2023届新高考化学一轮复习(多选)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.docx
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1、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+O2NaH+H2ONaOH+H22Na2O2+2CO22Na2C
2、O3+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+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO22C+SiO2Si+2CO4NH3+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+H2Zn+2H+Zn2+H22Mg+CO22MgO+C3Fe+4H2O(g)Fe3
3、O4+4H2非金属置换非金属2F2+2H2O4HF+O2Cl2+H2S2HCl+SCl2+2HBr2HCl+Br2Cl2+2HI2HCl+I22C+SiO2Si+2COC+H2O(g)CO+H23Cl2+2NH3N2+6HClSi+4HFSiF4+2H2非金属置换金属H2+CuOCu+H2OC+2CuO2Cu+CO23.特殊的转化关系(1)直线型转化关系ABCX为O2NaNa2ONa2O2N2NONO2或NH3NONO2SSO2SO3或H2SSO2SO3CCOCO2或CH4COCO2X为CO2NaOHNa2CO3NaHCO3X为强酸(如HCl)AlO2-Al(OH)3Al3+CO32-HCO3
4、-CO2X为强碱(如NaOH)Al3+Al(OH)3AlO2-X为FeCl2FeCl3FeCl2X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:
5、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CaCl28NH3)。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
6、)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pH7B.白色固体F的主要成分是H2SiO3C.混合物A中有
7、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
8、色溶液B中一定含有Na2SO4,可能存在KCl、Na2CO3、Na2SiO3,溶液的pH7,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,AK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AG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。可排除的元素有:(填元素符号,下同)。(2)由DE可
9、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。乙元素是元素。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N
10、2,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,
11、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)根据分析N元素也能发生类似的图示反应。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)N4NH3+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
12、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等试管要干燥;试管口略低于试管底;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等烧瓶加热时要隔石棉网;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
13、不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下;使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速;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)除杂原则不损失主体气体。不引入新的杂质气体。在密闭装置内进行。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O
14、2、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
15、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、
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