鲁科版高中化学必修第一册第3章第3节第4课时物质特殊的转化关系与常见气体的制备能力课课件

第4课时物质特殊的转化关系与常见气体的制备(能力课)第3章物质的性质与转化第3节氮的循环探究任务1．学会从物质类别、元素价态角度认识物质转化的规律、特点，会书写有关化学方程式。2．了解常见气体的制备原理、仪器装置，依据气体的性质选择净化、收集、尾气处理方法。探究要点典例导航

物质的转化关系2．三角型转化关系“

”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，请回答下列问题：(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。①D的化学式是________。②在工业生产中，B气体的大量排放会形成______而污染环境。H2SO4酸雨(2)若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。①A、C的化学式分别是________、________。②D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。N2NO2Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O属于

1．下列各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化关系的是(

)选项XYZACO2NaHCO3Na2CO3BNONO2HNO3CNa2SO3SO2H2SO4DFeFeCl3FeCl2C

[C选项中H2SO4不能一步转化为Na2SO3，错误。]√2．已知某物质X能发生如下转化：下列有关上述转化关系中物质及其反应的叙述错误的是(

)A．若X为N2或NH3，则A为硝酸B．若X为S或H2S，则A为硫酸C．若X为非金属单质或非金属氢化物，则A不一定能与金属铜反应生成YD．反应①和②一定为氧化还原反应，反应③一定为非氧化还原反应√D

[A项，若X为N2或NH3，Y为NO，Z为NO2，则A为硝酸，正确；B项，若X为S或H2S，Y为SO2，Z为SO3，则A为硫酸，正确；C项，若X为N2或NH3，A为硝酸时，Y为NO，稀硝酸与Cu反应生成Y，浓硝酸和Cu反应不生成Y，则A不一定能与金属铜反应生成Y，正确；D项，反应①和②一定为氧化还原反应，反应③若为二氧化氮和水的反应也为氧化还原反应，错误。]1．实验室常见气体的三种制备装置常见气体的制备类型发生装置主要仪器制备气体①固固反应加热

酒精灯、试管、铁架台NH3、O2类型发生装置主要仪器制备气体②固液反应常温

分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台H2、CO2、O2③固液反应加热

分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台、酒精灯Cl22．气体的净化易溶于水的气体杂质可用水吸收；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；水蒸气为杂质气体时，可用干燥剂吸收。3．气体的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法使用条件收集的气体难溶于水且不与水反应收集的气体不与空气反应，密度比空气的大，且与空气密度相差较大收集的气体不与空气反应，密度比空气的小，且与空气密度相差较大收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置

适用的气体H2、O2、NO、CH4等Cl2、HCl、CO2、NO2、SO2等H2、NH3、CH4等4．尾气处理(1)处理原则①能充分吸收气体；②不能发生倒吸。(2)常见装置①吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用甲装置。②吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、SO2等)用乙装置。③CO、H2等气体可用点燃或收集于塑料袋或气球中的方法除去，如装置丙、丁。氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中应用十分广泛。已知：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，所以在实验室可用高锰酸钾固体和浓盐酸制氯气，实验装置如图所示。(1)请为该实验选择合适的发生装置：

_____(填“A”或“B”)。B(2)要得到纯净、干燥的氯气，在发生装置和集气瓶之间还需要放置如下图中的______(填字母)。A

BC

DD(3)当集气瓶中收集满氯气时，可以观察到气体呈_______色。烧杯中所盛液体为_____________，其作用是________________。[解析]

(1)由题知，该反应制取气体的类型为固体＋液体―→气体；反应不需加热，故应选择B装置。(2)氯气中可能混有HCl、H2O(g)，HCl用饱和NaCl溶液除去，H2O(g)用浓硫酸除去，要得到纯净、干燥的氯气，应先除去HCl，再除去H2O(g)。(3)氯气的颜色为黄绿色，烧杯中所盛液体为NaOH溶液，其作用是吸收多余的氯气。黄绿NaOH溶液吸收多余的氯气方法技巧常见气体干燥剂的选择实例干燥剂适合于干燥的气体备注P2O5酸性气体(SO2、CO2、HCl等)不适用于NH3浓硫酸酸性气体(SO2、CO2等)或氧化性气体(Cl2等)不适用于H2S、NH3、HBr等CaCl2酸性气体(SO2、CO2、HCl等)、中性气体(O2、H2等)不适用于NH3碱石灰(氧化钙、氢氧化钠)碱性气体(NH3等)或中性气体(O2、H2等)不适用于酸性气体1．如图是一套实验室制气装置，用于制取、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是(

)A．碱石灰和浓氨水B．二氧化锰和浓盐酸C．铜和稀硝酸D．碳酸钙和稀盐酸√D

[A项中制备氨气，但氨气不能用浓硫酸干燥，错；二氧化锰和浓盐酸制备氯气应加热，B错；铜和稀硝酸制备NO气体，不能用排空气法收集，C错；碳酸钙和稀盐酸反应制备CO2，CO2可以用浓硫酸干燥，可以用向上排空气法收集，D对。]2．NH3及其盐都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为______________。A、C、G(2)按下图装置进行NH3性质实验。①先打开旋塞1，B瓶中的现象是__________，原因是___________________________________________________________，稳定后，关闭旋塞1。②再打开旋塞2，B瓶中的现象是____________________________。产生白烟氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒，氯化铵小颗粒形成白烟烧杯中的石蕊溶液会流入B瓶[解析]

(1)氨气的实验室制取采用的是固固加热装置，氨气密度比空气小且极易溶于水，所以选A、C、G。(2)由于A中压强比B中大，所以当打开旋塞1，A中的HCl会进入B中与NH3反应生成氯化铵，产生大量的白烟；再打开旋塞2，由于氯化氢和氨气反应生成了固体氯化铵，所以会导致烧瓶内的压强减小，烧杯中的石蕊溶液会倒流进入B瓶。

规律技法反馈1．特殊物质转化关系(1)直线型；(2)三角型。2．常见气体实验装置制备装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置。知能反馈随堂评估1．氮及其化合物的变化关系如图所示。则下列说法不正确的是(

)A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径C．上述所有反应都是氧化还原反应D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2√243题号15D

[氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，氮气与氧气不能一步转化为NO2，D错误。]243题号152．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(

)A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系23题号14√5

23题号1453．实验室制备下列气体时，所用方法正确的是(

)A．制氧气时，用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置B．制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体C．制一氧化碳时，用向上排空气法收集气体D．制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气23题号41√5A

[用过氧化钠和过氧化氢制备氧气时，均可采用固液不加热的制气体装置，A项正确；氯气溶于水生成HCl和次氯酸，HCl与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，B项错误；一氧化碳密度与空气密度接近，不能用排空气法收集，C项错误；不能用水吸收制取二氧化氮的尾气，因为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮难溶于水，造成污染，D项错误。]23题号4154．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置制备纯净、干燥的Cl2，并观察它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(

)243题号15A．只有①和②处 B．只有②处C．只有②和③处 D．只有②③④处243题号15D

[KMnO4和浓盐酸在常温下就可以反应生成Cl2，不需要酒精灯加热，①正确；反应产生的Cl2可能混有HCl，需要进行净化，但不能使用NaOH溶液，因为Cl2也能和NaOH溶液反应，应该使用饱和食盐水，②错误；净化后的Cl2可以用浓硫酸干燥，但气体应从长导管直接通入浓硫酸中，且出气导管应在液面以上，③错误；干燥的Cl2和金属反应的容器只有气体进入而无气体排出，一段时间后压强升高，可能会使实验装置中某处的橡胶塞弹开，④错误。]√5．(素养题)如图所示，A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置。提供的药品有：大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰。现欲利用这些药品分别制取NH3、Cl2、H2、CO2四种气体，试回答下列问题：243题号15A

B

C(1)选用A装置可制取的气体有________(填化学式，下同)；选用B装置可制取的气体有____________；选用C装置可制取的气体有________。(2)标号①②的仪器名称分别为___________、________。(3)写出制取氨气的化学方程式：

____________________________________________。若要获得干燥氨气，可选用下列干燥剂中的______(填字母)。a．生石灰b．浓硫酸c．五氧化二磷243题号15NH3H2、CO2Cl2分液漏斗圆底烧瓶

＋2NH3↑＋2H2Oa[解析]

A装置是固体和固体混合物加热制取气体的装置，B装置是液体与固体不加热制取气体的装置，C装置是液体与固体或液体与液体混合物加热制取气体的装置。氨气是碱性气体，可用碱性干燥剂干燥，不能用酸性干燥剂干燥。243题号15一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)1．下列物质可用来干燥Cl2的是(

)①碱石灰②浓硫酸③无水CaCl2

④P2O5A．①②

B．①③④C．②③④ D．①②③④题号1352468791011121314课时分层作业(二十三)物质特殊的转化关系与常见气体的制备C

[氯气能和碱石灰反应，不能用碱石灰干燥氯气，浓硫酸和P2O5是酸性干燥剂，氧化钙是中性干燥剂，可以用来干燥氯气。]√2．CO2气体中含少量SO2，欲得到干燥纯净的CO2，通过如图所示的洗气瓶，①②两瓶中所装的试剂应该是(

)A．①NaOH溶液；②浓硫酸B．①浓硫酸；②NaOH溶液C．①饱和NaHCO3溶液；②浓硫酸D．①浓硫酸；②Na2CO3溶液题号1352468791011121314C

[饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的SO2，然后用浓硫酸干燥。]√3．如图所示是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是(

)A．大理石和稀硫酸制取二氧化碳B．锌粒和稀硫酸制氢气

C．浓盐酸和二氧化锰制取氯气D．二氧化锰和双氧水制氧气题号1352468791011121314√B

[该装置与启普发生器的原理相似，反应不需要加热，不能太剧烈。A项中大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物，将大理石与稀硫酸隔离，反应不能继续进行；C项中需要加热反应才能进行，且二氧化锰为粉末状固体，不易与浓盐酸分离；D项中二氧化锰为粉末状固体，不易与H2O2分离。]题号13524687910111213144．如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是(

)A．a—b—c—d—e—f—g—hB．a—e—d—c—b—h—i—gC．a—d—e—c—b—h—i—gD．a—c—b—d—e—h—i—f题号1352468791011121314√B

[根据实验目的和所给仪器药品应首先制得氯气，然后再将氯气与铁粉反应，制取FeCl3，最后用NaOH溶液吸收多余的氯气，防止污染环境。由于制得的氯气中含有HCl、H2O等杂质，所以与铁反应之前应先用饱和NaCl溶液吸收挥发出的HCl，然后用浓硫酸干燥。连接仪器时应注意长管进气，短管出气。]题号1352468791011121314

题号1352468791011121314√

题号1352468791011121314

题号1352468791011121314√A

[S与浓硝酸在加热条件下反应生成H2SO4、NO2和H2O，该反应中只体现了浓硝酸的强氧化性，不体现酸性，故A错误；途径②的尾气中主要含有有害气体SO2，通常用氨水进行处理，故B正确；途径①和②都是由S来制取H2SO4，S的化合价从0价升高至＋6价，制取1molH2SO4，理论上各消耗1molS，各转移6mol电子，故C正确；途径①中S与浓硝酸反应生成H2SO4、NO2和H2O，NO2会污染大气，与途径①相比，途径②更能体现“绿色化学”的理念，故D正确。]题号13524687910111213147．如图是某元素的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是(

)A．A是可与草木灰混合施用的肥料B．C可用排空气法收集C．F和B能发生复分解反应生成盐D．B在一定条件下可直接与Y反应生成D题号1352468791011121314√D

[A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐、B为NH3，B连续与Y反应得到氧化物D与氧化物E，且E的相对分子质量比D大16，则Y为O2、C为N2、D为NO、E为NO2，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为H2O、F为HNO3，F与强碱X发生酸碱中和反应得到G，G为硝酸盐。物质A为铵盐，草木灰主要成分是K2CO3，水溶液呈碱性，二者混合会发生反应放出氨气，使肥效降低，A错误；C是N2，氮气的密度与空气接近，不宜采取排空气法收集，可以利用N2难溶于水的性质，用排水法收集，B错误；B是NH3，F是HNO3，二者发生化合反应生成NH4NO3，该反应是化合反应，不是复分解反应，C错误；B是NH3，Y为O2，NH3在催化剂存在并加热的条件下，与O2反应生成NO和H2O，D正确。]题号1352468791011121314二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)8．如图是制取、净化并测量生成气体体积的装置示意图。利用上述装置进行下表所列实验，能达到实验目的的是(

)题号1352468791011121314题号1352468791011121314物质实验a(液体)b(固体)c(液体)A稀盐酸锌粒浓硫酸B浓氨水生石灰浓硫酸C浓硫酸铜片NaOH溶液D稀硝酸铜片H2O√A

[A、B、C、D项中产生的气体依次分别为H2、NH3、SO2、NO；B项NH3不能用浓硫酸干燥；C项浓硫酸与Cu反应需要加热；D项中产生的NO与O2反应，测得V(NO)不准确。]题号13524687910111213149．甲、乙、丙、丁四种物质之间的转化关系如图所示，则下列说法错误的是(

)A．若甲是C，则乙可能是O2B．若甲是Fe，则乙可能是Cl2C．若甲是NaOH溶液，则乙可能是SO3D．若甲是H2S，则乙可能是O2题号1352468791011121314√√BC

[若甲是C，则乙可能是O2，丙是CO，丁是CO2，A正确；若甲是Fe，乙是Cl2，则丙是氯化铁，氯化铁和氯气不反应，B错误；若甲是NaOH溶液，则乙可能是SO2，丙是亚硫酸钠，丁是亚硫酸氢钠，C错误；若甲是H2S，则乙可能是O2，丙是S，丁是SO2，D正确。]题号135246879101112131410．下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是(

)A．用装置甲制取氯气

B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O题号1352468791011121314√C

[MnO2与浓盐酸反应生成Cl2，需加热，A错误；除去Cl2中的HCl应通过饱和食盐水，且气体从长导管进入，B错误；MnO2不溶于水，MnCl2可溶于水，两者用过滤的方法分离，C正确；不可蒸干MnCl2溶液，否则得不到结晶水合物，D错误。]题号135246879101112131411．实验室制取氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(

)A．用装置甲制取氨气B．用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物可能为铜D．可以用装置丁吸收氨气，进行尾气处理题号1352468791011121314√√BC

[氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，二者在试管口遇冷又重新化合生成氯化铵，不能用装置甲制取氨气，A错误；氨气密度小于空气，可以用向下排空气法收集，即用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出，B正确；装置丙中黑色固体变成红色时还原产物可能为铜，C正确；氨气极易溶于水，不能用装置丁直接吸收，应有防倒吸装置，D错误。]题号1352468791011121314三、非选择题12．Ⅰ．常见无机物A、B、C、D、E、X存在如图转化关系。已知A、B、C、D的焰色试验都呈黄色，其中A为单质，X是常见的无色无味气体(部分生成物和反应条件略去)。题号1352468791011121314请回答：(1)组成单质A的元素符号为________。(2)写出由C转化为D的化学方程式：

______________________________________。题号1352468791011121314NaNa2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3Ⅱ．A、B、C、D为四种常见物质。A是金属单质，且A的合金用量最大。这四种物质具有如图所示的转化关系(部分生成物和反应条件略去)。

请回答：(1)向溶液C中滴加硫氰酸钾溶液，溶液______色。(2)写出图中反应C＋A―→B的离子方程式：

__________________。题号1352468791011121314红

2Fe3+＋Fe===3Fe2+

题号135246879101112131413．某化学课外活动小组通过实验利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。

题号1352468791011121314(1)E装置中制取NO2反应的化学方程式是________________________________________________。(2)若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是___________________________________________。题号1352468791011121314Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OC装置中混合气体颜色变浅(答案合理即可)

(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；②在此条件下，NO2的转化率极低；③_________________________________________。(4)此