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2019-2020年高三化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物教案复习目标：1、掌握碳、硅及其化合物的性质、转化关系。2、了解硅酸盐工业，新型无机非金属材料的特性及其应用。基础知识：一、碳、硅元素的存在及单质的性质和用途1存在形态自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态。碳单质主要有金刚石、石墨等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。2单质的性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状 结构石墨： 层状结构的晶体晶体硅：空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软 ，有滑腻感晶体硅硬度 大、熔点 高化学性质与非金属单质反应与O2反应：CO2=CO2(完全燃烧),2CO2=2CO(不完全燃烧)与O2、Cl2反应：Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4与氧化物反应与CuO,SiO2反应C2CuO=2CuCO2C+SiO2=Si+2CO与酸反应与浓H2SO4、浓HNO3反应：与氢氟酸的反应：C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O，C4HNO3(浓)=CO24NO22H2OSi4HF=SiF42H2与碱反应Si+2OH-+H2O=SiO+2H2【例1】3碳、硅元素的单质及其化合物的特殊性一般情况，非金属元素单质熔沸点低，硬度小，但硅、金刚石熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。一般情况，较强氧化剂较强还原剂=较弱氧化剂较弱还原剂，而碳却还原出比它更强的还原剂：SiO22C =Si2CO，FeOC = FeCO。硅为非金属，却可以和强碱反应，放出氢气：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。一般情况，较活泼金属酸=盐氢气，然而Si是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si4HF=SiF42H2。一般情况，碱性氧化物酸=盐水，SiO2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO24HF=SiF42H2O。一般情况，非常活泼金属(Na、K等)才能够置换出H2O中的氢，但CH2O(g)=CO+ H2。一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如CO2H2O= H2CO3，但SiO2不溶于水，不与水反应。4硅与铝的相似性及区别（1）与强碱溶液反应时相似 Si、Al均与NaOH溶液反应生成盐和H2。 SiO2、Al2O3、H2SiO3、H3AlO3Al(OH)3均与NaOH溶液反应生成盐和水。 Na2SiO3、NaAlO2溶液通入过量CO2均生成白色 沉淀。（2）区别 除氢氟酸外，Si、SiO2、H2SiO3不与其它酸反应。 Al2O3、Al(OH)3属两性化合物。 Na2SiO3溶液、NaAlO2溶液与过量盐酸反应时现象不同。二、CO2和SiO2的比较物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体分子晶体主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质与水反应不反应CO2H2O=H2CO3与酸反应SiO24HF=SiF42H2O不反应与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞)CO22NaOH=Na2CO3H2OCO2NaOH=NaHCO3与盐反应SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClOCO2Na2CO3H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2CaO=CaSiO3CO2Na2O=Na2CO3三、硅酸和硅酸盐1硅酸(1)溶解性：溶解度很小。(2)化学性质弱酸性：酸性比碳酸还弱。Na2SiO3CO2+H2O=Na2CO3H2SiO3 。(3)制备：可用硅酸钠与盐酸反应制得：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO32硅酸盐(1)硅酸盐：是由 硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)硅酸钠：硅酸钠的水溶液俗称 水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。(3)硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 Na2OSiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为：K2OAl2O36SiO2 。【注意事项】氧化物的顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。氧化物之间以“”隔开；系数配置出现分数应化为整数。例如：长石：KAlSi3O8不能写成 K2O Al2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2。四、传统无机非金属材料（1）普通玻璃 主要原料： 纯碱、石灰石、石英。 主要成分： Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 。（2）普通硅酸盐水泥主要原料： 石灰石 、 黏土 。主要成分（写出名称和化学式）： 硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)【例2、3】例题精讲：【例1】(xx年全国卷)对于A族元素，下列叙述中不正确的是()ASiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键BC、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8CCO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D该族元素的主要化合价是4和2解析A族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层只有2个电子，Ge原子的次外层有18个电子。SiO2和CO2都是共价化合物，且都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。答案为B。答案B【例2】 下列关于无机非金属材料的说法中不正确的是 （ ） A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同解析无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能,如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应、具有生物功能等。答案 B【例3】下列表述正确的是 （ ）人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A B C D答案D实验探究 高纯硅的制取实验单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450500)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物有关物质的物理常数见下表：请回答下列问题：（1）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 。（2）甲方案：f接装置；乙方案：f接装置。但是装置、都有不足之处，请你评价后填写下表。方案优点缺点甲乙（3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述： 。（4）SiCl4与H2反应的化学方程式为 。解析 (1)g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下。由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水。B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气。（2）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置。（3）将甲、乙方案的优点集中在一起设计合理的方案。答案 （1）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸（2）方案优点缺点甲收集产品的导管粗，不会堵塞导管冷凝产品，减少产品损失空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解尾气没有处理，污染环境乙有尾气处理装置，注重环保避免空气中的水蒸气进入装置产品易堵塞导管没有冷凝装置，产品易损失（3）在装置的i处接干燥管j（4）SiCl4+2H2=Si+4HCl第四章 非金属及其化合物第二课时 富集在海水中的元素氯复习目标：1、掌握氯及其化合物的物理、化学性质。2、掌握卤族元素的相似性和递变性。3、理解海水资源的综合开发利用以及氯碱工业。基础知识：一、氯气【思考】并回答下列问题：（1）Cl2为什么易液化？常见的易液化的气体还有哪几种？（2）用什么现象说明Cl2溶于水时只有少量Cl2与水发生了反应？（3）将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？（4）常见的有特殊颜色的气体有哪些？各显什么颜色？（5）你知道的具有漂白性的物质有哪些？漂白原理有什么不同？1、物理性质 通常情况下，氯气是黄绿色、有刺激性气味的气体。 密度比空气大 ，有毒，易液化，能溶于水，通常1体积水约溶解 2 体积氯气，其水溶液称为氯水。 实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔 。2、化学性质 Cl的最外层有7个电子，易得到1个e-，具有很强的氧化性，能跟很多具有还原性的物质发生反应，如金属、非金属单质、化合物等。（1）与金属反应铜、铁在氯气中燃烧的化学方程式为： Cu+Cl2 = CuCl2 (棕黄色烟) 2Fe+3Cl2 =2FeCl3 （棕褐色烟)（2）与非金属反应氢气在氯气中燃烧的化学方程式为： H2+Cl2 = 2HCl (苍白色火焰)（3）与水反应 氯气与水反应的化学方程式： Cl2+H2O=HCl+HClO 。A、氯水与次氯酸氯气的水溶液叫氯水，呈黄绿色，溶于水的部分氯气与水反应生成盐酸和次氯酸。Cl2H2OHClHClO次氯酸(HClO)具有三个性质：(1)弱酸性，其酸性比碳酸还弱，即HClOHClO。(2)不稳定性：次氯酸不稳定，见光容易分解放出氧气。化学方程式是2HClO= 2HClO2。(3)强氧化性：次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，故自来水常用氯气来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性，能使某些有机色质褪色，可用作漂白剂。B、物质的漂白(1)褪色：是指有色物质变为无色物质。有物理变化也有化学变化。例如：把木炭投入NO2气体的集气瓶中，塞紧瓶塞摇动瓶子，集气瓶内的气体变为无色。在CuSO4溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液由蓝色变为无色，前者是物理变化，后者是化学变化。(2)漂白，特指染料(有机物)或有机色质变为无色物质，它是化学变化，发生物理变化的有机物褪色不是漂白，如把木炭投入盛有红墨水的锥形瓶中，轻轻振荡溶液变为无色。发生化学变化的有：二氧化硫能使品红溶液褪色，是因为发生了化学变化生成了不稳定的无色物质，加热后，恢复品红的颜色。过氧化钠和氯水漂白，是利用了两者的强氧化性，生成了稳定的无色物质。与二氧化硫漂白原理不同。C、新制氯水、久置氯水、液氯的区别新制氯水久置氯水液氯类别混合物混合物纯净物微粒H2O、Cl2、HClO、H、Cl、ClO、OHH2O、H、ClCl2主要性质呈黄绿色、导电、具有酸性、氧化性、漂白性无色、导电、具有酸性、无氧化性、无漂白性黄绿色、不导电、具有氧化性保存棕色瓶盛装，置于阴暗处低温密封D、氯水中的平衡移动 化学方程式是Cl2H2OHClHClO向氯水中加入的物质浓度变化移动的方向应用可溶性的氯化物c(Cl)增大左移用饱和食盐水除去氯气中氯化氢稀酸c(H)增大左移次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2NaOHc(H)减小右移用氢氧化钠吸收多余Cl2Ca(OH)2c(H)减小右移制取漂白粉CaCO3c(H)减小右移制高浓度次氯酸溶液光照c(HClO)减小右移氯水避光保存或现用现配E、氯水的性质氯水的多种成分决定了它具有多重性质：Cl2的强氧化性；HCl的强酸性；HClO的强氧化性、弱酸性；Cl的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：参与反应的微粒所加试剂实验现象离子方程式或解释ClAgNO3溶液白色沉淀ClAg=AgClHNa2CO3固体有气泡产生2HCO=CO2H2OHClO有色布条布条颜色褪去发生氧化还原反应Cl2FeCl2溶液溶液变棕黄色2Fe2Cl2=2Fe32ClCl2、H2OSO2黄绿色褪去SO2Cl22H2O=4H2ClSOHClO、H石蕊溶液先变红后褪色酸性和漂白性Cl2、H镁粉氯水的颜色褪去并有气泡产生MgCl2=Mg22ClMg2H=Mg2H2【例2】（4）与碱反应（完成下列化学方程式） 与烧碱反应:Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O ， 制取漂白粉： 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 漂白粉的主要成分是 CaCl2、Ca(ClO)2 ，有效成分是 Ca(ClO)2。【思考】漂白粉的漂白原理是什么？为什么要密封保存？漂白粉的漂白原理是：Ca(ClO)2+2HCl =CaCl2+2HClOCa(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO产生的HClO具有漂白性和强氧化性。由于HClO见光易分解，所以漂白粉应密封保存。【例3】（5）跟还原性物质反应（完成下列化学方程式）氯气与KI溶液： 2KI+Cl2=2KCl+I2。氯气与FeCl2溶液： 2FeCl2+Cl2=2FeCl3。向氯水中通入SO2：SO2+2H2O+Cl2=H2SO4+2HCl。二、氯气的制备与性质实验1、反应的原理：用强氧化性物质（如MnO2、KMnO4等）和浓盐酸反应。 nO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O【注意】 稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。 若没有浓盐酸时，也可用NaCl和浓H2SO4与MnO2共热制取Cl2：MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)=MnSO4+Cl2+2NaHSO4+2H2O2、制气类型：固+液气（注意：KMnO4与浓盐酸的反应不需加热）。3、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度最小)。4、净化装置：用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓H2SO4干燥。5、尾气吸收装置：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染大气。6、验满方法（1）将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。（2）将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。（3）实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。7、注意事项（1）为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl挥发。（2）必须用浓盐酸，稀盐酸不与MnO2作用生成Cl2。（3）实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2。再拆卸装置，避免污染空气。（4）尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中含Ca(OH)2量少，吸收不完全。【例4】三、卤族元素1、卤族元素原子结构的比较（1）相似性：卤素原子最外层上均有 7个电子，最高正价为 +7 价（F无正价），负价为-1 价。（2）递变性：从FI， 原子核外电子层数依次 增大 ，原子半径依次 增大。2、元素的性质（1）相似性：均为活泼非金属，最低负化合价：-1，最高正价：+7（ F除外）；（2）递变性：随着原子序数的递增，获得电子的能力逐渐 减弱，非金属性逐渐 减弱。3、单质的物理性质（从F2 I2）（1）颜色由 浅 到 深。（2）状态：F2、Cl2呈 气 态，Br2为 液 态（易挥发），I2为 固 态（易升华）。（3）熔、沸点：依次 增大 。（4）密度：依次 增大 。（5）溶解性：在水中的溶解度逐渐 减小 ，在有机溶剂中的溶解性 大于（填“大于”或“小于”）在水中的溶解性。4、化学性质（1）卤素单质的相似性：均具有 强氧化 性，均能与H2、H2O、金属反应，较活泼的卤素单质能将不活泼的卤素从其卤化物中置换出来。（2）卤族元素氢化物的递变性 稳定性由强至弱的顺序为: HFHClHBrHI 。 沸点由高至低的顺序为： HFHIHBrHCl 。 HF沸点反常的原因是：分子间存在氢键 。 还原性由强至弱的顺序为： HIHBrHClHF。 水溶液酸性由强至弱的顺序为: HIHBrHClHF。HNO35、卤素离子（Cl-、Br-、I-）的检验AgNO3HNO3（1）未知液 ， 据沉淀颜色判断。AgCl为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色。加适量新制饱和氯水振荡（2）未知液 有机层呈橙色或橙红色，表明有 Br-紫色或浅紫、紫红色，表明有 I-6、特性（1）氟及其化合物无正价和含氧酸，非金属性最强，F-的还原性最弱。与H2反应在暗处即爆炸。2F2+2H2O=4HF+O2。HF是弱酸；能腐蚀玻璃，保存在铝制器皿或塑料瓶中；有毒；在HX中沸点最高。（2）溴及其化合物Br2是深红棕色液体，易挥发。Br2易溶于有机溶剂。盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞。（3）碘及其化合物I2遇淀粉变蓝色。I2加热时易升华。I2易溶于有机溶剂。食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。（4）卤化银AgF易溶于水，AgCl白色不溶于水，AgBr淡黄色不溶于水，AgI黄色不溶于水。AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。除AgF外，均有感光性，其中AgBr作感光材料，可用于照相。AgI可进行人工降雨。I2与Fe反应产生FeI2，其他卤素单质生成FeX3。（5）使溴水褪色的物质因萃取作用而使溴水褪色的物质：苯、CCl4、直馏汽油等有机溶剂。能与溴发生氧化还原反应的还原性无机化合物：H2S、SO2、Na2S、Na2SO3等。能与溴水发生反应的金属，如Na、Mg、Al、Zn等。能与溴发生加成反应的不饱和烃及其衍生物，如烯烃、炔烃等。能被溴水氧化的，含有醛基的化合物。能与溴水发生反应的碱性物质，如NaOH、Na2CO3等。加入活性炭等吸附剂，使溴水褪色。例题精讲：【例1】（xx上海卷）18右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说法错误的是A烧瓶中立即出现白烟B烧瓶中立即出现红棕色C烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性 D烧杯中的溶液是为了吸收有害气体答案B解析此题考查化学实验、元素化合物的性质等知识。分析装置图，可知氨气和氯气接触时发生反应：4NH3+6Cl2=2NH4Cl+4HCl+N2，烧瓶中出现白烟，A对；不能出现红棕色气体，B错；该反应中氨气中的氮元素化合价升高，表现还原性，C对；烧杯中的氢氧化钠可以吸收多余的有害气体，D对。【例2】下列实验现象，与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有直接关系的是( )A将NaHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生（H+）B新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰（Cl2）C将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生（Cl）D新制氯水使KI-淀粉试纸变蓝（Cl2）答案 B【例3】漂白粉是 Ca(ClO)2、CaCl2 、Ca(OH)2 、H2O 和 CaO 的混合物。漂白粉放出的氯气具有漂白作用，叫有效氯。通常用有效氯表示漂白粉的纯度。漂白粉中的有效氯含量常用滴定碘法进行测定，即在一定量的漂白粉中加入过量的KI ，加H2SO4酸化，有效氯与I作用析出等量的I2，析出的I2以淀粉指示剂立即用Na2S2O3标准溶液滴定。若测定漂白粉中有效氯时用盐酸酸化，则盐酸的浓度最好小于 mol/L，测定的有效氯将 （“偏高”、“偏低”或“不变”）。答案2.5 mol/L 不变 【例4】NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图4）。下列说法正确的是A.25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B.石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应D.图4所示转化反应都是氧化还原反应答案B【例5】为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。实验过程：打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。.（1）A中产生黄绿色气体，其电子式是 。（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 。（3）B中溶液发生反应的离子方程式是 。（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是 。（5）过程实验的目的是 。（6）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减北的原因：同主族元素从上到下 ，得电子能力逐渐减弱。答案（1）（1）淀粉KI试纸变蓝 （1分）（2）Cl2+2Br=2Cl+Br2（2分） (3)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b,取下D振荡。静置后CCl4层溶液变为紫红色。（2）（4）确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。（1分）（5）原子半径逐渐增大。（1分）【例6】（xx全国29）（15分）请回答下列实验室中制取气体的有关问题。 （1）下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B_；C_；D_ABCABCABCDABCD（2）在实验室欲制取适量N0气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是_（填序号）；根据所选的装置完成下表（不需要的可不填）：应加入的物质所起的作用ABCD简单描述应观察到的实验现象_。答案（1）向上排气收集氯气安全作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 （2）I应加入的物质所起的作用A铜屑和稀硝酸发生NO气体B水排水收集NO气体C主要是接收B中排出的水D反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中。氯气的制取与性质探究实验如图是某研究性学习小组设计制取氯气，并以氯气为反应物进行特定反应的装置。（1）要将C装置接入B和D之间，正确的接法是： a d。（2）实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞K，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2 通过C装置后进入D，D装置内盛有炭粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为 。为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是 。（3）D处反应完毕后，关闭旋塞K，移去两个酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是 ，B的作用是。（4）用量筒量取20 mL E中溶液，倒入已检查完气密性良好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl4，盖好玻璃塞（如图），振荡，静置于铁架台上，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是 (填“上层液”或“下层液”)，再装入如图所示的烧杯中，能使有色布条褪色的是 (同上)。(5)在A、B、C、D、E装置中有一处需要改进，说明需要改进的理由并在方框中画出改进后的装置图解析 (1)连接的关键是C装置的作用，由于D中反应生成了CO2和HCl，有氢元素存在，说明有水参加反应，反应方程式为2Cl2+C+2H2O=4HCl+CO2，C装置的作用是提供水蒸气，而且Cl2从C中出来带出水蒸气，因此应该是长进短出。（2）C中提供水蒸气，烧杯中加入浓硫酸，浓硫酸溶于水放热，有利于水蒸气生成。（3）K关闭，此时B相当于量气装置，生成的气体将B中水压入长颈漏斗中。（4）此步操作是卤素单质的萃取，Cl2易溶于CCl4，而使CCl4层呈黄绿色，Cl2无漂白性，上层液主要是Cl2和水反应生成的HCl和HClO，HClO具有漂白性，可以使有色布条褪色。（5）由于D中反应生成了极易溶于水的HCl，E装置不正确，会造成E中水倒吸，可以用一个倒置的小漏斗防止倒吸。答案 （1）c b（2）2Cl2+C+2H2O =4HCl+CO2 加入的浓硫酸溶于水能放出大量的热，有利于试管中的水变为水蒸气，从而提供足量的水蒸气供D中反应需要（3）瓶中液面下降，长颈漏斗内液面上升 贮存少量Cl2，避免Cl2对环境造成污染（4）下层液 上层液（5）D中反应生成的HCl气体极易溶于水，易发生倒吸改进后的装置如图所示第四章 非金属及其化合物第三节 氮及其化合物复习目标：1、掌握氮及其化合物（NH3、NO、NO2、HNO3等）的物理化学性质2、了解氨的实验室及工业制法。3、掌握HNO3的强氧化性及相关的计算。基础知识：一、氮气及氮的氧化物1.氮气（1）氮的固定含义：使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。方法：自然固氮、人工固氮（2）氮气的性质物理性质NN纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的 78% 。结构：电子式为 结构式为 NN ，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。A与H2反应：N2+3H22NH3 。B与O2反应： N2+O2=2NO 。C与Mg反应：N2+3MgMg3N2。2.氮的氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶（反应）化学性质与O2反应2NO+O2=2NO2与H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO实验室制法（填化学方程式）3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O与人体环境的关系与血红蛋白结合使人中毒转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【注意】 氮的氧化物都是大气污染物。空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝：2NO2+2KI= 2KNO2+I2。NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。NOx+NH3N2+H2O。氮的氧化物的有关计算1有关化学反应方程式3NO2H2O=2HNO3NO 4NO2O22H2O=4HNO3 4NO3O22H2O=4HNO3 2NOO2=2NO2 2不同情况及剩余气体的体积序号气体反应剩余气体剩余气体的量NO2NOV(NO2)NO2NONOV(NO)原V(NO2)NO2O241无041NOV(NO2)V(O2)NOO243无043NOV(NO)原V(O2)43O2V(O2)原V(NO)3.NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水(1)先按反应后，再据表进行计算。(2)先按反应后，再据表进行计算。【注意】因为水溶液中发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。当NO2和N2O4的混合气体作用于H2O时，不要忽视由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。【例1】二、硝酸1硝酸的物理性质 色味态：无色有刺激性气味的液体 ；挥发性：易挥发 ；水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数大于98%的硝酸。2硝酸的化学性质 (1)具有酸的通性，但考虑其酸性时需首先考虑到 其强氧化性。【注意】浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用，前者使之先变红后褪色，后者只使之变红。金属与HNO3反应不产生H2。比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的反应。(前者为复分解反应，后者为氧化还原反应。)（2）不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中，说明浓硝酸具有 不稳定性，化学方程式为 4HNO3(浓）= O2+4NO2+2H2O （加热、光照） 。(3)强氧化性与金属的反应A除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。BCu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为： Cu+4HNO3(浓） = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCFe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生 钝化 ，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。与非金属反应与浓HNO3反应时，非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸，如碳与浓HNO3反应的化学方程式为：C+4HNO3（浓）= CO2+4NO2+2H2O 。与某些还原性化合物或离子的反应，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。王水王水由 浓硝酸 与 浓盐酸 按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。（4）与有机物的反应硝化反应（如与苯反应）；酯化反应（如与纤维素反应）；颜色反应（如与蛋白质反应）。金属与硝酸的反应1金属与HNO3反应的一般通式（1）金属+浓硝酸金属硝酸盐+NO2+H2O（2）金属+稀硝酸金属硝酸盐+NO+H2O2反应规律（1）金属与硝酸反应一般不生成H2。浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。（2）铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。（3）铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。3计算方法（1）原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。（2）得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。（3）电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有：c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。（4）离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。【例2】三、氨和铵盐1物理性质 氨气是 无 色 有刺激性 气味的气体，易 液化可作制冷剂，常温、常压下，1体积的水可溶解 700 体积的氨气。液氨与氨水的区别液氨氨水形成氨气液化氨气溶于水物质分类纯净物混合物微粒种类NH3NH3、NH3H2O、H、H2O、NH4、OH存在条件常温常压下不能存在常温常压下可存在喷泉实验1喷泉形成的原理 容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。2使容器内外产生较大的压强差的方法（1）减小容器内压强 容器内气体极易溶于水； 容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收。当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。（2）增大容器内压强 容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、浓氨水、酒精等）或由于发生化学反应，容器内产生大量气体。使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。例如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。3中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂气体HClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2和O2CH2=CH2吸收剂水、NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液H2O溴水4喷泉实验成败的关键（1）装置气密性要好；（2）烧瓶要干燥；（3）气体的纯度要高。【例3】2分子结构 电子式： 三角锥形 。3氨的化学性质（1）与水的反应，氨气溶于水得氨水,氨水中含有的粒子有： NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH-、H+ 。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解 。（2）氨气与酸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：。与CO2等酸性氧化物反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3或2NH3+CO2+H2O=(NH4）2CO3（3）NH3的还原性氨的催化氧化化学方程式：4NH3+5O2 4NO+6H2O 与其他氧化剂反应4NH3+3O2（纯氧）=2N2+6H2O4xNH3+6NOx =(2x+3)N2+6xH2O2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O8NH3+3Cl2 = N2+6NH4Cl（白烟）（4）与盐溶液反应 将氨水加入下列溶液被滴试剂现象离子方程式FeCl3溶液生成红褐色沉淀Fe3+3NH3H2O =Fe(OH)3+3NH4+AlCl3溶液生成白色沉淀Al3+3NH3H2O =Al(OH)3+3NH4+AgNO3溶液先生成白色沉淀后消失Ag+NH3H2O=AgOH+ NH4+AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2+OH-+2H2O4制法（1）实验室制法 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O氨气的三种实验室制法1加热固态铵盐和碱的混合物 一般加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物： 2NH4Cl+Ca(OH)2= 2NH3+CaCl2+2H2O。（1）装置：“固体+固体气体”（与用KClO3或KMnO4制O2的装置相同）。（2）收集：只能用向下排空气法。（3）干燥：用碱石灰（NaOH和CaO固体的混合物）。（4）验满方法：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。（5）环保措施：收集时，一般在管口塞一团用水或稀H2SO4浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气。2加热浓氨水（1）反应原理：NH3H2O= NH3+H2O。（2）装置如图13浓氨水中加固态碱性物质 （1）反应原理： 浓氨水中存在以下平衡：，加入固态碱性物质，（如CaO、NaOH、碱石灰等），使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3H2O的分解。 （2）装置如图2【例4】（2）工业制法 四、铵盐及NH的检验1铵盐的概念 铵根离子与酸根离子构成的化合物。2铵盐的物理性质 铵盐都是白色固体，均易溶于水。3铵盐的化学性质（1）受热易分解 NH4Cl NH3+HCl（2）与碱反应 在稀溶液中不加热： 在浓溶液中不加热： （3）水解反应：4 NH的检验 未知液 呈碱性 湿润 红 色石蕊试纸变 蓝 色，则证明含NH。例题精讲：【例1】将24 mL NO、NO2的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的量筒内，然后再向其中通入12 mL O2，充分反应后，量筒中剩余气体3 mL，求在相同状况下，原混合气体中NO和NO2的体积各是多少毫升？导航本题计算必需用到反应方程式有：(1)4NO3O22H2O=4HNO3(2)4NO2O22H2O=4HNO3。若剩余气体为氧气，NO和NO2完全反应，氧气参加反应的体积为12 mL3 mL9 mL，再用(1)(2)两式可以列方程组求解；若剩余气体为NO，则原混合气体中的NO减去剩余气体的体积，可以根据(1)(2)两式列方程组求解。答案若剩余气体为NO：V(NO)16.5 mL，V(NO2)7.5 mL若剩余气体为O2：V(NO)6 mL，V(NO2)18 mL。【例2】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（ ）A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL解析O2为氧化剂，Cu为还原剂，HNO3仅仅发生了复分解反应，则n（Cu）=2n(O2)=0.15 mol，n(NaOH)=2n(Cu)=0.3 mol，V(NaOH)=0.06 L=60 mL，故选A。【例3】喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。（1）图甲中，为化学教学中所用的喷泉实验装置。 在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是 （ ） AHCl和H2O BO2和H2O CNH3和H2O DCO2和NaOH溶液（2）某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设 计了如图乙所示的装置。 在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是 （ ） ACu与稀盐酸 BNaHCO3与NaOH溶液 CCaCO3与稀硫酸DNH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是： 。在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是 （ ）A浓硫酸 B食盐 C硝酸钾 D硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是： 。比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲 上部烧瓶内气体压强；图乙 下部锥形瓶内气体压强。（填“增大”或“减小”）（3）城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述 （填“图甲”或“图乙”）装置的原理相似。解析图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。图乙装置恰恰相反，下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从下瓶中压入到上瓶形成“喷泉”。答案 （1）B （2）D 锥形瓶中发生反应：NH4HCO3+HCl=NH4Cl+CO2+H2O，随着CO2气体产生，锥形瓶中的压强增大而产生“喷泉”A 浓 H2SO4 溶于水时，放出大量的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，瓶内压强增大，从而形成“喷泉” 减小 增大（3）图乙【例4】下列装置能达到实验目的的是（ ） 实验室制取并收集NH3 吸收NH3 检查装置气密性 利用排空气法收集CO2A B C D解析 项收集NH3装置中无棉花；项NH3通入CCl4中，NH3不溶于CCl4，不会产生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；项向长颈漏斗中加一定量水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可说明气密性良好,反之，气密性不好；项，收集比空气重的气体应长进短出。答案 C【例5】（xx天津）7（14分）图中X、Y、Z为单质，其他为化学物，它们之间存在如下转化关系（部分产物已略去）。其中，A俗称磁性氧化铁：E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。n(X)/moln(X2+)/molO回答下列问题：（1）组成单质Y的元素在周期表中的位置是 ；M中存在的化学键类型为 ；R的化学式是 。（2）一定条件下，Z与H2反应生成ZH4，ZH的电子式为 。（3）已知A与1molAl反应转化为X时（所有物质均为固体）。放出aKJ热量。写出该反应的热化学方程式： 。n(X)/moln(X2+)/mol1.5（4）写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式：（5）问含4mol D 的稀溶液中，逐渐加入X3粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n（X2+）随n（X）变化的示意图，并标出n（X2+）的最大值。答案（1）第二周期第VIA族离子键、共价键 H2SiO3（H4SiO4）（2）（3）8A1（s）+3Fe3O4（s） 9Fe（s）+4A12O3（s） H=8akJ/mol（4）3Fe3O4+28H+NO3 9Fe3+NO+14H2O （5）【例6】（xx重庆，27）（15分）固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水放生复分解反应，甲组同学用题27图装置（夹持装置略）对其进行探究实验。（1）仪器B的名称是_。（2）试验中，中的试纸变蓝，中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成，则中的试剂为_；发生反应的化学方程式为_；中的试剂为_。（3）乙组同学进行同样实验，但装置连接顺序为II，此时中现象为_，原因是_。（4）经上述反应，25g 化合物A理论上可得056L（标准状况）M；则A的化学式为_答案 (1)分液漏斗 (2)碱石灰； 3CuO+ 2NH3