2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-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

第6课时无机物转化与推断常见气体制备装置的研究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。无机物转化与推断1.部分特殊类型的反应(1)化合物+单质化合物+化合物Cl2+H2OHCl+HClO2H2S+3O22SO2+2H2O4NH3+5O24NO+6H2OCH4+2O2CO2+2H2O(2)化合物+化合物化合物+单质4NH3+6NO5N2+6H2O2H2S+SO23S↓+2H2O2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑NaH+H2ONaOH+H2↑2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2CO+H2O(g)CO2+H2CO+CuOCu+CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2(3)高温下的反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22Al+Fe2O32Fe+Al2O3C+H2O(g)CO+H2CaCO3CaO+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑2C+SiO2Si+2CO↑4NH3+5O24NO+6H2O2.常见置换反应金属置换金属Fe+Cu2+Cu+Fe2+2Al+Fe2O32Fe+Al2O3金属置换非金属2Na+2H2O2NaOH+H2↑Zn+2H+Zn2++H2↑2Mg+CO22MgO+C3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2非金属置换非金属2F2+2H2O4HF+O2Cl2+H2S2HCl+S↓Cl2+2HBr2HCl+Br2Cl2+2HI2HCl+I22C+SiO2Si+2CO↑C+H2O(g)CO+H23Cl2+2NH3N2+6HClSi+4HFSiF4↑+2H2↑非金属置换金属H2+CuOCu+H2OC+2CuO2Cu+CO2↑3.特殊的转化关系(1)直线型转化关系ABC①X为O2NaNa2ONa2O2N2NONO2或NH3NONO2SSO2SO3或H2SSO2SO3CCOCO2或CH4COCO2②X为CO2NaOHNa2CO3NaHCO3③X为强酸(如HCl)AlO2-Al(OH)3AlCO32-HCO3-④X为强碱(如NaOH)Al3+Al(OH)3AlO⑤X为FeCl2FeCl3FeCl2⑥X为CO2CO2CO(2)交叉型转化关系(3)三角型转化关系4.常见的气体(1)常见气体单质:H2、N2、O2、Cl2、F2。(2)有颜色的气体:Cl2(黄绿色)、溴蒸气(红棕色)、NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)。(3)易液化的气体:NH3、Cl2、SO2。(4)有毒的气体(制备时需在通风橱内进行):F2、O3、HF、Cl2、H2S、SO2、CO、NO(NO、CO均能使血红蛋白失去携氧能力)、NO2。(5)极易溶于水的气体:NH3、HCl、HBr;易溶于水的气体:NO2、SO2;能溶于水的气体:CO2、Cl2。(6)具有漂白性的气体:Cl2(潮湿)、O3、SO2。(7)能使石蕊溶液先变红后褪色的气体:Cl2。(8)能使品红溶液褪色的气体:SO2(加热时又恢复红色)、Cl2(加热红色不恢复,加入AgNO3溶液出现白色沉淀)。(9)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:Cl2、Br2、NO2、O3。(11)不能用浓硫酸干燥的气体:NH3、H2S、HBr、HI。(12)不能用无水CaCl2干燥的气体:NH3(原因为生成CaCl2·8NH3)。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)A.NH3NOHNO3B.NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)C.SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq)D.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)解析:NH3与O2反应生成NO,4NO+3O2+2H2O4HNO3,A正确;Cl2与Fe反应生成FeCl3,B错误;SiO2与H2O不反应,C错误;NaCl和CO2不反应,饱和NaCl溶液中通入NH3和CO2才有NaHCO3析出,D错误。2.白色固体混合物A含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4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pH≥7B.白色固体F的主要成分是H2SiO3C.混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3D.在无色溶液B中加HNO3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Cu2+,故白色固体混合物A中存在CuSO4,无色气体D为CO2,故白色固体混合物A中可能含有Na2CO3,与CuSO4反应生成CuCO3进入固体C,也可能含有CaCO3,C项错误;溶液B呈无色,说明CuSO4与Na2SiO3或Na2CO3反应生成CuSiO3或CuCO3沉淀进入固体C,同时生成Na2SO4,故无色溶液B中一定含有Na2SO4,可能存在KCl、Na2CO3、Na2SiO3,溶液的pH≥7,A项正确;无色溶液B经HNO3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、Al、C、N、Cl、S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ABC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)。

(2)由DE可再排除元素。

(3)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+BK的反应类型:、。

(5)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+BK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:

。

解析:根据题意可知若A为S,与O2反应生成B,B为SO2,接着B被氧化生成C,C为SO3,C与水反应生成D,D为H2SO4,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NO,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N2。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ABC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、Cl不能逐级被氧化,可排除。(2)由DE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+2H2OMg(OH)2↓+H2S↑。(4)F+BK为2H2S+SO23S+2H2O,此反应为氧化还原反应或者归中反应。(5)①根据分析N元素也能发生类似的图示反应。②反应F+BK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+6NO5N2+6H2O。答案:(1)有可变化合价(或有变价)Mg、Al、Cl(2)C(3)MgS+2H2OMg(OH)2↓+H2S↑(4)氧化还原反应归中反应(5)①N②4NH3+6NO5N2+6H2O解无机转化推断题的四步骤一审审清题意,从题干→问题→框图迅速浏览一遍,尽量在框图中把相关信息表示出来二找找“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、特征数据等三析从“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分析、推理,初步得出结论四验验证确认,将结果放入原题检验,完全符合才算正确常见气体的制备、净化、收集与尾气处理1.常见气体的发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥;②试管口略低于试管底;③加热时先均匀加热再固定加强热固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要隔石棉网;②反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下;②使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速;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2.常见气体的除杂装置(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。(2)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干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)固态干燥剂无水氯化钙(中性)固态干燥剂碱石灰(碱性)固体,加热除杂试剂Cu、CuO、Mg等3.常见气体的收集方法排水法收集难溶于水的气体,如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等排液法收集难溶于所选溶液的气体,如Cl2用排饱和食盐水法收集向上排空气法收集气体密度比空气的大且相差较大的气体,如Cl2、CO2、NO2等向下排空气法收集气体密度比空气的小的气体,如CH4、H2、NH3等常考排空气法收集的连接4.尾气处理分析对有毒、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Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收H2S用点燃法除去CO、H2、CH4用收集法除去NO溶液或水吸收尾气时防倒吸装置5.常见气体制备及其性质探究的仪器连接示例(1)Cl2的实验室制备系统如果制备FeCl3或AlCl3固体时,可将收集Cl2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(3)NH3的实验室制备系统6.常见装置的创新设计(1)“固(液)+液气体”装置的创新图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使蒸馏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+液气体”装置的创新(3)“固+固气体”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CO2气体。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)选项a中的物质b中的物质实验目的、试剂和操作实验目的c中的物质进气方向A浓氨水碱石灰收集氨气饱和NH4Cl溶液N→MB稀硝酸Cu收集NO水N→MC浓硝酸Na2SO3检验SO2的漂白性品红溶液M→ND浓盐酸MnO2检验Cl2的氧化性Na2S溶液M→N解析:氨气能够溶于饱和NH4Cl溶液,不能用排饱和NH4Cl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Na2SO3氧化成Na2SO4,不会生成SO2,无法用品红溶液检验SO2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。

(2)图③与图②装置比较,主要优点是

。

(3)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)。

(4)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(KClO3)固体在二氧化锰作催化剂并加热的条件下能较快地分解为氯化钾和氧气,化学方程式为2KClO32KCl+3O2↑。(4)实验室制备CO2的反应原理为CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑;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(3)2KClO32KCl+3O2↑(4)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑③⑤④(或③⑤⑦)3.(2021·湖南衡阳月考)在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得纳米级碳酸钙(粒子直径在1～10nm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。(1)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→→→→→h(填小写字母)。

(2)向浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2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:

。

(3)在浓CaCl2溶液和NH3用量正确的情况下,CO2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):

。

(4)取反应后去除CaCO3的溶液分别做以下实验,下列实验判断合理的是(填字母)。

A.滴加少量Na2CO3溶液,若有沉淀生成,说明CO2一定不足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D.滴加少量BaCl2溶液,若无沉淀生成,说明CO2一定没有过量解析:(1)在实验室一般是用氯化铵和熟石灰混合加热反应制取氨气,化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;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出,所以仪器装置的接口连接顺序是a→d→e→g→f→h。(2)氨气极易溶于水,二氧化碳能溶于水,为增大CO2在水中的溶解度,反应产生更多的CO32-,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铵,碳酸铵和氯化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氯化铵,制纳米级碳酸钙的离子方程式为Ca2++2NH3+H2O+CO2CaCO3(胶体)+2NH4+。(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Ca2+、HCO3-,溶液中还含有NH4+、Cl-,故溶液中大量存在的离子有Ca2+(4)根据(3)可知,若CO2过量,溶液中大量存在的离子有Ca2+、HCO3-、NH4+、Cl-,滴加少量Na2CO3溶液,若有沉淀,该沉淀为CaCO3,说明有CO32-和Ca2+的反应,无论CO2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,CO2一定过量,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Ca2+答案:(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2Odegf(2)NH3Ca2++2NH3+H2O+CO2CaCO3(胶体)+2NH4+(3)Ca2+、HCO3-、NH41.气体制备及其性质探究的基本思路2.有气体参与的实验的注意事项(1)操作顺序问题与气体有关的实验操作顺序:(2)加热操作要求①使用可燃性气体(如H2、CO、CH4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H2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。(3)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Al2S3、AlCl3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。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(OH)2+NH4ClNH3BMnO2+HCl(浓)Cl2CMnO2+KClO3O2DNaCl+H2SO4(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;二氧化锰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;二氧化锰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)漂白粉(s)B.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)C.NaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)D.Mg(OH)2(s)MgCl2(aq)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得到溴单质,溴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氨气加热氯化铵固体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锰的混合物解析:氯化铵不稳定,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铵固体,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锰的混合物,生成氯化钾和氧气,二氧化锰作催化剂,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:(1)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)。

(2)化合物X的化学式是;化合物X的一价阴离子与CH4具有相同的空间结构,写出该阴离子的电子式:

。

(3)蓝色溶液A与N2H5①写出该反应的离子方程式:

。

②设计实验验证该白色沉淀的组成元素:

。

解析:含有Cu2+的溶液显蓝色,含有[Cu(NH3)4]2+的溶液显深蓝色,化合物X溶解后得到的溶液A呈现蓝色,且加入足量氨水后得到深蓝色溶液,即可推得化合物X中含有Cu2+;向含有Al3+的溶液中加入氨水可用于制备Al(OH)3,且Al(OH)3为可溶于NaOH溶液的白色沉淀,即可推断白色沉淀B为Al(OH)3沉淀;深蓝色溶液在加入硝酸酸化的AgNO3溶液后有白色沉淀析出,可推得化合物X中含有Cl-,综上所述,化合物X中含有Al3+、Cu2+和Cl-。(1)由上述分析可得,白色沉淀B为Al(OH)3,灼烧Al(OH)3得到Al2O3,故白色固体C为Al2O3;蓝色溶液D中含有的阳离子有Cu2+、NH4+、Ag+、H+,阴离子有NO3-,故蓝色溶液D中含有的溶质是Cu(NO3)(2)由图示数据并根据原子守恒可知,4.020gX中含有铝离子的物质的量为1.020g102g/mol×2=0.02mol,含有氯离子的物质的量为11.480g143.5g/mol(3)①由上述分析可知,蓝色溶液A中含有Al3+、Cu2+和Cl-,与N2H5+反应时溶液蓝色褪去,即反应后溶液中不存在Cu2+,可推测铜元素以沉淀形式析出,反应得到的沉淀为白色且可溶于硝酸,可推测铜元素在其中不是蓝色且稳定的+2价,而是+1价,即反应过程中Cu元素化合价降低,N2H5+中氮元素显-2价,具有还原性,反应过程中N元素化合价升高生成N2,符合反应中有气体产生,根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可知反应的离子方程式为4Cu2++N2H5++4Cl-②Cu2+在溶液中显蓝色,CuCl中Cu元素为+1价,能被硝酸氧化为+2价,则将白色沉淀溶于硝酸,得到蓝色溶液,说明有Cu元素;CuCl与硝酸反应过程中,Cl元素以Cl-形式存在于溶液中,Cl-与AgNO3溶液反应生成不溶于硝酸的白色沉淀,则向溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀,说明有Cl元素。答案:(1)Al2O3Cu(NO3)2、NH4NO3、AgNO3、HNO3(2)CuAl2Cl8[

··(3)①4Cu2++N2H5++4Cl-4CuCl↓+N2↑+5H+②将白色沉淀溶于硝酸,得到蓝色溶液,说明有Cu元素;再向溶液中加入AgNO3题号知识易中难无机物的转化与推断1,2,46常见气体的制备3综合应用578一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2022·山东泰安检测)中学化学常见物质之间,在一定条件下可以发生如图所示的转化关系(部分反应中的H2O没有标明),其中A、B、C中均含有同一种元素。下列说法错误的是(D)A.若A、B、C、D都是中学化学常见气体,则D可能是氧气B.若A是气体,D是常见金属,则反应①、②、③都是化合反应C.若B物质具有两性,A、B、C、D都是化合物,则C溶液可能呈酸性,也可能呈碱性D.若①、②、③反应都是氧化还原反应,则A、B、C中含有的同一种元素一定呈现三种不同化合价解析:若A为NH3,B为N2,C为NO,则D为O2,A正确;若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,反应①、②、③都是化合反应,B正确;常见的两性化合物是Al2O3和Al(OH)3,若A为AlCl3,D为NaOH,则B为Al(OH)3,C为NaAlO2,NaAlO2溶液呈碱性,若A为NaAlO2,D为盐酸,C为AlCl3,AlCl3溶液呈酸性,C正确;若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,①、②、③都是氧化还原反应,A、B、C中含有的同一种元素为氯元素,只呈现0和-1两种价态,D错误。2.(2021·重庆巴蜀中学月考)某固体混合物X可能含有FeO、NaHCO3、NaNO3、SiO2、BaO和Al2O3中的几种,某实验小组探究过程如图:下列说法正确的是(D)A.固体甲一定含有SiO2B.无色气体甲只含有NOC.固体乙中一定含有Al元素D.固体X中一定含有FeO、NaNO3解析:固体混合物X加入足量稀硫酸后,产生的固体甲可能是和稀硫酸不反应的固体SiO2,但也可能是和BaO反应生成的硫酸钡,也可能两者都有,产生的无色气体甲遇空气变成红棕色,说明无色气体甲中一定含有NO,但也可能同时含有CO2气体,说明固体X中一定含有NaNO3和具有还原性的FeO,但也可能同时含有NaHCO3,那么溶液甲中就一定含有硫酸铁,也可能含有与Al2O3生成的硫酸铝,与NaHCO3生成的硫酸钠,则固体乙中一定含有氢氧化铁,也可能含有氢氧化铝,溶液乙一定含有硫酸铵和氨水。经分析,固体甲可能是SiO2,也可能是生成的BaSO4沉淀,或两者都有,故A错误;经分析,无色气体甲中一定含有NO,但也可能同时含有CO2气体,故B错误;经分析,固体乙中一定含有氢氧化铁,可能含有氢氧化铝,则固体乙中可能含有Al元素,故C错误;经分析,固体X中一定含有FeO、NaNO3,故D正确。3.(2021·云南昭通摸底测试)用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去;必要时可加热;a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂),利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是(C)选项制备气体abcdACl2浓盐酸MnO2NaOH溶液碱石灰BNH3浓氨水CaOH2O固体NaOHCNO稀硝酸CuH2OP2O5DH2稀硝酸ZnNaOH溶液无水CaCl2解析:浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2,但NaOH溶液、碱石灰会与Cl2反应,不能用来除杂和干燥,故A错误;NH3极易溶于水,不能通入水中除杂,故B错误;稀硝酸与铜反应生成NO,NO难溶于水,且不与P2O5反应,故可以用水除杂,用P2O5干燥,故C正确;稀硝酸与Zn反应生成NO,不生成H2,故D错误。4.(2021·北京丰台期末)A、B、C、D、E是中学化学中的常见物质,A、B是短周期元素组成的单质。其转化关系如图:若C是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,D是黄绿色气体。下列说法正确的是(A)A.E物质可能是氯化铵B.C、D均极易溶于水C.组成A的元素在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族D.反应中D得到1.2mol电子时,在标准状况下生成B气体2.24L解析:C是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则C是氨气,D是黄绿色气体,则D是氯气,氨气与氯气反应生成氮气和氯化氢(或氯化铵),故A是氢气,B是氮气,E是氯化氢(或氯化铵)。由上述分析可知,E物质可能是氯化铵,故A正确;氨气极易溶于水,但氯气的溶解度不大,故B错误;组成B的元素在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族,故C错误;反应中D得到1.2mol电子时,氮元素失去1.2mol电子,生成氮气(B)的物质的量是0.2mol,在标准状况下体积是4.48L,故D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)5.(2021·山东青岛二模)铬与氮能形成多种化合物,其中氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料。实验室可用无水氯化铬(CrCl3)与氨气在高温下反应制备,反应原理为CrCl3+NH3CrN+3HCl。下列说法正确的是(CD)A.无水氯化铬可以通过直接加热氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)脱水得到B.反应开始时应先将硬质玻璃管预热,再打开分液漏斗活塞C.硬质玻璃管右端的导气管过细,易产生堵塞D.将12.8g产品在空气中充分加热,得15.2g固体残渣(Cr2O3),产品中可能含有Cr2N解析:CrCl3·6H2O会水解,直接加热会得到Cr(OH)3或铬的氧化物,A错误;反应开始时应先打开分液漏斗活塞,产生氨气,排尽装置中的空气,再加热硬质玻璃管,B错误;硬质玻璃管右端的导气管过细,则反应生成的HCl与NH3结合NH4Cl,易堵塞导气管,C正确;若12.8g产品全部为CrN,则在空气中充分加热,得到的Cr2O3为12.8g66g/mol×12×6.已知:甲、乙、丙、丁、戊是均含有同一种短周期元素的纯净物,A是强碱溶液,B为强酸溶液,其转化关系如图所示(反应条件和部分产物均省略)。下列说法错误的是(D)A.若丁为具有臭鸡蛋气味的气体,可判断乙、丙溶液均呈碱性B.若甲为黄绿色有毒气体,则乙、丙中有一种物质可能具有漂白性C.若甲为二氧化氮,且各反应能够顺利进行,则丁和戊反应生成甲的化学方程式为HNO2+HNO32NO2↑+H2OD.各物质间相互转化中,乙和戊、丙和丁一定不能大量共存解析:若丁为具有臭鸡蛋气味的气体,可判断丁为硫化氢,乙、丙为硫化物和亚硫酸盐,均可水解使溶液呈碱性,A项正确;若甲为黄绿色有毒气体,可判断甲为氯气,则乙、丙为氯化物、次氯酸盐,其中次氯酸盐具有漂白性,B项正确;若甲为二氧化氮,各反应能够顺利进行,则乙、丙为硝酸盐和亚硝酸盐,丁、戊是对应的酸,丁、戊反应生成甲的化学方程式为HNO2+HNO32NO2↑+H2O,C项正确;各物质间相互转化中,乙和丁、丙和戊可以是S2-和H2S、SO32-和SO2或Cl-和HCl、ClO-和HClO或NO2-和HNO三、非选择题7.(2021·浙江丽水、湖州、衢州三地市教学质量检测)某兴趣小组对化合物X开展探究实验。其中:X是由3种常见元素组成的黑灰色粉末;A和B均为纯净物;D为无色、无味气体;由D和E组成的混合气体遇湿润的红色石蕊试纸变蓝色。请回答:(1)组成X的3种元素是(填元素符号),X的化学式为。

(2)步骤Ⅳ,发生反应生成固体A的离子方程式是。

(3)步骤Ⅰ,发生反应的化学方程式是

。

(4)工业上,通常先往饱和氯化钠溶液中通气体E,然后再通气体D,能得到较多的晶体。不能先通气体D再通气体E的原因是

。

(5)气体E具有还原性。请设计实验证明:

。

解析:固体X与H2O、CO2反应产生固体A、液体B,根据X与A、B的质量关系可知反应消耗的n(H2O+CO2)=5.0g+2.1g-4.0g62g/mol=0.05mol;液体B水解产生D、E的混合气体,已知由D与E组成的混合气体遇湿润的红色石蕊试纸变蓝色,则该混合气体中含NH3,将该混合气体通过足量浓硫酸,浓硫酸增加质量1.7g,则说明该气体中含有NH31.7g,因此X中含有N元素,根据N元素守恒可得n(N)=n(NH3)=1.7g174.0(2)在步骤Ⅳ中,CO2与Ca(OH)2溶液反应产生CaCO3沉淀和水,发生反应的离子方程式是Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O。(3)在步骤Ⅰ中,CaCN2与H2O、CO2反应产生的A是CaCO3,产生的液体B含有C、N、H元素,n(H)=2.1g-0.05mol×12g/mol-0.1mol×14g/mol1mol/L=0.1mol,n(C)∶n(H)∶n(N)=0.05mol∶0.1mol∶0.1mol=1∶2∶2,则B的化学式为CH2N(4)工业上,通常先往饱和氯化钠溶液中通气体E,然后再通气体D,能得到较多的晶体,可说明E是NH3,D是CO2,物质制取时先通入NH3再通入CO2,是由于NH3在水中的溶解度远大于CO2,NH3的水溶液显碱性,先