高中化学专题4硫氮和可持续发展本专题重难点突破省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

,本专题重难点突破,专题,4,硫、氮和可连续发展,1/55,学习目标定位,1.,学会用类比、对比方法认识非金属及其化合物共性和个性、区分和联络。,2.,熟知经典物质及应用。,3.,掌握常见气体制备原理。,4.,掌握与,HNO,3,、,NO,x,相关计算方法。,2/55,内容索引,一、利用比较法全方面认识物质性质,二、喷泉试验和气体制备综合试验,三、,NO,x,、,HNO,3,经典计算,3/55,1.SO,2,主要性质,(1),物质漂白性比较,一、利用比较法全方面认识物质性质,漂白类型,漂白原理,常见代表物,漂白特点,加合型,与有机色质结合，形成不稳定无色化合物,SO,2,一定条件下，,SO,2,放出，又恢复原色,氧化型,将有色物质氧化为无色物质,氯水、,HClO,、,Ca(ClO),2,、,O,3,、,H,2,O,2,、,Na,2,O,2,褪色后不能恢复原色,吸附型,吸附作用物理改变,活性炭,经过一定处理能够重复使用,4/55,(2)SO,2,和,CO,2,性质比较,(,常温下,),二氧化硫,二氧化碳,物理性质,气味,有刺激性气味,无味,毒性,有毒,无毒,溶解性,易溶(与水体积比140),可溶(与水体积比11),5/55,化学性质,与水反应,SO,2,H,2,O,H,2,SO,3,CO,2,H,2,O,H,2,CO,3,与碱,Ca(OH),2,反应,SO,2,和,CO,2,通入澄清石灰水中，都先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解,Ca(OH),2,SO,2,=CaSO,3,H,2,O,、,CaSO,3,SO,2,H,2,O,=Ca(HSO,3,),2,Ca(OH),2,CO,2,=,CaCO,3,H,2,O,、,CaCO,3,CO,2,H,2,O=,Ca(HCO,3,),2,与碱性氧化物,(CaO),反应,SO,2,CaO=CaSO,3,CO,2,CaO=CaCO,3,6/55,化学性质,弱氧化性,SO,2,2H,2,S=3S,2H,2,O,CO,2,C 2CO,还原性,SO,2,能被,KMnO,4,(H,),、,X,2,(X,Cl,、,Br,、,I),、,Fe,3,等氧化剂氧化,无,漂白性,有，不稳定,无,对环境影响,形成酸雨,引发温室效应,判别,利用二氧化硫还原性，用酸性高锰酸钾溶液、溴水、FeCl3溶液、H2O2等判别,利用二氧化硫漂白性，用具红溶液判别,7/55,例,1,检验,SO,2,气体中是否混有,CO,2,气体，可采取方法是,A.,经过品红溶液,B.,经过澄清石灰水,C.,先经过,NaOH,溶液，再经过澄清石灰水,D.,先经过足量酸性,KMnO,4,溶液，再经过澄清石灰水,答案,解析,了解感悟,8/55,解析,要正确解题必须先做到以下两点：,(1),了解题意，本题要检验是,CO,2,，且,CO,2,又是混在,SO,2,气体中。,(2),要掌握,SO,2,与,CO,2,性质上相同点与不一样点。如经过澄清石灰水都能生成白色沉淀,(CaSO,3,和,CaCO,3,),，又如遇,NaOH,溶液都能发生反应，这便是它们性质上相同点。它们性质上不一样点又表现在，如,SO,2,含有漂白性从而能使品红溶液褪色，而,CO,2,不具备漂白性；又如在经过,NaHCO,3,溶液时，因为,H,2,SO,3,酸性,H,2,CO,3,酸性，所以,SO,2,与,NaHCO,3,溶液反应能放出,CO,2,，而,CO,2,却无法与,NaHCO,3,反应；再如因为,SO,2,还原性，在经过酸性,KMnO,4,溶液时会发生反应：,5SO,2,2KMnO,4,2H,2,O=K,2,SO,4,2MnSO,4,2H,2,SO,4,，而,CO,2,却不具备这种还原性。,9/55,若对本题选项稍加分析，,A,项检验是,SO,2,而不是,CO,2,；,B,项中不论是否混有,CO,2,，溶液均变浑浊；,C,项中不论是否混有,CO,2,，都有白色沉淀生成；,唯有,D,项在经过酸性,KMnO,4,溶液时混合气体中仅,SO,2,被吸收，再经过澄清石灰水若有浑浊现象，说明混有,CO,2,；若无浑浊现象，说明不混有,CO,2,。综上分析，,D,项正确。,了解感悟,10/55,了解感悟,SO,2,和,CO,2,都能使澄清石灰水变浑浊，若通入气体过量，则沉淀都可消失。所以不能用澄清石灰水判别,SO,2,和,CO,2,。通常可用以下方法：,(1),用具红溶液，使品红溶液褪色是,SO,2,，不能使品红溶液褪色是,CO,2,。,(2),用氢硫酸，出现浑浊是,SO,2,，无显著现象是,CO,2,。,2H,2,S,SO,2,=2H,2,O,3S,(3),用高锰酸钾溶液，紫色褪去是,SO,2,，无显著现象是,CO,2,。,2KMnO,4,5SO,2,2H,2,O=K,2,SO,4,2MnSO,4,2H,2,SO,4,(4),用溴水，使橙色褪去是,SO,2,，无显著现象是,CO,2,。,Br,2,2H,2,O,SO,2,=2HBr,H,2,SO,4,(5),用硝酸酸化硝酸钡溶液，产生白色沉淀是,SO,2,，无显著现象是,CO,2,。,11/55,2.,浓硫酸特征,浓硫酸含有吸水性、脱水性和强氧化性。吸水性可用于试验室中氢气、二氧化碳、二氧化硫等干燥，但不能干燥硫化氢或氨气等；在与金属铜反应时，浓硫酸表现强酸性和强氧化性，要注意反应条件与硝酸不一样，反应后硫酸与铜有可能都剩下等。,12/55,例,2,某研究小组组员在讨论判别浓硫酸和稀硫酸方案时，设计了以下方案：,甲,乙,丙,丁,戊,操作,火柴梗,加入金属铜片,分别加入到盛水试管中,用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸试剂瓶瓶口,加到,CuSO,4,5H,2,O,晶体中,结论,变黑者为浓硫酸,产生刺激性气味气体者为浓硫酸,放热者为浓硫酸,冒白烟者为浓硫酸,使晶体变白者为浓硫酸,13/55,(1),其中可行是,_,。,答案,解析,解析,甲经放置后，浓硫酸有脱水性会把木柴炭化，能够区分。乙中,Cu,与浓硫酸在常温下反应很慢，现象不显著，需要加热才能区分：稀者不反应，浓者反应。丙可行。丁中因浓、稀硫酸都不挥发，所以不可区分。戊可行。,甲、丙、戊,14/55,(2),其中稍作改进就可行方案是,_,，改进方法是,_,。,(3),完全错误是,_,，因为,_,。,答案,乙,加热,丁,硫酸是难挥发性酸,15/55,(4),请给出另外两种判别方法：,_,。,答案,了解感悟,答案,以下任意两种,(,或其它可行方案均可,),：,操作,滴加到,NaCl,固体中,加入铝片,加木炭，加热,称量同体积酸,加热,结论,有白雾者为浓硫酸,常温反应者为稀硫酸,产生刺激性气味气体者为浓硫酸,轻者为稀硫酸,先沸腾者为稀硫酸,16/55,了解感悟,浓、稀硫酸判断方法,各取少许试样，做以下试验，都可区分出来。,(1),称量：取等体积，重者为浓硫酸,(,用手掂掂也能分辨出来,),。,(2),放出,H,2,：分别加入到有,Fe,片试管中，放出气体者为稀硫酸。,(3),脱水性：用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字，在常温下，一会儿变黑者为浓硫酸。也可用锯末、蔗糖等做相同试验。,(4),吸水性：加到,CuSO,4,5H,2,O,晶体中，使晶体变白者为浓硫酸；得蓝色溶液者为稀硫酸。,17/55,(5),吸水性：各取等质量试样，敞口放置一段时间后称量，增重者为浓硫酸。,(6),氧化性：分别加入到有,Cu,片试管中，加热，放出刺激性气味气体者为浓硫酸。,(7),酸碱指示剂：在蓝色石蕊试纸上滴,1,2,滴待测溶液，变红色者为稀硫酸，先变红再变黑者为浓硫酸。,18/55,1.,喷泉试验,(1),形成喷泉原理,形成喷泉最根本原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量降低，压强降低，外界大气压将液体压入烧瓶内，如此连续，最终液体将充满烧瓶。,二、喷泉试验和气体制备综合试验,19/55,减小内压法：如图,所表示。,烧瓶内气体与液体接触,气体溶解或发生化学反应,烧瓶内压强减小,外部液体快速进入形成喷泉。,增大外压法：如图,所表示。,锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体,锥形瓶内压强增大,锥形瓶内液体快速流入烧瓶形成喷泉。,20/55,(2),常见喷泉形成主要有以下两类：,极易溶于水气体,(NH,3,、,HCl,、,SO,2,等,),与水可形成喷泉；,酸性气体,(HCl,、,SO,2,、,NO,2,、,CO,2,、,H,2,S,等,),与,NaOH(aq),也能形成喷泉。,(3),喷泉试验成功关键,盛气体烧瓶必须干燥；,气体要充满烧瓶；,烧瓶不能漏气,(,试验前应先检验装置气密性,),；,所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。,21/55,(4),常见喷泉试验装置,喷泉试验本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计各种不一样装置和采取不一样操作,(,如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小反应等,),来使喷泉产生。,22/55,(1),图甲为化学教学中惯用喷泉试验装置。,在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛,有液体。,以下组合中不可能形成喷泉是,_(,填字母,),。,A.HCl,和,H,2,OB.O,2,和,H,2,O,C.NH,3,和,H,2,OD.CO,2,和,NaOH,溶液,E.NO,2,和,H,2,O,例,3,喷泉是一个常见自然现象，其产生原因是存在压强差。,答案,解析,B,解析,O,2,难溶于水，不能使烧瓶中压强减小。,23/55,若用,D,组合做喷泉试验，烧杯中液体一定是,NaOH,溶液吗？,_,_,。,答案,解析,不一定，只要胶头滴管中盛有浓碱溶液足以把烧瓶中,CO,2,吸收即可,解析,只要胶头滴管中物质能把,CO,2,几乎完全吸收，使烧瓶中压强减小即可形成喷泉。,24/55,(2),某学生主动思索产生喷泉其它方法，并设计了如图乙所表示装置。,在图乙锥形瓶中，分别加入足量以下物质，反应后可能产生喷泉是,_(,填字母,),。,A.Cu,与稀盐酸,B.NaHCO,3,与,NaOH,溶液,C.CaCO,3,与稀硫酸,D.NH,4,HCO,3,与稀盐酸,这种方法产生喷泉原理是,_,_,。,答案,解析,解析,NH,4,HCO,3,与稀盐酸反应产生,CO,2,气体，使锥形瓶内压强增大。,D,锥形瓶中发生反应：,NH,4,HCO,3,HCl=NH,4,Cl,CO,2,H,2,O,，伴随,CO,2,气体产生，锥形瓶中压强增大而产生,“,喷泉,”,25/55,在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量以下物质，结果也产生喷泉。水槽中加入物质可能是,_,(,填字母,),。,A.,浓硫酸,B.,食盐,C.,硝酸钾,D.,硫酸铜,这种方法产生喷泉原理是,_,_,。,答案,解析,解析,浓硫酸溶于水放出大量热使酒精挥发，使锥形瓶内压强增大。,A,浓硫酸溶于水放出大量热，,温度升高使锥形瓶中酒精挥发加紧，锥形瓶内压强增大，从而形成喷泉,26/55,2.,试验室气体制备,(1),制备装置选择,分析反应原理：主反应与副反应。,分析反应试剂,固体：块状、粒状还是粉末状；,溶液：稀还是浓；,催化剂：有还是无。,分析反应条件：加热还是不加热。,27/55,(2),反应装置安装,组装仪器普通标准：先零后整，先主后辅，从下到上、从左到右。,组装次序：制备气体,净化,集气,尾气处理。,在装入药品前要检验装置气密性。其基本方法：普通先把导气管插入盛水水槽中，把相关活塞关闭，微热主发生器，有气泡从水中冒出，停顿微热后，水倒吸进入导气管中形成一段稳定水柱，方可表示气密性良好。,28/55,(3),常见气体发生装置,依据所用药品状态和反应时是否需要加热，可把气体发生装置归纳为三类,(,如图,),：,29/55,(4),气体净化干燥装置,结合气体杂质性质，假如想用液体试剂来除杂就选取下列图,A,装置，假如想用固体试剂来除杂就选取下列图,B,、,C,装置。,30/55,(5),常见气体搜集装置,依据气体溶解性及气体密度确定气体搜集方法。,排水集气法,条件：气体难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应，如,H,2,、,O,2,、,NO,、,CO,、,CH,4,等。,排空气集气法,条件：气体不与空气发生反应，且密度与空气密度相差较大。,向上排空气集气法：适合用于密度大于空气气体搜集，如,CO,2,、,Cl,2,、,HCl,、,O,2,等。,向下排空气集气法：适合用于密度小于空气气体搜集，如,NH,3,、,H,2,等。,31/55,搜集装置,排空气法,排液,(,水,),法,32/55,(6),尾气处理,(,吸收,),方法,惯用方法：,点燃法：如,CO,、,H,2,、,CH,4,等易燃性气体，可用此法。,吸收法：如,Cl,2,、,SO,2,、,HCl,、,H,2,S,等可用水或其它液体吸收。,用液体吸收气体两种方法,(,如图所表示,),A,装置：用于吸收易溶于水气体，如,Cl,2,、,H,2,S,、,CO,2,等。,B,装置：用于吸收极易溶于水气体，如,HCl,、,HBr,、,NH,3,等。倒扣漏斗作用是预防倒吸。,33/55,转化法。采取一定方法，使有毒气体转化成无毒气体即可排放。如,NO,、,NO,2,转化为,N,2,即可排放。,导入室外法。如,H,2,是无毒气体，可将其尾气导入室外，以防在试验室到达爆炸极限发生危险。,34/55,例,4,某课外活动小组利用以下化学反应在试验室中制备氯气，并进行相关氯气性质研究。,MnO,2,4HCl(,浓,)MnCl,2,Cl,2,2H,2,O,(1),该小组同学欲用图,1,所表示仪器及试剂,(,不一定全用,),制备并搜集纯净、干燥氯气。,图,1,35/55,应该选择仪器是,_(,填字母,),。,答案,解析,解析,MnO,2,与浓盐酸反应属于,“,固液加热型,”,。应选择,A,作为反应装置。,ACDBE,36/55,将各仪器按先后次序连接起来，应该是：,a,接,_,，,_,接,_,，,_,接,_,，,_,接,h(,用导管口处字母表示,),。,答案,解析,解析,生成,Cl,2,中含有,HCl,气体和水蒸气，将该,Cl,2,依次经过仪器,C(d,口进气，,e,口出气,),、,D(f,口进气，,g,口出气,),可取得纯净、干燥,Cl,2,。,Cl,2,密度比空气大，应选择仪器,B(b,口进气，,c,口出气,),用向上排空气法搜集,Cl,2,。,Cl,2,有毒，易与,NaOH,溶液发生化学反应，故选择仪器,E,吸收尾气。,d,e,f,g,b,c,37/55,浓盐酸与二氧化锰反应离子方程式为,_,_,。,答案,解析,解析,浓盐酸与二氧化锰反应离子方程式为,MnO,2,4H,2Cl,Mn,2,Cl,2,2H,2,O,。,MnO,2,4H,2Cl,Mn,2,Cl,2,2H,2,O,38/55,解析,Cl,2,有强氧化性，,I,有较强还原性，在,G,中，,Cl,2,与溶液中,KI,发生反应：,Cl,2,2KI=I,2,2KCl,，淀粉遇,I,2,显蓝色。,(2),该小组同学设计并分别利用图,2,和图,3,所表示装置探究氯气氧化性。,答案,解析,G,中现象是,_,，原因是,_(,用化学方程式表示,),。,溶液由无色变为蓝色,Cl,2,2KI=I,2,2KCl,39/55,H,中现象是,_,。,答案,解析,解析,Cl,2,有强氧化性，,SO,2,有较强还原性，在,H,中，,Cl,2,将,SO,2,氧化为,SO,，,SO,与,Ba,2,反应生成,BaSO,4,白色沉淀。,产生白色沉淀,40/55,1.,硝酸强氧化性及其经典计算,硝酸是常见氧化性酸，含有强氧化性、强酸性和不稳定性，在试题中侧重强酸性和强氧化性应用。比如与金属铜反应时伴随浓度不一样产物也会不一样，计算时通常使用氮原子守恒和电子守恒法处理问题。,(1),依据守恒规律计算,四个守恒,a.,得失电子守恒：金属失电子数,n,(NO,2,),3,n,(NO),。,b.,氮原子守恒：,n,(HNO,3,),总,xn,M(NO,3,),x,n,(NO,2,),n,(NO),。,c.,电荷守恒：反应后溶液中,c,(NO ),x,c,(M,x,),c,(H,),。,三、,NO,x,、,HNO,3,经典计算,41/55,d.,若向反应后所得溶液中加入,NaOH,恰好使,M,x,沉淀完全，此时溶质为,NaNO,3,，则存在,n,(Na,),n,(NO ),n,(HNO,3,),总,n,(NO),n,(NO,2,),。,一个关系,起酸性作用,HNO,3,物质量是金属物质量和金属所带电荷数乘积，可表示为,n,(HNO,3,),酸性,xn,(M,x,),n,(,转移电子,),。,(2),利用离子方程式计算,HNO,3,与,H,2,SO,4,混合液跟金属反应，当金属足量时，不能用,HNO,3,与金属反应化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成硝酸盐,NO,借助,H,仍能继续与金属反应。,42/55,例,5,19.2 g Cu,加入到,100 mL,一定浓度,HNO,3,溶液中，假定二者恰好完全反应，同时产生标准情况下,8.96 L NO,和,NO,2,混合气体,(,忽略气体溶解及转化,),。求：,(1),混合气体中,NO,和,NO,2,体积比。,答案,解析,答案,V,(NO),V,(NO,2,),1,3,43/55,解析,设,NO,2,物质量为,x,mol,，,NO,物质量为,解得,x,0.3 mol,，,y,0.1 mol,。,故,V,(NO),V,(NO,2,),1,3,。,44/55,(2)HNO,3,溶液物质量浓度。,解析,依据,N,原子守恒有,答案,10 molL,1,答案,解析,45/55,例,6,足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和,NO,2,、,N,2,O,4,、,NO,混合气体，这些气体与,1.68 L O,2,(,标准情况,),混合后通入水中，全部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 molL,1,NaOH,溶液至,Cu,2,恰好完全沉淀，则消耗,NaOH,溶液体积是,A.60 mL B.45 mL,C.30 mL D.15 mL,答案,解析,46/55,47/55,2.,氮氧化物溶于水计算方法,NO,2,和,NO,有以下反应：,3NO,2,H,2,O=2HNO,3,NO,2NO,O,2,=2NO,2,4NO,2,O,2,2H,2,O=4HNO,3,4NO,3O,2,2H,2,O=4HNO,3,(1)NO,和,NO,2,混合气体,NO,、,NO,2,混合气体溶于水时仅包括反应,：,可利用气体体积改变差值进行计算,48/55,(2)NO,2,和,O,2,混合气体,NO,2,和,O,2,混合气体溶于水时包括反应,：,其计算以下表：,反应情况,O2过量，剩下气体为O2,恰好完全反应,NO2过量，剩下气体为NO,49/55,(3)NO,和,O,2,混合气体,NO,、,O,2,混合气体溶于水时包括反应,：,其计算以下表：,反应情况,O2过量，剩下气体为O2,恰好完全反应,NO过量，剩下气体为NO,50/55,例,7,将充满,NO,2,和,O,2,混合气体量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积二分之一处停顿了，则原混合气体中,NO,2,和,O,2,体积比是,_,。,答案,解析,2,3,51/55,解析,3NO,2,H,2,O=2HNO,3,NO,2NO,O,2,=2NO,2,由方程式,2,得：,4NO,2,O,2,2H,2,O=4HNO,3,由方程式,2,3,得：,4NO,3O,2,2H,2,O=4HNO,3,NO,2,和,O,2,体积比不等于,4,1,，则需讨论,NO,2,和,O,2,分别过量时两种情况。,设混合气体体积为,1,，混合气体中,NO,2,体积为,x,，则,O,2,为,(1,x,),。,52/55,(1),假定原混合气体中,V,(NO,2,),V,(O,2,)4,1,4NO,2,O,2,2H,2,O=4HNO,3,4 1,y,1,x,解得,y,4(1,x,),暂时剩下,NO,2,：,1,4(1,x,),(1,x,),5,x,4,54/55,本课结束,55/55,