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专题02元素及其化合物反应方程式
1.(2018江苏)下列指定反应的离子方程式正确的是A.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应CO32−+CaSO4CaCO3+SO42−B.酸化NaIO3和NaI的混合溶液I−+IO3−+6H+I2+3H2OC.KClO碱性溶液与FeOH3反应3ClO−+2FeOH32FeO42−+3Cl−+4H++H2OD.电解饱和食盐水2Cl−+2H+Cl2↑+H2↑【答案】A
2.(2018北京)下列化学用语对事实的表述不正确的是A.硬脂酸与乙醇的酯化反应C17H35COOH+C2H518OHC17H35COOC2H5+H218OB.常温时,
0.1mol·L-1氨水的pH=
11.1NH3·H2O+OH−C.由Na和C1形成离子键的过程D.电解精炼铜的阴极反应Cu2++2e−Cu【答案】A【解析】分析A项,酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”;B项,氨水为弱碱水溶液,存在电离平衡;C项,Na易失电子形成Na+,Cl易得电子形成Cl-;D项,电解精炼铜时,精铜为阴极,粗铜为阳极详解A项,酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”,硬脂酸与乙醇反应的化学方程式为C17H35COOH+C2H518OHC17H35CO18OC2H5+H2O,A项错误;B项,常温下
0.1mol·L-1氨水的pH=
11.1,溶液中c(OH-)=10-
2.9mol·L-
10.1mol·L-1,氨水为弱碱水溶液,电离方程式为NH3·H2ONH4++OH-,B项正确;C项,Na原子最外层有1个电子,Na易失电子形成Na+,Cl原子最外层有7个电子,Cl易得电子形成Cl-,Na将最外层的1个电子转移给Cl,Na+与Cl-间形成离子键,C项正确;D项,电解精炼铜时,精铜为阴极,粗铜为阳极,阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu,D项正确;答案选A3.(2017江苏)下列指定反应的离子方程式正确的是A.钠与水反应:Na+2H2ONa++2OH–+H2↑B.电解饱和食盐水获取烧碱和氯气:2Cl–+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH–C.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸:Ba2++OH–+H++BaSO4↓+H2OD.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2+++OH–CaCO3↓+H2O【答案】B知识点讲解钠及其化合物
一、钠1.钠的物理性质颜色密度熔点硬度银白色,有金属光泽ρH2O>ρNa>ρ煤油低于100℃质地柔软,可以用小刀切割2.钠的化学性质——还原性Na,钠原子最外层只有一个电子,易失去,显还原性1与非金属单质(O
2、卤素、S、H2等)的反应
①与O2反应常温下4Na+O2=2Na2O现象是银白色迅速变暗,失去金属光泽加热或点燃条件下2Na+O2Na2O2现象是产生黄色火焰,生成淡黄色固体
②在氯气中燃烧2Na+Cl22NaCl现象是产生大量白烟
③钠与硫混合研磨即生成Na2S S+2Na=Na2S2与水反应现象浮游熔声红解释密度比水小产生气体推动钠球游动反应放热,钠熔点低反应剧烈生成了强碱NaOH反应方程式及离子方程式2Na+2H2O===2NaOH+H2↑2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑3与盐酸反应离子方程式2Na+2H+===2Na++H2↑4与盐溶液盐溶液饱和CaOH2aqNH4ClaqCuSO4aqBaHCO32aq现象上述现象+产生白色沉淀上述现象+有刺激性气味气体产生上述现象+产生蓝色沉淀上述现象+产生白色沉淀解释消耗水同时放热,CaOH2溶解度减小有NH3产生产生Cu(OH)2沉淀产生BaCO3沉淀5与有机物反应钠与乙醇反应的方程式2Na+2CH3CH2OH→2CH3CH2ONa+H2↑钠与乙酸反应的方程式2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑3.钠的制取及保存1制取化学方程式为2NaCl熔融2Na+Cl2↑2保存密封保存,通常保存在煤油中4.钠的用途1制取Na2O2等化合物2钠、钾合金液态可用于原子反应堆的导热剂3用作电光源,制作高压钠灯4冶炼某些金属金属钠具有强的还原性,熔融状态下可以用于制取金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti
二、钠及其化合物1.氧化钠和过氧化钠物 质氧化钠过氧化钠色、态白色固体淡黄色固体化学式Na2ONa2O2类 别碱性氧化物过氧化物氧元素的化合价-2-1稳定性较稳定稳定与H2O反应的方程式Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑与CO2反应的方程式Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2氧化性、漂白性无有用 途制NaOH呼吸面具、漂白剂2.碳酸钠和碳酸氢钠名称碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打主要性质色态白色固体粉末细小白色晶体水溶性易溶易溶,但比碳酸钠小热稳定性稳定不稳定 与H+反应CO32-+H+=CO2↑+H2O慢H++HCO3-=CO2↑+H2O快与碱反应Ca(OH)2Ca2++CO32-=CaCO3↓Ca(OH)2过量Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2OCa(OH)2少量Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+2H2O+CO32-盐氯化钙Ca2++CO32-=CaCO3↓不反应硫酸铝2Al3++3CO32-=3CO2↑+Al(OH)3Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑主要用途制玻璃,制皂,造纸,纺织发酵粉,制药,灭火剂相互转化考点一镁和铝的性质金属项目镁(Mg)铝(Al)原子结构原子最外层2个电子原子最外层3个电子原子半径
1.60×10-10m
1.43×10-10m化合价+2+3单质性质物理性质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属,但镁和铝相比较,铝的硬度比镁的稍大,熔点和沸点都是铝比镁的高活泼性较活泼较活泼抗腐蚀性在空气中都能跟氧气反应,表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜,都具有搞腐蚀性能与O2反应2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O3与卤素单质、硫等反应Mg+Cl2MgCl2Mg+SMgS2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3与酸反应Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑与水反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑不反应与碱反应不反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑与氧化物反应2Mg+CO2 2MgO+C2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3结论镁、铝均为较活泼的金属,但镁的金属性强于铝解释核电荷数镁小于铝,而原子半径镁大于铝,故核对最外层的电子引力镁小于铝,即Al比Mg难失电子,金属性弱于Mg主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等考点二镁和铝的重要化合物
1.MgO与Al2O3的比较MgOAl2O3物理性质均为白色粉末,不溶于水,熔点高(MgOAl2O3),是优良的耐火材料化学性质与热水反应MgO+H2OMg(OH)2与水不反应碱性氧化物MgO+H+=Mg2++H2O两性氧化物Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
2.MgOH2与AlOH3的比较MgOH2AlOH3物理性质均为白色固体,不溶于水化学性质不稳定性不稳定性碱性两性制备Mg2++2OH-=MgOH2↓Mg2++2NH3·H2O=MgOH2↓+2NH4+Al3++3NH3·H2O=AlOH3↓+3NH4+不用强碱AlO2-+CO2+2H2O=AlOH3↓+HCO3-不用强酸考点三镁和铝的冶炼
1.镁的冶炼
2.铝的冶炼铝土矿(主要成分是Al2O3,含Fe2O
3、SiO
2、MgO等杂质)方案一碱溶法方案二酸溶法考点一铁原子结构和性质
1.铁是过渡元素,原子结构示意图,位于第四周期,第Ⅷ族,主要化合价+
2、+
32.物理性质银白色光泽、密度大,熔沸点高,延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引
3.化学性质性质铁与非金属反应2Fe+3Cl22FeCl3Fe+SFeS3Fe+2O2Fe3O4Fe+I2=FeI2与盐酸反应 Fe+2HCl====FeCl2+H2↑遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化;与氧化性酸反应不产生H2,且氧化性酸过量时生成Fe3+与盐溶液反应 Fe+CuSO4=CuSO4+FeFe+2Fe3+=3Fe2+与水反应3Fe+4H2OgFe3O4+4H2考点二铁的氧化物及氢氧化物
1.铁的氧化物物质FeOFe2O3铁红Fe3O4磁性氧化铁化合价+2+2+
2、+3色、态黑色粉未红棕色粉未黑色晶体 水溶性均不溶于水和H+反应FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O与CO的反应FexOy+yCOxFe+yCO2稳定性在空气中氧化为Fe3O4空气中稳定在空气中稳定制 备高温熔融,过量的铁与O2反应2Fe+O2 2FeO氢氧化铁加热分解2FeOH3 Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2 Fe3O4【拓展升华】Fe3O4中有1/3的Fe是+2价,有2/3的Fe是+3价,可写成FeO·Fe2O3,但不能认为Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物,实际上是纯净物2.铁的氢氧化物物质氢氧化亚铁FeOH2氢氧化铁FeOH3色态白色固体红褐色固体水溶性难溶于水与酸反应FeOH2+2H+=Fe2++2H2OFeOH3+3H+=Fe3++3H2O与强氧化酸反应3FeOH2+10HNO3=3FeNO33+NO↑+8H2OFeOH3+3H+=Fe3++3H2O稳定性不稳定,易被空气中的氧气氧化,颜色变化白色→灰绿色→红褐色4FeOH2+O2+2H2O=4FeOH3较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解2FeOH3 Fe2O3+3H2O实验室制备
①煮沸蒸馏水,赶走溶解的氧气
②煮沸NaOH溶液,赶走溶解的氧气
③配制FeSO4溶液,加少量的还原铁粉
④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2++2OH-=FeOH2↓铁盐与可溶性碱反应Fe3++3OH-=FeOH3↓考点四铜及其化合物
1.铜的物理性质和用途铜是红色的固体,能导电,据此性质,铜可以用作导线铜还有许多重要的合金,如青铜、黄铜等
1.铜的化学性质铜属于不活泼的金属,因此它不能置换出酸或水中的氢1铜与非金属的反应与氧气反应2Cu+O22CuO在潮湿空气中还可发生腐蚀生成绿色的铜锈2Cu+CO2+H2O+O2=Cu2(OH)2CO31与其它非金属的反应Cu+Cl2CuCl2,2Cu+SCu2S1与酸的反应铜与非氧化性酸(如盐酸、磷酸等)不反应铜与强氧化性酸(如浓硫酸、硝酸等)能反应,但不生成氢气3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O1与盐溶液的反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl
21.铜的冶炼工业上,主要采用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜这种方法冶炼的铜,其含量为
99.5%∽
99.7%,还有Ag、Au、Fe、Zn等杂质要达到电气化生产铜的要求,这种由黄铜矿高温冶炼的铜还必须经过电解精炼,电解精炼得到的铜,其含量高达
99.95%∽
99.98%电解精炼铜时,阳极材料粗铜;阴极材料纯铜;电解质溶液CuSO
44.铜的重要化合物⑴CuO在高温下分解2CuOCu2O+O2↑CuO为黑色而Cu2O为红色,氧化铜可作为铜盐的原料,氧化亚铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料2CuSO4及CuSO4·5H2O硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)俗名胆矾或蓝矾CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O↑考点一硅1.硅的存在和物理性质⑴存在只以化合态存在,主要以SiO2和硅酸盐的形式存在于地壳岩层里,在地壳中含量居第二位⑵物理性质晶体硅是一种灰黑色固体,具有金属光泽,硬而脆的固体,熔沸点较高,能导电,是良好的半导体材料
2.硅的化学性质⑴与单质(O
2、F2)反应Si+O2SiO2Si+2F2==SiF4⑵与酸(HF)反应Si+4HF=SiF4↑+2H2↑⑶与强碱(如NaOH)溶液反应Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑3.用途制造半导体、计算机芯片、太阳能电池考点三硅酸及硅酸盐
1.硅酸⑴物理性质与一般的无机含氧酸不同,硅酸难溶于水⑵化学性质
①.弱酸性是二元弱酸,酸性比碳酸弱,与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O
②.不稳定性受热易分解,化学方程式为H2SiO3H2O+SiO2⑶制备通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得,如Na2SiO3溶液与盐酸反应Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl⑷用途硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等
2.硅酸盐定义硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称⑴硅酸盐结构复杂,一般不溶于水,性质很稳定通常用氧化物的形式来表示其组成例如硅酸钠Na2SiO3(Na2O·SiO2),高岭石Al2Si2O5OH4(Al2O3·2SiO2·2H2O)书写顺序为活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水注意事项
①氧化物之间以“·”隔开;
②计量数配置出现分数应化为整数例如钾长石KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2⑵硅酸钠Na2SiO3,其水溶液俗名水玻璃,是一种无色粘稠液体,是一种矿物胶,用作黏合剂和木材防火剂考点四常见无极非金属材料及其主要用途传统的无极非金属材料硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑发生复杂物理化学变化主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaO·SiO
2、2CaO·SiO
2、3CaO·Al2O3Na2SiO
3、CaSiO
3、SiO2反应条件高温高温高温考点一氯气Cl21.物理性质常温、常压下,氯气是是黄绿色、有刺激性气味的气体;有毒,密度比空气大;常温、常压下的溶解度为1:2,易液化2.化学性质
(1)与金属单质反应a.与Na反应2Na+Cl22NaCl现象产生白烟b.与Cu反应Cu+Cl2CuCl2,现象产生棕黄色的烟c.与Fe反应2Fe+3Cl22FeCl3,现象产生棕色的烟注常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应,所以液氯通常储存在钢瓶中
(2)与非金属单质反应a.与氢气反应H2+Cl22HCl,现象发出苍白色火焰,瓶口有白雾生成注H2+Cl22HCl(会发生爆炸)——不可用于工业制盐酸
(3)与水反应溶于水的氯气部分与水反应Cl2+H2OHCl+HClO(Cl2+H2OH++Cl-+HClO)
(4)与碱反应a.与氢氧化钠反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OCl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2Ob.与氢氧化钙反应2Cl2+2CaOH2=CaCl2+CaClO2+2H2OCl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O漂白粉的成分是CaCl2和CaClO2有效成分是CaClO2漂白原理CaClO2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO;漂白粉失效2HClO=2HCl+O2↑(见光易分解)
(5)氯气与还原性物质反应
①与NaBr Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
②与FeBr2少量3Cl2+2FeBr2=2FeCl3+2Br2
③与SO2混合通入水中Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl(Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42–+2Cl–)与Na2SO3反应Cl2+SO32-+H2O=SO42--+2Cl-+2H+3.氯气的制备⑴实实验室制法
①原理MnO2+4HCl浓MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②主要装置固+液气
③收集方法向上排空气法或排饱和食盐水的方法
④除杂方法用饱和食盐水除去HCl
⑤干燥浓H2SO4
⑥验满湿润的淀粉碘化钾试纸放到集气瓶口,变蓝
⑦检验使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
⑧尾气处理用NaOH溶液吸收尾气⑵工业制法原理2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑4.用途制盐酸、漂白粉、消毒杀菌、农药等考点一硫
1.硫在自然界的存在
(1)游离态硫单质俗称硫磺,主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里
(2)化合态主要以硫化物和硫酸盐的形式存在有关的化学式为硫铁矿FeS
2、黄铜矿CuFeS
2、生石膏CaSO4·2H2O、芒硝Na2SO4·10H2O
2.物理性质淡黄色固体,不于水,可溶于酒精,易溶于CS2(用于洗涤沾有硫的容器),熔沸点都很低
3.硫的化学性质
①氧化性与绝大多数金属反应与铁反应Fe+SFeS、与铜反应2Cu+SCu2S与非金属反应H2+SH2S
②还原性与氧气发生反应S+O2SO2与强氧化剂反应浓HNO3反应
③自身氧化还原反应3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O考点二二氧化硫和三氧化硫
1.二氧化硫
(1)物理性质颜 色气 味毒 性密 度溶解性无色刺激性有比空气大易溶(1:40)
(2)化学性质
①酸性氧化物---亚硫酐a.二氧化硫与水反应SO2+H2OH2SO3亚硫酸使紫色石蕊试液变红.b.二氧化硫与碱的反应SO2少量SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O;SO2过量SO2+NaOH==NaHSO3[SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O;Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]c.与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaSO3
②二氧化硫的氧化性SO2+2H2S===3S↓+2H2O
③二氧化硫的还原性a.SO2+O22SO3b.与卤素单质反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HClc.与某些强氧化剂的反应2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
④漂白性品红溶液中通入SO2,再回热变为红色
⑤用途制H2SO4;作漂白剂;杀菌,消毒
2.三氧化硫
(1)物理性质又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶点
16.80C,沸点
44.80C,标况下为固体
(2)化学性质具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性
3.硫的氧化物对大气的污染;酸雨的pH小于
5.6考点三硫酸
1.物理性质难挥发;与水以任意比例互溶,溶解时可放出大量热稀释浓硫酸的方法是把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里,并边加加搅拌
2.浓硫酸的特性吸水性常用作干燥剂,但不能干燥NH
3、H2S、HBr、HI脱水性将有机物中的氢氧原子以21比例脱去,如使蔗糖碳化强氧化性;铁、铝遇浓硫酸钝化与铜反应Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O与碳反应C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O
3.SO42-的检验(干扰离子可能有CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+、PO43-等)待测液,加过量盐酸酸化,变为澄清液,再加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明待测液中含有SO42-离子考点一氮气
1.氮气的分子结构,N2电子式,结构式为N≡N由于N2分子中的N≡N键很牢固,所以通常情况下,氮气的化学性质稳定、不活泼
2.物理性质是一种无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水
3.氮气的化学性质常温下氮气很稳定,很难与其它物质发生反应,但这种稳定是相对的,在一定条件下(如高温、放电等),也能跟某些物质(如氧气、氢气等)发生反应⑴N2的氧化性1与H2化合生成NH3N2+3H22NH3该反应是一个可逆反应,是工业合成氨的原理
②镁条能在N2中燃烧N2+3Mg====Mg3N2(金属镁、锂均能与氮气反应)Mg3N2易与水反应Mg3N2+6H2O===3MgOH2+2NH3↑镁条在空气中点燃发生的反应有2Mg+O2====2MgON2+3Mg====Mg3N22Mg+CO2====2MgO+C⑵N2与O2化合生成NO N2+O22NO在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应4.氮气的用途⑴合成氨,制硝酸;⑵代替稀有气体作焊接金属时的保护气,以防止金属被空气氧化;⑶在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;⑷保存粮食、水果等食品,以防止腐烂;⑸医学上用液氮作冷冻剂,以便在冷冻麻醉下进行手术;⑹利用液氮制造低温环境,使某些超导材料获得超导性能5.制法⑴实验室制法加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2晶体的混合物NaNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O⑵工业制法6.氮的固定游离态氮转变为化合态氮的方法自然固氮→闪电时,N2转化为NO生物固氮→豆科作物根瘤菌将N2转化为化合态氮工业固氮→工业上用N2和H2合成氨气考点二氮的氧化物各种价态氮氧化物(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO
2、N2O4)、(N2O5),其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质,在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾1.NO、NO2性质氮的氧化物一氧化氮NO二氧化氮NO2物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体,易溶于水化学性质
①极易被空气中的O2氧化2NO+O2=2NO2
②NO中的氮为+2价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性
①与H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO工业制HNO3原理.在此反应中,NO2同时作氧化剂和还原剂
②与NaOH等强碱溶液的反应,2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
③平衡体系2NO2N2O4氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施
①硝酸型酸雨的产生及危害
②造成光化学烟雾的主要因素氮氧化物(NxOy)和碳氢化合物(CxHy)在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后,发生复杂的化学反应,主要生成光化学氧化剂(主在是O3)及其他多种复杂的化合物,这是一种新的二次污染物,统称为光化学烟雾光化学烟雾刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节
③破坏臭氧层措施空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气,因此使用洁净能源,减少氮氧化物的排放;为汽车安装尾气转化装置;处理工厂废气可以减少排放2.NO、NO2的制取⑴实验室NO可用Cu与稀HNO3反应制取3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,由于NO极易与空气中的氧气作用,故只能用排水法收集⑵实验室NO2可用Cu与浓HNO3反应制取Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,由于NO2可与水反应,故只能用排空气法收集3.2NO2N2O4△H0的应用4.有关NO、NO
2、O2的混合气体和水反应的计算基本反应3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO2+O2+2H2O=4HNO34NO+3O2+2H2O=4HNO3考点三氨气、铵盐1.氨分子的结构NH3的电子式为,结构式为,氨分子的结构为三角锥形,N原子位于锥顶,三个H原子位于锥底,键角107°18′,是极性分子
2.物理性质氨气是无色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,密度是
0.771g·L—1,比空气小氨易液化,液氨气化时要吸收大量的热,使周围温度急剧下降,所以液氨可作致冷剂氨气极易溶于水,常温常压下,1体积水中大约可溶解700体积的氨气氨的水溶液称氨水计算氨水的浓度时,溶质应为NH
33.化学性质⑴跟水反应氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水),大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O(一水合氨)NH3·H2O为弱电解质,只能部分电离成NH4+和OH-NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
①氨水的性质氨水具有弱碱性,使无色酚酞试液变为浅红色,使红色石蕊试液变为蓝色氨水的浓度越大,密度反而越小(是一种特殊情况)NH3·H2O不稳定,故加热氨水时有氨气逸出NH3·H2ONH3↑+H2O
②氨水的组成氨水是混合物(液氨是纯净物),其中含有3种分子(NH
3、NH3·H2O、H2O)和3种离子(NH4+和OH-、极少量的H+)
③氨水的保存方法氨水对许多金属有腐蚀作用,所以不能用金属容器盛装氨水通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里
④有关氨水浓度的计算氨水虽然大部分以NH3·H2O形式存在,但计算时仍以NH3作溶质
⑤NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,常用此性质检验NH3⑵氨与酸(硫酸、硝酸、盐酸等)反应,生成铵盐反应原理NH3+H+===NH4+
①当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时,产生大量白烟这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒反应的方程式NH3+HCl===NH4Cl
②氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇,因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟,这是检验氨气的方法之—⑶与O2反应4NH3+5O24NO+6H2O氨气在催化剂(如铂等)、加热条件下,被氧气氧化生成NO和H2O此反应是放热反应,叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化)是工业制硝酸的反应原理之一4NH3+3O2(纯氧)====2N2+6H2O(黄绿色火焰)⑷还原性与CuO、Cl2等的反应氨气还原CuO是实验室制氮气的方法之一,其反应方程式为3CuO+2NH3N2+3Cu+3H2O氨气与少量氯气反应的化学方程式为8NH3+3Cl2====N2+6NH4Cl氨气与足量氯气反应的化学方程式为2NH3+3Cl2====N2+6HCl4.氨气的用途
①是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料;
②是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料;
③用作冰机中的致冷剂5.氨的实验室制法⑴反应原理2NH4Cl+CaOH2CaCl2+2NH3↑+2H2O⑵发生装置固固反应加热装置,与制取氧气的发生装置相同⑶干燥用碱石灰干燥不能用浓H2SO
4、P2O5等酸性干燥剂和CaCl2干燥氨气,因为它们都能与氨气发生反应(CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3)⑷收集方法由于氨极易溶于水,密度比空气小,所以只能用向下排空气法收集⑸检验a.用湿润的红色石蕊试纸放试管口或者瓶口(变蓝)b.蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口或者瓶口(产生白烟)棉花团的作用是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流,以期在较短时间内收集到较为纯净的氨气
①制氨气所用的铵盐不能用NH4NO
3、NH4HCO
3、NH42CO3等代替,因为NH4NO3在加热时易发生爆炸,而NH4HCO
3、NH42CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯
②消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替,因为NaOH、KOH具有吸湿性,易潮解结块,不利于生成的氨气逸出,而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用
③NH3极易溶于水,制取和收集的容器必须干燥
④实验室制取氨气的另一种常用方法将浓氨水滴到生石灰或烧碱固体上有关反应的化学方程式为CaO+NH3·H2O====CaOH2+NH3↑烧碱或生石灰的作用一是增大溶液中的OH-浓度,二是溶解或反应放热,促使NH3·H2O转化为NH3,这种制氨气的发生装置与实验室制O2(H2O2为原料)、C2H2气体的装置相同6.铵盐由铵离子和酸根离子构成的盐如硫酸铵【(NH4)2SO4,俗称硫铵,又称肥田粉】,氯化铵【NH4Cl,俗称氯铵】,硝酸铵【NH4NO3,俗称硝铵】,碳酸氢铵【NH4HCO3,俗称碳铵】铵盐属于铵态氮肥⑴铵盐的性质
①铵盐都是无色或白色的晶体晶体,且都易溶于水
②与碱作用NH42SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3↑+2H2ONH3NO3+NaOHNaNO3+NH3↑+H2O实质NH4++OH—NH3↑+H2O铵盐与碱共热都能产生NH3,这是铵盐的共同性质有关系式NH4+NH3,相互之间可以转化a.若是铵盐溶液与烧碱溶液共热,则可用离子方程式表示为NH4++OH-NH3↑+H2Ob.若反应物为稀溶液且不加热时,则无氨气逸出,用离子方程式表示为NH4++OH-=NH3·H2Oc.若反应物都是固体时,则只能用化学方程式表示
③受热发生分解反应固态铵盐受热都易分解.根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同,铵盐分解时有以下两种情况a.组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时,则加热时酸与氨气同时挥发,冷却时又重新化合生成铵盐例如NH4Cl固NH3↑+HCl↑NH3+HCl=NH4Cl(试管上端又有白色固体附着)又如NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑b.组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是氧化性酸,加热时则发生氧化还原反应,无氨气逸出.例如NH3NO3N2O↑+2H2O(发生复杂的反应,爆炸)贮存铵态氮肥时,为了防止受热分解,应密封包装并放在阴凉通风处;施用氮肥时应埋在土下并及时灌水,以保证肥效⑵NH4+的检验方法将待检物取出少量置于试管中,加入NaOH溶液后,加热,用湿润的红色石蕊试纸在管口检验,若试纸变蓝色,则证明待检物中含铵盐NH4+考点四硝酸1.物理性质⑴纯硝酸是无色、易挥发(沸点为83℃)、有刺激性气味的液体,常用浓HNO3的质量分数为69%,能跟水以任意比互溶,打开盛浓硝酸的试剂瓶盖,有白雾产生(与浓盐酸相同)⑵质量分数为98%以上的浓硝酸挥发出来的HNO3蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”因此,质量分数为98%以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”2.化学性质⑴具有酸的一些通性,但硝酸与金属反应时一般无氢气产生例如CaCO3+2HNO3稀=CaNO32+CO2↑+H2O(实验室制CO2气体时,若无稀盐酸可用稀硝酸代替)⑵不稳定性HNO3见光或受热易发生分解,HNO3越浓,越易分解硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色有关反应的化学方程式为4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑⑶强氧化性不论是稀HNO3还是浓HNO3,都具有极强的氧化性HNO3浓度越大,氧化性越强其氧化性表现在以下几方面
①几乎能与所有金属(除Pt、Au外)反应当HNO3与金属反应时,HNO3被还原的程度(即氮元素化合价降低的程度)取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱对于同一金属单质而言,HNO3的浓度越小,HNO3被还原的程度越大,氮元素的化合价降低越多一般反应规律为金属+HNO3浓→硝酸盐+NO2↑+H2O金属+HNO3稀→硝酸盐+NO↑+H2O较活泼的金属如Mg、Zn等+HNO3极稀→硝酸盐+H2O+N2O↑或NH3等金属与硝酸反应的重要实例为3Cu+8HNO3稀=3CuNO32+2NO↑+4H2O该反应较缓慢,反应后溶液显蓝色,反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色(无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2)实验室通常用此反应制取NO气体.Cu+4HNO3浓=CuNO32+2NO2↑+2H2O该反应较剧烈,反应过程中有红棕色气体产生,此外,随着反应的进行,硝酸的浓度渐渐变稀,反应产生的气体是NO
2、NO等的混合气体
②变价金属与硝酸反应时,产物的价态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小,若金属过量,则生成低价的金属硝酸盐;若硝酸过量,则生成高价的金属硝酸盐如铁与稀硝酸的反应3Fe(过量)+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2OFe(不足)+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
③常温下,浓HNO3能将金属Fe、A1钝化,使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜因此,可用铁或铝制容器盛放浓硝酸,但要注意密封,以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应(与浓硫酸相似)
④浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3配制而成的混合液叫王水王水溶解金属的能力更强,能溶解金属Pt、Au
⑤能把许多非金属单质(如C、S、P等)氧化,生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物例如C+4HNO3浓====CO2↑+4NO2↑+2H2O
⑥能氧化某些具有还原性的物质,如H2S、SO
2、Na2SO
3、HI、HBr、Fe2+等应注意的是,NO3-无氧化性,而当NO3-在酸性溶液中时,则具有强氧化性例如,在FeNO32溶液中加入盐酸或硫酸,因引入了H+而使Fe2+被氧化为Fe3+;又如,向浓HNO3与足量的Cu反应后形成的CuNO32中再加入盐酸或硫酸,则剩余的Cu会与后来新形成的稀HNO3继续反应
⑦能氧化并腐蚀某些有机物,如皮肤、衣服、纸张、橡胶等因此在使用硝酸(尤其是浓硝酸)时要特别小心,万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再用小苏打或肥皂液洗涤⑷与有机物反应在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代反应和颜色反应如浓硝酸与苯、苯酚等物质的硝化反应;与纤维素的酯化反应;与某些蛋白质的颜色反应等3.保存方法硝酸易挥发,见光或受热易分解,具有强氧化性而腐蚀橡胶,因此,实验室保存硝酸时,应将硝酸盛放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中,并贮存在黑暗且温度较低的地方4.用途硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等5.硝酸的制法⑴硝酸的实验室制法原理利用浓H2SO4的高沸点,难挥发性制取挥发性的HNO3NaNO3+H2SO4浓====NaHSO4+HNO3↑因HNO3的不稳定性,加热温度不宜过高,还因为硝酸易腐蚀橡胶,所以此反应禁用橡胶塞,所用仪器为曲颈甑⑵硝酸的工业制法4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO尾气吸收NO2和NONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O消除对大气的污染当VNO2∶VNO≥1∶1时,尾气可全部被吸收;当NO过量时,应先补充适量的O2。