以不能直接排放,

根据氨气极易溶于水,所以尾气处理应采用防止倒吸装置,用水吸收

即可,故选E,干燥管在使用时是大口进小口此所以仪器装置的接口

连接顺序是a-d-e-g-f一除(2)氨气极易溶于水,二氧化碳能溶

于水,为增大CO?在水中的溶解度,反应产生更多的COf5所以应先通

入氨气,氨气溶于水生成氨水,使溶液呈碱性,二氧化碳是酸性气体，

能和氨水反应生成碳酸镂,碳酸锈和氯化钙发生复分解反应生成碳酸

钙和氯化锭,制纳米级碳酸钙的离子方程式为Ca2++2NH3+H2θ+C(λ-

CaCO3(胶体)+2NH>(3)若二氧化碳过量,二氧化碳、碳酸钙和水反应

生成碳酸氢钙,导致碳酸钙的量减少,碳酸氢钙是可溶性的强电解质，

在水溶液里电离出Ca,HCO3,溶液中还含有NH：、Cl,故溶液中大

量存在的离子有Ca-HeO3、NHj>Clo

2

(4)根据⑶可知,若CO2过量,溶液中大量存在的离子有Ca∖HCO3>

NH上Cl,滴加少量Na2CO3溶液,若有沉淀，该沉淀为CaCO3,说明有

CO/和Ca"的反应,无论CO?是否过量,溶液中都存在Ca2+,因此都会产

生白色沉淀,A错误;滴加少量盐酸,若有气泡产生,为HCO3和酸的反

应,CO?一定过量,B正确;未指明测定温度，因此不能根据溶液PH小于

7就判断溶液显酸性,CO2过量,C错误;CO2过量,溶液中大量存在的离

子有Ca∖HCO3>NHJ.Cl,滴加少量BaCI2溶液,无沉淀,D错误。

答案:(I)Ca(OH)2+2NH1Cl^CaCl2+2NH3f+2H20degf(2)NH3

2ty

Ca+2NH3+H20+C02-CaCO3(12fΦ)+2NHi

2

(3)Ca∖HCO3>NH：、Cl(4)B

济方法规律

⑴操作顺序问题

与气体有关的实验操作顺序:

装入加入

O按程序拆卸

固体<=>液体u>

实验仪器

的J试剂

⑵加热操作要求

①使用可燃性气体（如H2、CO、CH'等），先用原料气赶走系统内的空气,

验纯后再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。

②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质（如上还原CuO的实

验），反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气至试管冷却。

⑶尾气处理方法

有毒气体常采用溶液（或固体）吸收或将之点燃的方法进行处理,不能

直接排放。

（4）特殊实验装置

①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质（如AI2S3、AICL等）,

往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。

②用液体吸收气体,若气体溶解度较大,要加防倒吸装置。

③若制备的物质易被空气中氧气氧化,应加排空气装置。

走进新高考

1.（2021•全国乙卷,8）在实验室采用如图装置制备气体,合理的是

(C)

化学试剂制备的气体

ACa（0H）2+NH1ClNH3

BMno2+HCI（浓）Cl2

CMn02+KC103O2

DNaCl+H2SO,∣（浓）HCl

解析:氨气的密度比空气小,不能用向上排空气法收集，故A错误;二

氧化锌与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应，需要选用固液加热装

置,不能选用固固加热装置,故B错误;二氧化镒和氯酸钾共热制备氧

气为固固加热反应,能选用固固加热装置,氧气的密度大于空气,可用

向上排空气法收集,故C正确;氯化钠与浓硫酸共热制备氯化氢为固

液加热反应，需要选用固液加热装置，不能选用固固加热装置，故D

错误。

2.(2020・江苏卷，10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是

(C)

A.NaCl(aq)≡Cl2(g)巴四漂白粉(s)

B.NaCl(aq)-^⅛NaHC03(s)⅛Na2CO3(s)

NaI(aq)

C.NaBr(aq)-^*Br2(aq)>I2(aq)

HC1(aq)

D.Mg(OH)2(s)>MgCl2(aq)典Mg(S)

解析:石灰水中Ca(OH)2浓度太小，一般用氯气和石灰乳反应制取漂白

粉,故A错误;碳酸的酸性弱于盐酸,所以二氧化碳与氯化钠溶液不反

应,故B错误;氧化性Cl2>Br2>I2,所以氯气可以氧化NaBr得到澳单质，

漠单质可以氧化碘化钠得到碘单质，故C正确；电解氯化镁溶液无法

得到镁单质，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电

产生氢气，同时产生大量氢氧根离子,与镁离子产生沉淀,故D错误。

3.（2021•全国甲卷,9）实验室制备下列气体的方法可行的是（D）

气体方法

A氨气加热氯化镀固体

B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中

C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸

D氧气加热氯酸钾和二氧化锌的混合物

解析:氯化俊不稳定,加热易分解生成氨气和氯化氢,但两者遇冷又会

化合生成氯化钱固体,不能用此方法制备氨气,A不可行;将铝片加到

冷浓硝酸中会发生钝化,不能用此方法制备二氧化氮,B不可行;硫化

氢为还原性气体,浓硫酸具有强氧化性,硫化氢气体会与浓硫酸发生

氧化还原反应,不能用此方法制备硫化氢气体,C不可行;实验室加热

氯酸钾和二氧化锦的混合物,生成氯化钾和氧气,二氧化锌作催化剂，

可用此方法制备氧气,D可行。

4.（2021•浙江6月选考,28）固体化合物X由3种元素组成,某学习小

组开展如下探究实验。

其中，白色沉淀B能溶于NaOH溶液。

请回答：

⑴白色固体C的化学式是,蓝色溶液D中含有的溶质

是(用化学式表示)。

⑵化合物X