高中一轮复习化学第三章自然界中的元素

第三章自然界中的元素第一节碳的多样性[教材基础——自热身]1．多种多样的碳单质的性质和用途(1)碳元素的原子结构与存在碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族，原子结构示意图为；在自然界中既有游离态的碳又有化合态的碳。(2)碳单质的多样性①同素异形体由同一种元素组成的性质不同的单质。碳元素的同素异形体有金刚石、石墨、C60，氧元素的有O2和O3，磷元素的有红磷和白磷。②碳的三种常见同素异形体的结构[注意]①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。(3)碳的物理性质和用途(用短线连接起来)提示：①—c，②—a，③—d，④—b(4)碳单质的化学性质2．掌握碳的两种氧化物的性质和用途(1)物理性质颜色状态气味密度溶解性毒性CO无色气体无味与空气相当不溶于水有毒CO2无色气体无味ρCO2＞ρ空气微溶于水无毒(2)化学性质(写出有关的化学方程式)(3)实验室制取CO2的原理CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O。(4)用途①CO用于炼钢、炼铁的还原剂。②CO2用于制饮料、碳酸盐，作制冷剂。[知能深化——扫盲点]CO2与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH=NaHCO3当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：[对点练]标准状况下，将3.36LCO2气体通入200mL1.00mol·L－1NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))与c(HCOeq\o\al(－,3))的比值为(不考虑COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)的水解)()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1D．1∶3解析：选Bn(CO2)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.150mol，n(NaOH)＝0.200L×1.00mol·L－1＝0.200mol，eq\f(nNaOH,nCO2)＝eq\f(0.200mol,0.150mol)＝eq\f(4,3)，即1<eq\f(nNaOH,nCO2)<2，产物为Na2CO3、NaHCO3，设其物质的量分别为x、y，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x＋y＝0.2mol,x＋y＝0.15mol))，解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.05mol,y＝0.10mol))，所以eq\f(cCO\o\al(2－,3),cHCO\o\al(－,3))＝eq\f(1,2)。[题点全练——过高考]题点一碳元素单质及其化合物间的转化关系1．甲气体可发生如下变化：甲气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))丙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的CuO))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过澄清石灰水))丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为()A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：选C以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则反推丙是CO，则甲是O2，丁是CaCO3。题点二碳的氧化物的性质2．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是()A．CO2是形成酸雨的主要物质B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物C．CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高温))2CO(g)ΔH>0，高温有利于该反应自发进行D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳解析：选C硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质，A项叙述错误；CO2不属于大气污染物，B项叙述错误；CO2(g)＋C(s)eq\o(=,\s\up7(高温))2CO(g)为熵增的吸热反应，当ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，故高温有利于该反应自发进行，C项叙述正确；实验室不能用稀硫酸与大理石反应制取二氧化碳，因为生成的硫酸钙微溶，附着在大理石的表面阻止反应的进行，D项叙述错误。3．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是()选项操作及现象溶液A通入CO2，溶液变浑浊饱和Na2CO3溶液B通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失Na2SiO3溶液C通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色退去Ca(ClO)2溶液D通入CO2，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊澄清石灰水解析：选B由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，因而会析出NaHCO3晶体，A项正确；B项，CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，H2SiO3与CO2不反应，浑浊不会消失；C项，CO2＋Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被HClO氧化退色；D项，首先CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O，继续通CO2，生成可溶于水的Ca(HCO3)2，再加入足量的NaOH，则2NaOH＋Ca(HCO3)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，溶液又变浑浊。4．含8.0gNaOH的溶液中通入一定量CO2后，将得到的溶液低温小心蒸干，称得无水物9.3g，则该无水物中一定含有的物质是()A．Na2CO3 B．NaHCO3C．Na2CO3和NaHCO3 D．NaOH和Na2CO3解析：选D8.0gNaOH若全部反应生成Na2CO3，其质量为10.6g；若全部反应生成NaHCO3，其质量为16.8g，所以该无水物中一定含有的物质为NaOH和Na2CO3。5．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是()解析：选D向KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中通入CO2，二氧化碳先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，沉淀量逐渐增加，当氢氧化钙消耗完时，沉淀量最大，继续通入二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，沉淀量不变，当氢氧化钾完全反应后，继续通入二氧化碳，二氧化碳和碳酸钾反应生成碳酸氢钾，再通入二氧化碳，二氧化碳和碳酸钙、水反应生成可溶性的碳酸氢钙，碳酸钙的量逐渐减少直至完全消失。6．为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置。根据装置回答问题：(1)A装置的作用是____________。(2)实验后怎样处理尾气________，发生反应的化学方程式为______________。(3)若实验时观察到_______________________________________________________________________________________________________________________________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。解析：(1)除去混合气体的CO2时，可先将混合气体通入盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，故A装置的作用是吸收CO2，以排除对下面实验的干扰。(2)CO有毒，故将CO点燃生成CO2才能排放到空气中。(3)CO还原CuO的实验现象是黑色粉末变成红色，故利用这一现象来证明原气体中一定含有CO。答案：(1)吸收CO2(2)点燃2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2(3)B中无明显现象，装置C中黑色粉末变成光亮的红色，D中澄清石灰水变浑浊[教材基础——自热身]1．Na2CO3与NaHCO3性质的比较Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打颜色状态白色粉末白色晶体溶解性易溶于水易溶于水(溶解度比Na2CO3小)水解COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－与盐酸反应COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑与NaOH反应不反应HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O与足量Ca(OH)2反应Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Ca2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋H2O与BaCl2反应COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓不反应与CO2反应COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)不反应热稳定性较稳定2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O相互转化Na2CO3eq\o(,\s\up7(①CO2＋H2O；②适量H＋),\s\do5(①固体加热；②适量OH－))NaHCO32.Na2CO3、NaHCO3的用途(1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。(2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。[知能深化——扫盲点]eq\a\vs4\al(提能点一Na2CO3、NaHCO3的鉴别)(1)利用热稳定性不同(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)(3)利用阴离子不同(4)利用溶液的酸碱性不同[对点练]1．现有两瓶失去标签的同浓度的Na2CO3和NaHCO3无色溶液，请提出简便的鉴别方法，其中不合理的是()①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3②取同量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3③取同量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3④取同量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3⑤取同量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3⑥取同量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3A．①② B．③⑥C．④⑤ D．②⑤解析：选B①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈碱性，同温度相同物质的量浓度两溶液，Na2CO3水解程度大于NaHCO3，前者溶液中c(OH－)大，pH大，正确；②因Na2CO3溶液中c(OH－)大，分别滴加酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3溶液，正确；③取同量的溶液于两支试管中，加热，均没有气体生成，错误；④同浓度的两溶液中，分别逐滴加入稀盐酸，NaHCO3开始就有气体放出，正确；⑤向同浓度的两溶液中分别滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3，正确；⑥二者均与Ba(OH)2溶液反应，生成白色沉淀，不能鉴别二者，错误。eq\a\vs4\al(提能点二Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法)(1)制备原理把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出；过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。(2)反应的化学方程式①生成NaHCO3：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。②生成Na2CO3：2NaHCO3△,Na2CO3＋CO2↑＋H2O。提能点(三)Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的4类图像(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。图像特点Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等反应原理(用离子方程式表示)Oa段：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示)。图像特点从O点开始即产生CO2气体反应原理HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示，设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。图像特点Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积反应原理Oa段：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图所示，设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。图像特点Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积反应原理Oa段：H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑[对点练]2．向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2mol·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是()A．原NaOH溶液的浓度为0.2mol·L－1B．通入CO2在标准状况下的体积为448mLC．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶3D．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶1解析：选A当向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体时，反应有两种可能情况：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2=NaHCO3，再加入盐酸100mL时，无论溶液中溶质是NaOH、NaHCO3还是Na2CO3，最终都会生成NaCl，因n(Na＋)＝n(Cl－)，所以n(NaOH)＝n(HCl)＝0.02mol，NaOH和盐酸的体积相同，那么浓度也相同，即原NaOH溶液的浓度为0.2mol·L－1，A项正确；盐酸由25mL滴至100mL时，发生的反应为NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O，消耗盐酸0.015mol，生成CO20.015mol，即通入CO2在标准状况下的体积为336mL，B项错误；设所得溶液中的Na2CO3为xmol，NaHCO3为ymol，根据原子守恒：2xmol＋ymol＝0.02mol，xmol＋ymol＝0.015mol，解得x＝0.005，y＝0.01，所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝2∶1，C、D项错误。[题点全练——过高考]题点一Na2CO3、NaHCO3的性质与应用1．下列说法正确的是()A．用试管加热碳酸氢钠固体时，使试管口竖直向上B．苏打是面包发酵粉的主要成分之一C．用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应D．NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液：HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋OH－=BaCO3↓＋H2O解析：选DA项，试管口应略向下倾斜，避免生成的水蒸气遇冷凝结、回流到试管底部使试管炸裂，错误；B项，面包发酵粉的主要成分之一是小苏打，错误；C项，烧碱是NaOH而不是Na2CO3，错误。2．(2018·石家庄辛集中学模拟)下列关于Na2CO3和NaHCO3的比较中，说法不正确的是()A．NaHCO3固体受热容易分解，而Na2CO3固体受热不容易分解B．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸的物质的量比后者多C．向等体积等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液分别滴加2滴酚酞溶液，前者颜色比后者深D．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式相同解析：选DNa2CO3溶液和NaHCO3溶液分别与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式不相同，Na2CO3与Ba(OH)2溶液：COeq\o\al(2－,3)＋Ba2＋=BaCO3↓，NaHCO3与Ba(OH)2溶液反应，当NaHCO3少量时：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ba2＋=BaCO3↓＋H2O；当NaHCO3过量时：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－=BaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。题点二Na2CO3、NaHCO3的鉴别和除杂3．(2018·长沙长郡中学月考)为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤解析：选DBa(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要求。4．纯碱和小苏打都是白色固体，在日常生活中都可以找到。若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是()A．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应的剧烈程度B．分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧，观察火焰颜色C．将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀D．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物解析：选A碳酸钠与酸反应分步进行，首先反应产生碳酸氢钠和氯化钠，然后是碳酸氢钠与酸反应产生氯化钠、二氧化碳和水，产生气体，而碳酸氢钠中加入酸马上放出气体，所以根据反应放出气体的快慢就可迅速得到判断，A正确；纯碱和小苏打都是钠盐，焰色反应火焰都为黄色，所以无法区别二者，B错误；二者都能与氢氧化钙溶液发生反应产生碳酸钙白色沉淀，无法区别它们，C错误；碳酸钠稳定，受热不分解，碳酸氢钠不稳定受热分解产生碳酸钠、二氧化碳和水，也有固体残留物，所以无法区分二者，D错误。题点三Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系5．将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是()解析：选C向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，之后与HCOeq\o\al(－,3)反应生成CO2，因n(OH－)＝n(COeq\o\al(2－,3))＝0.01mol，故加入0.02molHCl后开始有气体生成。结合各种物质的量分析图像可知，选项C符合题意。6．(2018·岳阳模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：(1)在A情况下，溶质是__________________(填化学式)，其物质的量之比为________。(2)在B情况下，溶质是__________________(填化学式)，其物质的量之比为________。(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为__________________________________。解析：(1)CO2与NaOH溶液反应后，其溶质可能为NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；A中，x＝100时开始生成CO2，x＝150时反应完全，溶质为Na2CO3与NaOH，且n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝1∶1。(2)B图像中，开始无CO2生成，含有Na2CO3，至无气体放出时消耗盐酸150mL－50mL＝100mL，是50mL的2倍，则含有NaHCO3，n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1。(3)当加入150mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2mol·L－1×0.15L＝0.03mol，所以c(NaOH)＝eq\f(0.03mol,0.02L)＝1.5mol·L－1。答案：(1)NaOH、Na2CO31∶1(2)Na2CO3、NaHCO31∶1(3)1.5mol·L－1eq\a\vs4\al([课时达标检测])[课堂真题集训——明考向]1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2017·天津高考)用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸()(2)(2017·天津高考)为了除去NaHCO3固体中的Na2CO3，将固体加热至恒重()(3)(2016·全国卷Ⅱ)燃料燃烧产物CO2是温室气体之一()(4)(2016·四川高考)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)()(5)(2016·四川高考)标准状况下，5.6LCO2气体中含有氧原子数为0.5NA()(6)(2016·海南高考)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在COeq\o\al(2－,3)()(7)(2015·全国卷Ⅱ)1L0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)离子数之和为0.1NA()(8)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液，立即产生气泡()(9)(2015·江苏高考)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体()(10)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示()(11)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应()(12)(2014·全国卷Ⅱ)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应()(13)(2014·全国卷Ⅱ)利用如图装置除去CO气体中的CO2气体()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)×(10)×(11)×(12)√(13)×2．(2016·江苏高考)大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是()A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电C．增加植被面积 D．节约用水用电解析：选A燃烧煤炭供热会产生CO2，A正确；利用风力发电不会产生CO2，B错误；增加植被面积，会增加植物的光合作用，减少大气中CO2的含量，C错误；节水节电不会增加CO2的排放，D错误。3．(2013·江苏高考)甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲eq\o(→,\s\up7(丁),\s\do5())乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(甲))丙。下列有关物质的推断不正确的是()A．若甲为焦炭，则丁可能是O2B．若甲为SO2，则丁可能是氨水C．若甲为Fe，则丁可能是盐酸D．若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2解析：选CA项正确，所发生的反应为：2C＋O2(不足)eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO。B项正确，所发生的反应为：SO2(过量)＋NH3·H2O=NH4HSO3，NH4HSO3＋NH3·H2O=(NH4)2SO3＋H2O，(NH4)2SO3＋H2O＋SO2=2NH4HSO3。C项中，若甲为Fe，丁为盐酸，则乙为FeCl2，FeCl2与盐酸不反应，故C错误。D项正确，所发生的反应为：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3，NaOH＋NaHCO3=Na2CO3＋H2O。4．(2015·全国卷Ⅰ改编)草酸晶体受热分解产物中含有CO和CO2气体，为验证气体中含有CO气体，可用下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验：(1)该实验方案设计的装置中，按气体流向依次连接的合理顺序为________________。(2)能证明混合气体中有CO的实验现象是__________________________________________________________________________________________________________。(3)若不用F装置，则多余的CO气体将如何处理？___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)要验证草酸晶体分解产物中含有CO，只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用C装置来除去CO2，A装置用来检验CO2是否除尽。将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置D干燥，然后通过盛有CuO的装置E，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的A装置，用来检验CO2的存在。因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。(2)若前一个装置A中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽；E中黑色CuO变红，同时其后的装置A中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。(3)F装置的作用是收集CO气体，以防污染环境，更换的方法是将气体先通入C装置除去CO2气体后，将CO点燃。答案：(1)C→A→D→E→A→F(2)E中黑色粉末变为红色；前一个A中澄清石灰水无明显现象，后一个A中澄清石灰水变浑浊(3)先通入C装置除去CO2气体后，再将剩余的气体点燃[课下能力测评——查缺漏]1．(2018·枣庄模拟)下列关于碳和碳的化合物的说法不正确的是()A．过多CO2排放会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活”B．一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合C．金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质也不同D．锅炉中水垢的主要成分为CaCO3和MgCO3解析：选D锅炉中水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，D项错误。2．碳元素单质及其化合物与人们的生活密切相关，某同学对其认识不正确的是()A．碳酸氢钠常用于治疗胃酸过多症B．热的纯碱可去除油污C．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔D．C60可用于制作切削工具解析：选D用于制作切削工具的是硬度大的金刚石，C60可用作新型催化剂或催化剂的载体，D项错误。3．比较归纳是化学学习常用的方法。对C、CH4和CO三种物质的转化关系：①C→CO2；②CH4→CO2；③CO→CO2，比较归纳正确的是()A．三种转化发生的都是化合反应B．三种物质都只能跟氧气发生反应转化为CO2C．三种物质都能在点燃的条件下转化为CO2D．三种转化中所有的生成物在常温下都是气体解析：选CC与CO都可以通过化合反应转化为二氧化碳，而CH4在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，不属于化合反应，故A不正确；C与CO除可通过与氧气反应转化为二氧化碳外，还可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳，故B不正确；三种物质C、CO、CH4都具有可燃性，点燃时都能生成二氧化碳，故C正确；C与CO都可与金属氧化物发生氧化还原反应转化为二氧化碳，同时生成固体金属单质，甲烷燃烧生成二氧化碳和常温下为液体的水，故D不正确。4．(2018·淮北模拟)某气体由常见的一种或多种气体组成，经测定其中只含有碳、氧两种元素，碳、氧元素的质量比为3∶8，则关于该气体的说法正确的是()A．该气体一定是纯净物B．该气体一定是CO、CO2的混合物C．该气体中所含的物质最多只有2种D．该气体可能含有3种成分解析：选D根据题意可知，碳、氧两种元素组成的气体可能为氧气、臭氧、一氧化碳、二氧化碳。其中氧气、臭氧中不含碳元素，即可理解为碳、氧元素质量比为0。碳、氧元素的质量比为3∶8，则C原子与O原子个数之比为1∶2，CO中C原子与O原子个数之比为1∶1，CO2中C原子与O原子个数之比为1∶2，故该气体中可能只含有CO2，若含有CO，另外组分的平均C原子与O原子个数比应小于1∶2，A、B项错误，该气体可能为CO2、CO、O2三种气体混合，C项错误，D项正确。5．(2018·枣庄模拟)CO2通入BaCl2溶液中并不产生沉淀，在如图右侧的Y形管中放置合适的药品，进行合理操作，在BaCl2溶液中可以看到白色沉淀。右侧Y形管中放置的药品是()A．CaO和浓氨水 B．Cu和浓硝酸C．Na2SO3和较浓硫酸 D．KMnO4溶液和浓盐酸解析：选A由图可知，右侧Y型管中应能生成碱性气体，CaO和浓氨水加热生成氨气，通入BaCl2溶液和CO2反应生成COeq\o\al(2－,3)，与Ba2＋结合生成BaCO3沉淀。6．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W0g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理(除W0外)的是()选项实验方法实验方案测量数据A滴定法将样品配成100mL溶液，取10mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定消耗盐酸的体积B量气法将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收碱石灰增重的质量C重量法样品放入烧瓶中，置于天平上，加入足量盐酸减轻的质量D量气法将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气排水体积解析：选AA项，用甲基橙作指示剂，发生反应Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑，根据消耗HCl的物质的量可确定Na2CO3的含量，正确；B项，CO2中含有水蒸气，导致结果偏大，错误；C项，CO2挥发带出水蒸气，导致结果偏大，错误；D项，CO2能溶于水，不能用排水法收集，可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集，错误。7.如图所示，甲、乙、丙、丁分别代表Na2CO3、NaOH、NaHCO3、CO2四种物质，a、b、c、d、e、f分别表示两种物质间的转化关系。对于图中两种物质间的转化，通过一步反应就能实现的有()A．只有a、b、c、d B．只有b、c、d、eC．只有c、d、e、f D．a、b、c、d、e、f解析：选Da反应可以是Na2CO3与Ba(OH)2的反应；向NaOH溶液中通入过量的CO2，可以实现反应b；NaHCO3与酸反应可以生成CO2，c反应能够实现；CO2与NaOH反应可以生成Na2CO3，d反应能够实现；Na2CO3溶液中通入CO2能够实现反应e；NaHCO3受热分解或与NaOH反应，能够实现反应f。8.(2018·淄博模拟)W、X、Y、Z都是中学化学中的常见物质，其中W、X、Y均含有同一种元素，W是一种强碱，Y为厨房中的用品，在—定条件下相互转化关系如图(部分反应中的水已略去)。下列有关X、Y的说法正确的是()A．可以用BaCl2或CaCl2稀溶液或Ba(OH)2稀溶液鉴别X、Y两种溶液B．分别取等质量的X、Y两种固体与等体积、等浓度的盐酸反应，产生气体的速率一样C．取agX、Y的混合物充分加热，固体质量减重bg，由此可计算出混合物中X的质量分数D．取agX、Y的混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被碱石灰完全吸收，增重bg，由此可计算出混合物中X的质量分数解析：选CW是一种强碱，Y为厨房中的用品，结合题图可知W为NaOH，Y为NaHCO3，X为Na2CO3，Z为CO2。A项，可以用BaCl2或CaCl2稀溶液鉴别NaHCO3、Na2CO3两种溶液，但不能用Ba(OH)2稀溶液鉴别，错误；B项，NaHCO3、Na2CO3两种固体与等体积、等浓度的盐酸反应，NaHCO3产生气体的速率要快一些，错误；C项，利用固体质量的差值，可根据NaHCO3分解的化学方程式计算出NaHCO3的质量，从而计算出Na2CO3的质量分数，正确；D项，增重的bg气体的质量不全是CO2的质量，还有H2O的质量，所以不能测定Na2CO3的质量分数，错误。9．(2018·哈尔滨模拟)将一定体积的CO2通入VLNaOH溶液中，已知NaOH无剩余。若在反应后的溶液中加入足量澄清石灰水，得到ag沉淀；若在反应后的溶液中加入足量CaCl2溶液，得到bg沉淀，则下列说法正确的是()A．参加反应的CO2的体积为0.224aLB．用上述数据不能确定NaOH溶液的物质的量浓度C．若a＝b，则CO2与NaOH溶液反应的产物盐只有Na2CO3D．b可能等于a、小于a或大于a解析：选Ca、b的关系不确定，无法计算参加反应的CO2的体积，A错误；若NaOH完全反应，则产物可以是碳酸钠、碳酸氢钠或者是两者的混合物，由于氯化钙不与碳酸氢钠反应，所以当a＝b时，则CO2与NaOH溶液反应的产物盐只有碳酸钠，当b为0时，则CO2与NaOH溶液反应的产物盐只有碳酸氢钠，当a>b>0时，则CO2与NaOH溶液反应的产物盐为两者的混合物，所以C正确，D错误；若a＝b，由Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl,2NaCl～2NaOH可计算出NaOH的物质的量，溶液的体积已知，则可计算其浓度，B项错误。10.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是()A．Oa段反应的化学方程式是Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2OB．ab段与cd段所发生的反应相同C．de段沉淀减少是由于BaCO3固体的消失D．bc段反应的离子方程式是2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2O＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)解析：选BCO2优先与Ba(OH)2反应(图像中Oa段)，然后与KOH反应(图像中ab段)，接着与KAlO2反应(图像中bc段)，再与K2CO3反应(图像中cd段)，最后与BaCO3反应(图像中de段)。11．向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系有下列图示四种情况，且(2)(3)(4)图中分别有OA<AB，OA＝AB，OA>AB，则下列分析与判断不正确的是()A．M中只有一种溶质的有(1)和(3)B．M中有两种溶质的有(2)和(4)C．(2)图显示M中c(NaHCO3)<c(Na2CO3)D．(4)图显示M中的溶质为NaOH和Na2CO3解析：选C发生的反应为NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，Na2CO3＋HCl=NaCl＋NaHCO3，NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O，由方程式可知Na2CO3转化为NaHCO3消耗盐酸与NaHCO3反应消耗盐酸体积相等。A项，图(1)中加入盐酸即有CO2生成，说明溶质只有一种，为NaHCO3，图(3)中OA＝AB，说明溶质只有Na2CO3，正确；图(2)中OA<AB，说明含有Na2CO3和NaHCO3两种溶质，图(4)中OA>AB，说明含有NaOH和Na2CO3两种溶质，B、D项正确；C项，图(2)中OA<AB，说明含有Na2CO3和NaHCO3两种溶质，当AB<2OA时，M中c(NaHCO3)<c(Na2CO3)，当AB>2OA时，M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3)，错误。12．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。(1)只根据图Ⅰ所示实验，不能够达到实验目的的原因是________________________________________________________________________。(2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是(填化学式)________________________________________________________________________。解析：(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2，不能达到目的。(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3受热易分解的性质进行鉴别。(3)试管B中装入碳酸氢钠，试管A中装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠受热易分解。答案：(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2，两者的反应现象相同，故达不到鉴别目的(2)2NaHCO3△,Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O(3)NaHCO313．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(1)利用上述反应原理，设计如下图所示装置，制取碳酸氢钠晶体，B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，C烧杯中盛有冰水，D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去。制取碳酸氢钠晶体可供选用的药品有：a．石灰石b．生石灰c．6mol·L－1盐酸d．稀盐酸e．浓氨水f．饱和氯化钠溶液①A中制备气体时，所需药品是____________(填字母)；②B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是____________________________________________________________________________________________________________；③在实验过程中，向C中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________；④E装置向C中通气的导管不能插入液面下的原因是________________________________________________________________________。(2)该小组同学为了测定C中所得晶体碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质)，将晶体充分干燥后，称量质量为wg。再将晶体加热到质量不再变化时，称量所得粉末质量为mg。然后进行如图所示实验：①在操作Ⅱ中，为了判断加入氯化钙溶液是否过量，其中正确的是________(填字母)；a．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中继续加入少量氯化钙溶液b．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中再加入少量碳酸钠溶液c．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量碳酸钠溶液②操作Ⅲ的方法为______________、________________、________________；③所得晶体中碳酸氢钠的纯度为________________________________________。解析：(1)①制取CO2是用石灰石和盐酸在烧瓶中发生反应产生的，由于CO2在水中溶解度不大，所以导气管要伸入到液面以下，而制取氨气是将e浓氨水滴入到盛有b生石灰的烧瓶中反应制取的，氨气在水中非常容易溶解，所以导气管要在液面以上，根据在C中导气管的长短可知：在A中制备CO2气体，所需药品是ac；②用盐酸制取CO2气体时，由于盐酸有挥发性，所以其中含有杂质HCl，在B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用就是除去CO2中的杂质HCl；③CO2在水中的溶解度小，产生的HCOeq\o\al(－,3)的浓度也就小，不容易形成NaHCO3的饱和溶液，所以难形成沉淀，因此在实验过程中，向C中先通入NH3使溶液呈碱性，能吸收大量CO2气体产生较高浓度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶体；④E装置向C中通气的导管不能插入液面下是为了防止倒吸现象的发生。(2)①在操作Ⅱ中，为了判断加入氯化钙溶液是否过量，其中正确的是a。在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中继续加入少量氯化钙溶液，若不出现白色沉淀，就证明氯化钙溶液过量，若产生白色沉淀，就证明氯化钙溶液不足量。因此选项是a；②操作Ⅲ的方法是过滤、洗涤、干燥；③方法一、2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，根据方程式可知2×84g＝168gNaHCO3完全分解，会产生106gNa2CO3，固体质量会减轻2×84g－106g＝62g；现在固体质量减轻(w－m)g，所以其中含有的NaHCO3的质量是[2×84(w－m)÷62]g＝eq\f(84w－m,31g)，所以所得晶体中碳酸氢钠的纯度为eq\f(84w－m,31w)；方法二、2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl。根据方程式可得关系式：2NaHCO3～Na2CO3～CaCO3；若含有168gNaHCO3，发生反应会产生CaCO3沉淀100g，现在产生沉淀ng，所以原固体中含有NaHCO3的质量是(168n÷100)g，所以NaHCO3的质量分数是[(168n÷100)g÷wg]×100%＝eq\f(42n,25w)×100%。答案：(1)①ac②除去CO2中的HCl③由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶体④防倒吸(2)①a②过滤洗涤干燥③eq\f(42n,25w)×100%eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(84w－m,31w)))14．烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。(1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是________________________________________________________________________。②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是________________________________________________________________________。(2)向100mL1mol·L－1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________________________________________________________________________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________________________________________________________________________。①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸，使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________g。②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________(填字母)。a．盐酸 B．MgCl2溶液c．BaCl2溶液 D．Ba(OH)2溶液③若白色固体X为第Ⅲ种组成，下列实验方案中不能测定其中NaHCO3质量分数的是________(填字母)。a．取mgX与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤，洗涤，烘干得ng固体b．取mgX与足量盐酸充分反应，加热，蒸干，灼烧得ng固体c．取mgX充分加热，减重ngd．取mgX与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被足量碱石灰吸收，增重ng④若白色固体X的质量为7.0g，则X的组成为________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。解析：(1)将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，由于CO2易溶于NaOH溶液且与NaOH发生反应，使烧瓶内部压强迅速减小，广口瓶中的水沿导管进入烧瓶；将A与C连接，其他操作不变，导致外界压强高于瓶内压强，故广口瓶中的长导管口会产生气泡。(2)③a项，沉淀的质量即为BaCO3的质量，根据BaCO3的质量和原混合物的总质量可以列式求出Na2CO3和NaHCO3的质量分数，正确；b项，ng固体为生成氯化钠的质量，根据钠原子守恒和原混合物总质量可列式计算出NaHCO3的质量分数，正确；c项，采用差量法，减少的质量为NaHCO3分解生成的二氧化碳和水的质量，由此可求出NaHCO3的质量，进而求出NaHCO3的质量分数，正确；d项，碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳及溶液中挥发出来的水蒸气的质量，因此不能通过数据准确计算出NaHCO3的质量分数，不正确。④采用极值法判断，若全部为Na2CO3，质量为5.3g，若全部为NaHCO3，质量为8.4g，固体X的质量为7.0g，故其为Na2CO3和NaHCO3的混合物。答案：(1)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶②广口瓶中的长导管口有气泡产生(2)Na2CO3NaHCO3①5.85②cb③d④Ⅲ第二节氮的循环[教材基础——自热身]1．氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。(3)N2的化学性质①与氧气反应：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放电或高温))2NO。②与氢气反应：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3。③与镁反应：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2。2．氮的氧化物的种类与性质(1)氮有多种价态的氧化物如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是N2O5。(2)NO与NO2性质的比较NONO2氮的价态＋2价＋4价物理性质无色、不溶于水的气体红棕色、有刺激性气味的气体，易液化，易溶于水化学性质O22NO＋O2=2NO2不反应H2O不反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NOH2O、O24NO＋2H2O＋3O2=4HNO34NO2＋2H2O＋O2=4HNO3氧化性有氧化性，但通常情况下表现出还原性强氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子对环境的影响有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一实验室制取原理及收集方法3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(排水法收集)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(向上排空气法收集)(3)氮的氧化物(NO、NO2)对环境的影响①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应生成的一种有毒的烟雾，称为光化学烟雾。氮氧化物与空气中的水反应生成硝酸和亚硝酸，是酸雨的成分。NO2破坏臭氧层，可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。②大气中氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、汽车尾气(燃料在发动机内电火花引燃时，氮气与氧气反应生成的)和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。③在工业上含氮氧化物的尾气吸收常利用以下反应：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O。④常见环境污染问题酸雨主要是SO2和NOx造成的光化学烟雾由NOx和碳氢化合物造成的臭氧层空洞主要是氟氯烃和氮氧化合物引起的温室效应主要是大气中CO2、CH4等含量升高引起的白色污染废旧塑料等大量使用引起的赤潮、水华含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放[知能深化——扫盲点]氮的氧化物与O2、H2O反应的3种计算方法1．关系式法(1)NO和O2混合气体通入水中由2NO＋O2=2NO2和3NO2＋H2O=2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(2)NO2和O2混合气体通入水中由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO和2NO＋O2=2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。2．电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。3．原子守恒法4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O=2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。[对点练]在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①② B．②③C．③④ D．①④解析：选D4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝eq\f(4,5)×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mLNO2。则V(O2)＝eq\f(1,5)×(12－6)mL＝1.2mL。[题点全练——过高考]题点一氮气、氮的氧化物的性质及对环境的影响1．下列对NO、NO2的描述，正确的是()A．NO是红棕色气体，易溶于水，是酸性氧化物B．NO2可用排水法收集，且可由N2和O2化合而得到C．NO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是大气污染物D．NO、NO2互为同素异形体，且NO是汽车尾气的有害成分之一解析：选CNO为无色不溶于水的气体，不属于酸性氧化物，A错；NO2与水反应，且N2与O2能化合为NO，不能化合为NO2，B错；同素异形体是单质间的互称，D错。2．随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是()A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2解析：选D反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2=2NO2,2NO2＋4CO=N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2。题点二有关氮的氧化物的简单计算3．氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素，根据NOx的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))5N2＋6H2O,8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))7N2＋12H2O。同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是__________。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是______________________________________________________________。解析：(1)设NO的体积为V(NO)，NO2的体积为V(NO2)，依据方程式知，处理NO需NH3：eq\f(2,3)V(NO)，处理NO2需NH3：eq\f(4,3)V(NO2)，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(VNO＋VNO2＝3.0L,\f(2,3)VNO＋\f(4,3)VNO2＝3.5L))解得V(NO)＝0.75L，V(NO2)＝2.25LV(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(2)①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合价为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3价，即为NaNO2。答案：(1)1∶3(2)①2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2[教材基础——自热身]1．氨的物理性质与喷泉实验(1)物理性质无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。(2)喷泉实验①喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。②常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2＋O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水2．氨的化学性质(1)与水反应反应原理为NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。(2)氨气与酸的反应蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。化学方程式为HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3。(3)与盐溶液的反应过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)氨气的还原性①催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。②被CuO氧化：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O。③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。(5)氨的用途①液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。②制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。3．氨气的实验室制法4．铵盐及NHeq\o\al(＋,4)的检验(1)铵盐的物理性质铵盐都是白色固体，均易溶于水。(2)铵盐的化学性质(3)NHeq\o\al(＋,4)的检验未知液eq\o(→,\s\up7(强碱，△))产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含NHeq\o\al(＋,4)。[知能深化——扫盲点]eq\a\vs4\al(提能点一氨气的喷泉实验及喷泉实验原理分析)1．氨气的喷泉实验(1)实验装置：如图，烧瓶中是NH3，烧杯中是水(滴入少量酚酞溶液)。(2)实验操作：打开橡胶管上的止水夹，挤压滴管上的胶头，使少量水进入烧瓶。(3)实验现象：烧杯中的水由玻璃导管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。(4)现象解释：能形成喷泉说明氨气极易溶于水。2．喷泉实验的原理分析(1)形成喷泉的原因形成喷泉最根本的原因是烧瓶内外存在压强差。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。(2)影响喷泉实验成功的因素①盛气体的烧瓶必须干燥；②气体要充满烧瓶；③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体可以快速反应。[对点练]1．如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是()A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹解析：选BH2难溶于NaOH溶液，不能形成较大压强差，不能引发“喷泉”现象。eq\a\vs4\al(提能点二实验室制备氨气的几个注意事项)(1)制氨时铵盐不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因为它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨，且在高温下均能腐蚀玻璃。(2)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2=CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。(3)实验室制取少量NH3的两种简易方法①加热浓氨水(图甲)反应原理：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。②浓氨水中加固态碱性物质(图乙)反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。[对点练]2．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制取并收集氨气的实验进行改进。化学试剂：①NH4Cl固体、②浓氨水、③NaOH固体(1)甲同学想方便快速地制取少量氨气，应选择的装置是________(填字母)，选用的试剂是________(填序号)。选用上述试剂制氨气的理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，实验过程中，制气时的实验操作是__________________________________________。(2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设想回答：①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。②若用排液集气法收集NH3，可选用的试剂是________(填字母)。A．H2O B．浓H2SO4C．CCl4 D．饱和NaCl溶液解析：(1)不加热制取NH3是快速制取少量NH3的措施，具体操作方法是把浓氨水滴到固体NaOH上。(2)①用排气法收集NH3的装置中要注意广口瓶中导气管的长短，因NH3的密度比空气的小，故进气管短，出气管长，因NH3极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸装置。②用排液法收集NH3时，要求液体不能溶解NH3(排除A、D)且不与NH3发生反应(排除B)，故选CCl4。答案：(1)B②③NaOH固体遇水放热，使氨气的溶解度降低，同时可使溶液中c(OH－)增大，促使NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3＋H2O平衡向右移动，从而使氨气逸出将浓氨水逐滴滴加到NaOH固体上(2)①如图：②C[题点全练——过高考]题点一氨和铵盐的性质与应用1．下列说法正确的是()①氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质②氨与酸反应生成铵盐，与挥发性酸相遇时能形成白烟③某晶体与NaOH共热放出一种使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该晶体中含有NHeq\o\al(＋,4)④氨水中含氮微粒中最多的微粒是NHeq\o\al(＋,4)⑤把NH3通入稀HNO3中，当溶液的pH等于7时，是NH3和HNO3等物质的量反应⑥液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O⑦在1mol·L－1氨水中，NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)、NH3的物质的量浓度之和为1mol·L－1A．①②③⑥⑦ B．②③④⑦C．②③⑤⑦ D．②③⑦解析：选D①不正确，NH3本身不导电，溶于水，与水发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－而导电，故NH3不是电解质；④不正确，氨水中存在大量的NH3·H2O和少量的NHeq\o\al(＋,4)；⑤不正确，NH3和HNO3等物质的量反应时，得到NH4NO3溶液，NHeq\o\al(＋,4)水解使溶液显酸性，pH<7；⑥不正确，产生的NO是污染性气体。2．下列说法中正确的是()A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3B．硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性解析：选B铵盐分解不一定产生NH3，如NH4NO3在400℃以上分解生成N2、NO2和H2O，A项错；Fe2＋比NHeq\o\al(＋,4)更易结合OH－，因而加入少量NaOH，不会产生NH3，C项错；NH4HCO3、(NH4)2S溶液等均呈碱性，D项错。题点二氨气的实验室制法及性质实验探究3．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()A．①② B．②③C．③④ D．①③解析：选DNH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未向下倾斜会导致水倒流回试管而使试管破裂，故①③错误；把浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑，反应放热，温度升高有利于NH3放出，故可用②的方法制取NH3；浓氨水受热产生NH3，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的NH3，④符合要求。4．某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是________(填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为________(选填下列仪器编号，固定装置省略)。(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：①装置B的作用是_____