第五章 化工生产中的重要非金属元素（整理与提升）-【帮课堂】2024-2025学年高一化学同步学与练（人教版2019必修第二册）

第五章 化工生产中的重要非金属元素 整理与提升 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.以硫元素的价-类二维图为载体，巩固应用类别观和价态观认识物质间的转化； 2.复习氮及其化合物之间的转化关系； 3.总结金属与酸的反应； 4.了解无机非金属材料的应用。 重点:1.从类别和价态的角度认识物质间的转化；2.金属与酸的反应。 难点:1.物质转化时反应物的选择；2.金属与酸的反应方程式的正确书写。 一、有关硫、氮、硅的无机推断 1.必备知识 （1）硫及其化合物的转化关系 （2）氮及其化合物的转化关系 （3）无机非金属材料的转化关系 （4）‌金属与酸反应的规律 ①‌反应条件‌：金属与非氧化性酸的反应主要取决于金属在金属活动性顺序表中的位置。只有排在氢前面的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe等）才能与酸反应生成氢气，而排在氢后面的金属（如Cu、Ag、Pt、Au等）则不能与非氧化性酸反应生成氢气。 ②‌反应类型‌：金属与非氧化性酸的反应属于置换反应，其化学方程式一般为：金属+酸→盐+氢气。例如，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。金属与氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸）的反应不生成H2，不属于置换反应。 ③‌反应速率‌：金属的活动性越强，与酸反应的速率越快。例如，钾、钙、钠等活泼金属能与水剧烈反应生成氢气，而较不活泼的金属如铜则不能与非氧化性酸反应。 ④‌特殊情况‌：某些金属（如Al、Fe）在常温下遇到浓硫酸或浓硝酸会形成一层致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，从而阻止进一步的反应。此外，贵金属如Pt、Au不溶于一般的氧化性酸，但能溶于王水（浓盐酸和浓硝酸的混合物）。 ⑤‌计算规律‌：在相同物质的量的不同金属与足量酸反应时，产生氢气的体积之比等于金属的化合价之比；在相同质量的不同金属与足量酸反应时，产生氢气的体积之比等于金属的化合价与原子量之比。 （5）金属与硝酸反应 1）硝酸与金属反应的规律 ①HNO3与金属反应一般不能产生H2。 ②还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸的还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。 ③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 2）涉及HNO3的离子反应常见的易错问题 ①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。 ②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。 3）金属与硝酸反应的思维模型 2.无机框图推断题的解题策略 （1）解题技巧 框图型推断题解题的关键在于寻找突破口，即所谓的“题眼”，解题技巧主要有以下几种： ①特征物理性质切入法：在物质推断题框图中常有一些物质能表现特殊的物理性质，如颜色、状态和气味 ，这往往可以作为解题的突破口。 ②高频信息切入法：化学推断题中通常有一种元素或物质出现的频率特别高，与其他元素或物质发生交联关系，其他元素或物质的推断都依赖于它，这样的元素或物质的推断就是解题的突破口。 ③尝试法：由于某些推断题的结论只有较少的可能性，因此可将每种可能的结论代入题内尝试，即可找出正确答案。 ④逻辑推理法：解物质推断题的过程，就是根据题给物质的某项性质或特征来推理判断的过程。在推理过程中必须具有严密的逻辑性，必须要清楚框图中是因果关系还是递进关系才能顺藤摸瓜以求得准确答案。 （2）寻找“题眼”的途径 ①从物质的组成、结构方面寻找： 例如，具有正四面体结构的物质可能为甲烷或白磷或NH4＋；不含金属元素的离子化合物为铵盐；组成为A2B2型的物质可能为Na202、H202、C2H2等。 ②从实验现象寻找：例如，气体燃烧呈苍白色火焰的必为H2在Cl2中燃烧；在空气中点燃后火焰呈蓝色，则气体可能为CO、H2、CH4、H2S等。 ③从反应类型寻找：例如，同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素的单质和水，则该元素可能为S或N；两种溶液混合生成沉淀和气体，则反应可能为Ba(OH)2与(NH4)2S04，或可溶性铝盐与可溶性金属硫化物(如Na2S、NaHS)、可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3) 或可溶性铁盐与可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3)之间的双水解反应；遇水能生成气体和难溶性物质的可能为Al2S3、 Al(CH3)3或Mg3N2。 ④从典型性质寻找：如具有臭鸡蛋气味的气体必为H2S；与H2S反应有淡黄色沉淀生成的气体可能为02、C12或SO2；使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3；密度最小的气体为H2；地壳中含量最多的元素为O，最多的金属元素为Al；能溶解SiO2的酸为HF；遇苯酚生成紫色溶液的离子为Fe3+等。 ⑤从反应条件寻找：如必须控制在170℃的反应，必是制取乙烯的反应；稀溶液与铜常温下不反应，浓溶液与铜加热时反应为浓硫酸。学!科网 ⑥从数据去寻找：根据计算或题给信息，可获取某些数据，这些数据也可使我们找到突破口。如物质的熔点较低，说明可能为分子晶体；反之，熔点较高则可能为原子晶体或离子晶体。 ⑦从转化关系寻找： a.直线型转化关系，如盐A有如下转化：，D比C式量大16，E为酸。则可推知：若X为碱，则A中含NH4＋；若X为酸，则A中含S2－(或HS－)； b.常见的三角形转化关系： ； c.常见的“归中”转化关系： 非氧化还原反应：①Al3＋＋AlO―→Al(OH)3，②CO＋H2O＋CO2―HCO； 氧化还原反应：①Cl－＋ClO－Cl2(或Cl－＋ClOCl2)，②S2－＋SOS③H2S＋SO2―→S。 二、常见气体的制备 1．气体物质制备流程 2．气体发生装置 （1）设计原则：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。 （2）基本类型 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 ①试管要干燥； ②试管口略低于试管底； ③加热时先均匀加热再固定加强热 固、液加热或液、液加热型 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要隔石棉网 ②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) 固、液不加热或液、液不加热型 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下； ②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； ③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 3.气体的净化装置 （1）基本类型 装置 示意图 适用 范围 试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体 杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体 （2）吸收剂的选择 选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下： ①易溶于水的气体杂质可用水来吸收； ②酸性杂质可用碱性物质吸收； ③碱性杂质可用酸性物质吸收； ④水为杂质时，可用干燥剂来吸收； ⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。 4.气体的收集方法及收集装置 根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置： （1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用、等收集装置收集。用该装置可收集O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO、C2H2、C2H4等气体。 （2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集Cl2、SO2、NO2、CO2等气体。 （2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集H2、NH3、CH4等气体。 5．气体的量取装置 对难溶于水且不与水反应的气体，往往利用量筒或滴定管组装如图所示的装置量取其体积。 6．尾气处理装置的选择 a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。 b用于收集少量气体。 c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。 e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。 三、常见气体的检验与除杂 1.常见气体的检验 气体 检验特征性质 注意事项 O2 使带火星的木条复燃 — H2 纯净的H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成 产物只有水 CH4 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 产物有二氧化碳和水 CO 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 产物只有二氧化碳 SO2 无色，有刺激性气味；能使品红溶液褪色，加热后恢复红色；能使酸性KMnO4溶液褪色；能使溴水褪色；能使澄清石灰水变浑浊 CO2也能使澄清石灰水变浑浊；SO2的漂白原理与新制氯水的漂白原理不同 CO2 能使澄清石灰水变浑浊，能使燃着的木条熄灭 应注意区别，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，N2也能使燃着的木条熄灭 NO 无色气体，接触空气时立即变为红棕色 — Cl2 黄绿色，有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 Cl2有毒，注意闻气味的方法 NO2 红棕色，有刺激性气味，通入水中生成无色溶液并产生无色气体，水溶液显酸性 NO2的颜色与溴蒸气相近，NO2溶于AgNO3溶液无沉淀生成，而溴蒸气溶于AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成 HCl 无色，有刺激性气味，在潮湿的空气中形成白雾；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成 HCl极易溶于水，做相关实验时应防倒吸 NH3 无色，有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时冒白烟 NH3极易溶于水，做相关实验时应防倒吸 2．常见气体的除杂方法 气体(括号内为杂质) 除杂试剂 化学方程式或原理 C2H2(H2S) CuSO4溶液 H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4 H2(NH3) 浓硫酸 NH3＋H2SO4===NH4HSO4 Cl2(HCl) 饱和NaCl溶液 HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小 CO2(HCl) 饱和NaHCO3溶液 HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2 SO2(HCl) 饱和NaHSO3溶液 HCl＋NaHSO3===NaCl＋H2O＋SO2 CO2(SO2) 饱和NaHCO3溶液 SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋H2O＋2CO2 CO2(CO) 灼热CuO CO＋CuOCu＋CO2 CO(CO2) NaOH浓溶液 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O N2(O2) 灼热铜网 2Cu＋O22CuO 四、有关HNO3、H2SO4的制备工艺流程 1.硫酸的工业制备与计算 工艺流程 五个三 三原料 黄铁矿或硫、空气、98.3%H2SO4 三阶段 造气、催化氧化、SO3吸收 三反应 ①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2；②2SO2＋O22SO3；③SO3＋H2O＝H2SO4 三设备 沸腾炉、接触室、吸收塔 三净化 除尘、洗涤、干燥 六原理 ①增大接触面积；②增大反应物浓度；③热交换原理；④逆流原理；⑤催化原理；⑥连续生产原理 尾气处理 SO2＋2NH3·H2O＝(NH4)2SO3、(NH4)2SO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O (NH4)2SO4作肥料，SO2返回车间作原料 废渣利用 制水泥、炼铁 工业计算 用关系式法：FeS2～2H2SO4；S～H2SO4 2.硝酸的工业制备 主要原料 氨气、空气、水 主要原理 4NH3＋5O24NO＋6H2O 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 尾气处理 用NaOH溶液吸收 生产流程图 生产步骤 ①‌氨的催化氧化‌：氨（NH3）与空气或富氧空气的混合气在催化剂的作用下发生氧化反应，生成一氧化氮（NO）。这一过程通常在760至840℃的温度下进行，催化剂为含铑的网形催化剂或以氧化铁为主体的非铂催化剂。‌ ②‌二氧化氮的生成‌：生成的一氧化氮继续与氧气反应，生成二氧化氮（NO2）。这一步骤中，一氧化氮被进一步氧化成二氧化氮，为后续的硝酸制备做准备。 ③‌硝酸的制备‌：最后，二氧化氮与水反应，生成硝酸（HNO3）。这一过程通常在吸收塔内进行，二氧化氮与水反应生成硝酸，同时释放出一氧化氮，这些一氧化氮可以循环利用。 浓硝酸的制备 使用脱水剂（如浓硫酸或无机盐如硝酸镁）对稀硝酸进行精馏，从而得到浓硝酸。‌ 3.工艺流程题的解题策略 （1）粗读题干，挖掘图示 图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。 （2）携带问题，精读信息 这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。 （3）跳跃思维，规范答题 答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。 （4）积累常考的答题模板 ①除杂：除去……中的…… ②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止…… ③增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。 ④加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。 ⑤温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成。 ⑥从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。 ⑦从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。 ⑧控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱等，以避免引入新的杂质；沉淀时pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。 ⑨减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。 ⑩检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。 ⑪洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。 ⑫检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。 ⑬洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。 ⑭冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。 ⑮乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。 ⑯蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。 ⑰事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，防止某物质被氧化。 4.化工流程氧化还原反应方程式的解答措施 第1步：根据题干信息或流程图，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物 第2步：按“氧化剂+还原剂-还原产物+氧化产物”写出方程式，根据氧化还原反应的守恒规律配平氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。 第3步：根据电荷守恒和溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H＋或OH－的形式使方程式的两端的电荷守恒。 第4步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料。( ) （2）制SO2。( ) （3）干燥、收集氨气并吸收多余的氨气。( ) （4）判断下列试剂使用是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 ①制Cl2。( ) ②制CO2。( ) ③制NH3。( ) （5）浓H2SO4能干燥HCl，所以浓H2SO4也能干燥HBr、HI。( ) （6）可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气。( ) （7）实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。( ) （8） 吸收SO2。( ) (9)实验室可用铁坩埚高温熔化氢氧化钠、碳酸钠固体。( ) (10)利用该装置可以说明浓硫酸具有脱水性、强氧化性，SO2具有漂白性、还原性。( ) 【答案】（1）√（2）×（3）√（4）①×②×③×（5）×（6）×（7）×（8）×(9)√(10)√ 2．A是由四种短周期常见元素组成的正盐，D是红棕色气体、G能使品红溶液褪色：A与其他物质在一定条件下存在如下转化关系(部分产物略去) 试回答下列问题： （1）A、E的化学式依次为 、 。 （2）写出下列反应的化学方程式： ①B→C： 。 ②D→E： 。 （3）检验A溶液中阳离子的方法是 ；若B→C的反应中转移2.5mol电子，则生成的C在标准状况下的体积为 。 （4）将D和G同时通入水中，生成C和一种强酸，则反应的离子方程式为 。 【答案】（1）(NH4)2SO3 HNO3 （2） （3）需取少量A溶液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，若试纸变蓝证明溶液中含有，否则不含 11.2L （4） 【分析】D是红棕色气体能与H2O反应且是C的氧化产物，说明D是NO2，C是NO，B是NH3，E是HNO3；G能使品红溶液褪色，G是SO2，说明F是BaSO3，A溶液中加入BaCl2产生白色沉淀F，说明A中含有，A加入NaOH溶液产生NH3，说明含有，且A是正盐，故A是(NH4)2SO3。 【解析】（1）由分析可知，A是(NH4)2SO3、E是HNO3； （2）①B→C的化学方程式为氨的催化氧化，化学方程式为； ②D→E的反应是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为 （3）检验亚硫酸铵中的，需取少量A溶液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，若试纸变蓝证明溶液中含有，否则不含； B→C的反应为，在反应中转移20mol电子生成4molNO，故转移2.5mol电子，生成0.5molNO，在标准状况下体积为11.2L； （4）D、G分别为和NO2、SO2，二者同时通入水中，生成NO和一种酸，在反应中N元素发生还原反应，则S元素发生氧化反应生成硫酸，对应的离子反应为；。 3．氮的氧化物是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用将还原生成。某同学在实验室中对与的反应进行了探究。回答下列问题： （1）氨气的制备 ①实验室中制备氨气的发生装置选择上图中的 ，反应的化学方程式为 。 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→ (按气流方向，用小写字母表示)。 （2）氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的充入注射器中，硬质玻璃管中加入少量催化剂，充入(两端用夹子、夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开，推动注射器活塞，使中的气体缓慢通入管中 ①Y管中 ②反应的化学方程式为 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 管壁上有少量水珠 生成的气态水凝集 打开 ③ ④ 【答案】（1）A 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O d→c→f→e→i （2）红棕色气体慢慢变浅 8NH3＋6NO27N2＋12H2O Z中NaOH溶液产生倒吸现象 反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界压强 【分析】（1）①实验室用氯化铵和碱石灰加热反应制取氨气；②氨气密度比空气小，极易溶于水，据此选择；（2）打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中，则氨气与二氧化氮发生归中反应生成无色氮气；根据反应8NH3＋6NO27N2＋12H2O以及装置恢复至室温后气态水凝聚可判断反应后气体分子数减少，进行分析。 【解析】（1）①实验室用加热固体氯化铵和氢氧化钙的方法制备氨气，反应物状态为固体与固体，反应条件为加热，所以选择A为发生装置，反应方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O； ②实验室用加热固体氯化铵和氢氧化钙的方法制备氨气，制备的气体中含有水蒸气，氨气为碱性气体，应选择盛有碱石灰干燥管干燥气体，氨气极易溶于水，密度小于空气密度所以应选择向下排空气法收集气体，氨气极易溶于水，尾气可以用水吸收，注意防止倒吸的发生，所以正确的连接顺序为：发生装置→d→c→f→e→i； （2）打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中，则氨气与二氧化氮发生归中反应生成无色氮气，所以看到现象为：红棕色气体慢慢变浅；根据反应8NH3＋6NO27N2＋12H2O，以及装置恢复至室温后气态水凝聚可判断反应后气体分子数减少，装置内压强降低，所以打开K2在大气压的作用下发生倒吸。 ►问题一 如何解答无机推断题 【典例1】如图是由常见元素组成的单质及其化合物之间的转化关系图。常温常压下，B、E、F、H、I均为气体，F无色无味且能使澄清石灰水变浑浊；B、E、I均有刺激性气味，E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B、E在空气中相遇会产生白烟，I为红棕色。A是一种常见的肥料。C、G、K的焰色试验呈黄色(反应中生成的部分物质已略去)。 请回答下列问题: （1）物质D的化学式为　　　　　　。  （2）写出反应③的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。  （3）写出反应④的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。  （4）写出反应⑤的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】（1）NH4Cl　 （2）Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3 （3）3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O （4） 【解析】E是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，应为NH3；I为红棕色气体，应为NO2，则H为NO，J为HNO3；F是无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，则F为CO2；C、G、K的焰色试验呈黄色，则都含有Na元素，由反应③可知G为Na2CO3，K为NaHCO3，C应为NaOH；A是一种常见的肥料，应为NH4HCO3；B、E在空气中相遇会产生白烟，B应为HCl，则D为NH4Cl。 （1）由以上分析可知D为NH4Cl。（2）反应③为Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3。（3）反应④为Cu和稀硝酸的反应，反应的离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O。（4）反应⑤为3NO2+H2O 2HNO3+NO，该反应中，只有氮元素的化合价发生了变化，电子转移的方向和数目为。 【解题必备】1.解答无机推断题五步骤 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，联系新信息及所学的旧知识，大胆猜测，顺藤摸瓜，应用正逆向思维、横向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。 五答：按题目要求写出答案。 2.解推断题的关键：找到突破口和切入点，而每个推断题都有突破口和切入点，就是我们常说的题眼，一般都是从物质的特性和特殊反应、特殊规律和特殊现象中找到切入点，再结合顺推、逆推等方法，顺藤摸瓜，逐一确定各物质的化学式。 【变式1-1】A、B、C、D、E五种物质中含有同一种元素，其相互转化关系如图所示。 （1）如果A是淡黄色固体，回答下列问题。 ①写出A、E的化学式:A　　　　　　、E　　　　　　。  ②C→D的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③将足量的物质C通入BaCl2溶液中，下列说法正确的是　　　　　　(填字母序号)。  a.溶液中出现白色沉淀 b.溶液没有明显变化 c.若继续通入Cl2或NH3，则溶液中均出现白色沉淀 （2）如果A是无色气体，回答下列问题。 ①D→E的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。  ②E→C的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】（1）①S　H2SO4　②2SO2+O2 2SO3　③bc （2）①3NO2+H2O= 2HNO3+NO　②3Cu+8H++2N= 3Cu2++2NO↑+4H2O 【解析】（1）如果A是淡黄色固体，A与氧气反应生成C，则A为S，C为SO2，根据题中转化关系，A与H2反应生成B为H2S，C与O2反应生成D为SO3，D与水反应生成E为H2SO4，浓硫酸与铜在加热条件下反应生成SO2，符合转化关系。（2）如果A是无色气体，根据题中转化关系，A能与氢气和氧气反应，则A应为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为HNO3，铜与稀硝酸反应生成NO，符合转化关系。 （1）根据以上分析，A为S，B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为H2SO4。①A的化学式是S，E的化学式是H2SO4。②C为SO2，SO2与O2在催化剂存在条件下发生氧化反应产生SO3，该反应为可逆反应，故C→D的化学方程式为2SO2+O2 2SO3。③将足量的SO2通入BaCl2溶液中，由于亚硫酸酸性比盐酸弱，因此二者不反应，但若继续通入Cl2或NH3，Cl2具有氧化性将溶解在溶液中的SO2氧化成S，S与BaCl2溶液反应生成硫酸钡白色沉淀；NH3是碱性气体，能够与SO2反应生成S，S再与BaCl2溶液反应生成BaSO3白色沉淀，则溶液中均出现白色沉淀，故选bc。（2）根据上述分析可知A为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为HNO3。①D为NO2，E为HNO3，NO2与水反应产生HNO3和NO，则D→E的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO。②C为NO，E为HNO3，E→C的反应为铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O。 【变式1-2】A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系。若该元素用R表示，则A为R的氧化物，D为R的单质，D与溶液反应生成C和。 请回答下列问题。 （1）写出对应物质的化学式：A ；C ；E 。 （2）反应①的化学方程式为 。 （3）反应④的离子方程式为 。 （4）的酸性强于E的酸性，请用离子方程式予以证明： 。 （5）100g A与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100g混合物中碳酸钙的质量分数是 。 （6）已知与R的简单氢化物在一定条件下反应后可得到一种耐高温陶瓷材料(仅含两种元素，摩尔质量为140)和，写出该反应的化学方程式 。 【答案】（1）SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 （2）2C+SiO2Si+2CO （3）Si+2OH-+H2O=+2H2↑ （4）+CO2+H2O=H2SiO3↓+ （5）50% （6） 【分析】A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，该元素（用R表示）的单质D能与NaOH溶液反应生成C和氢气，由转化关系可推知该元素为硅元素，根据题中各物质转化关系，结合硅及其化合物相关知识可知，A与焦炭高温下生成D，则A为SiO2，D为Si，C为Na2SiO3，根据反应②或反应⑤都可推得B为CaSiO3，根据反应⑥推知E为H2SiO3，结合对应物质的性质以及题目要求解答该题； 【解析】（1）根据上面的分析可知，A为SiO2，C为Na2SiO3，E为H2SiO3； （2）反应①是碳与二氧化硅在高温下反应生成单质硅和一氧化碳，化学方程式为2C+SiO2Si+2CO； （3）反应④是单质硅与氢氧化钠溶液反应，离子方程式为Si+2OH-+H2O=+2H2↑； （4）H2CO3的酸性强于H2SiO3的酸性，可在硅酸钠溶液中通入二氧化碳，如生成硅酸沉淀，可说明，反应的离子方程式为+CO2+H2O=H2SiO3↓+； （5）A为SiO2，与灰石的混合物发生的反应为SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、CaCO3CaO+CO2↑，生成气体为二氧化碳，其物质的量为0.5mol，可知n(CaCO3)=n(CO2)=0.5mol，故碳酸钙的质量为：0.5mol×100g/mol=50g，则100g混合物中碳酸钙的质量分数是：=50%； （6）NH3与SiH4在一定条件下反应生成一种耐高温陶瓷材料和H2，所以耐高温陶瓷材料中含有Si和N两种元素，根据二者的化合价可知，其化学式为Si3N4，摩尔质量为140g/mol，所以反应的化学方程式为。 ►问题二 如何制备常见气体 【典例2】如图装置可用于制取、净化并收集表格中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是(　　) 选项 气体 a b c A NO2 浓硝酸 铜片 NaOH溶液 B SO2 浓硫酸 Cu 酸性KMnO4溶液 C NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰 D CO2 稀盐酸 CaCO3 浓硫酸 【答案】　D　 【解析】A项，氢氧化钠溶液会吸收生成的NO2，不正确；B项，铜与浓硫酸反应需要加热，且酸性高锰酸钾溶液能氧化SO2，不正确；C项，碱石灰是固体干燥剂，而题给的装置适用于液体干燥剂，且NH3不能用向上排空气法收集，不正确。 【解题必备】1．气体制备实验的基本思路 （1）根据反应物的状态及反应条件选择气体发生装置； （2）根据制备气体及气体杂质的性质选择气体净化装置； （3）根据制备气体的性质选择干燥剂及干燥装置； （4）根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置； （5）根据制备气体的毒性选择尾气吸收剂及吸收装置。 2．涉气类制备实验先后顺序 （1）装配仪器时：先下后上，先左后右。 （2）加入试剂时：先固后液。 （3）实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。 （4）净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。 （5）防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。 （6）防氧化实验：往往是最后停止通气。 3．实验条件的控制 （1）排气方法：为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如：氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。 （2）控制气体的流速及用量 ①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。 ②观察气泡，控制气流速度，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。 ③平衡气压如图2，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。 （3）压送液体：根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。 【变式2-1】实验室制取下列气体，所选反应试剂、制备装置、干燥装置与收集方法正确的是 选项 气体 反应试剂 制备装置 干燥剂及装置 收集方法 A 、 a 碱石灰  h d B 浓氨水、CaO b 无水  h e C 、浓盐酸 c   h d D 、70%硫酸 b 浓硫酸  i f 【答案】A 【解析】A．、和加热时反应生成氧气，符合“固体固体加热”制备气体，即选择制备装置a，氧气能用碱石灰干燥且密度大于空气，可以选择向上排空气法收集，收集方法正确，A正确；B．生成的氨气能和氯化钙反应而被吸收，故不能使用氯化钙干燥氨气，B错误；C．二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气，反应中不需使用温度计，C错误；D．二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集，密度比空气大，可以用向上排空气法收集，D错误；故选A。 【变式2-2】用所给试剂与图示装置(夹持仪器略)能够制取相应气体的是(　　) 选项 A B C D X中 试剂 稀硝酸 浓盐酸 浓硫酸 浓氨水 Y中 试剂 Cu MnO2 Cu CaO 气体 NO Cl2 SO2 NH3 【答案】　A　 【解析】Cu与稀硝酸反应生成NO，且NO不溶于水，图中装置可制备并收集NO，故A正确；浓盐酸与二氧化锰反应需要加热，图中缺少酒精灯，且氯气不能用排水法收集，故B错误；Cu与浓硫酸反应需要加热，图中缺少酒精灯，且二氧化硫不能用排水法收集，故C错误；氨气极易溶于水，不能用排水法收集，故D错误。 ►问题三 如何进行常见气体的检验与除杂 【典例3】实验室用炭与浓硫酸反应并对产生气体的成分进行检验，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是 A．用装置甲进行反应 B．用装置乙检验 C．用装置丙检验 D．用装置丁检验 【答案】D 【解析】A．炭与浓硫酸在加热条件下，在装置甲中发生反应，A正确；B．检验和均需经过水溶液，带出的水蒸气会影响对反应生成水的检验，所以在发生反应后就检验反应生成的水，B正确；C．利用的漂白性，用品红溶液检验和混合气体中，C正确；D．由装置丙导出的气体中仍然混有，而也能与澄清石灰水反应出现浑浊，不能检验炭与浓硫酸反应生成的，D错误；故答案为D。 【解题必备】检验SO2和CO2同时存在的一般流程 SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程为 流程设计 检验SO2⇒除去SO2 ⇒⇒检验CO2 选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清石灰水 预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊 【易错提醒】有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，试剂选用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不褪成无色。 【变式3-1】检验碳粉与浓硫酸反应产生气体的装置和所加药品如下，下列叙述不正确的是（  ） A．a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2 B．b中KMnO4溶液的作用是除去SO2 C．b中发生反应的离子方程式为： D．c中品红溶液不褪色，d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合物中存在CO2 【答案】C 【分析】检验碳粉与浓硫酸反应产生气体，也就是检验二氧化硫与二氧化碳是否存在，二者均能使澄清石灰水变浑浊，因此先检验并除去二氧化硫再检验二氧化碳。 【解析】A．SO2能使品红溶液褪色而CO2不能，当a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2，A项正确；B．b中的KMnO4溶液的作用是除去SO2，防止对后续二氧化碳的检验产生干扰，B项正确；C．题中所给离子方程不符合元素守恒电荷守恒，b中发生反应的离子方程式为：，C项错误；D．c中品红溶液不褪色，证明二氧化硫已被除尽，此时d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合气体中存在CO2，D项正确；答案选C。 【变式3-2】下列有关常见气体成分检验的结论正确的是 选项 仪器或试剂 实验现象 结论 A 湿润的红色石蕊试纸 试纸变蓝 一定含 B 灼热CuO 黑色固体变为红色 一定含 C 澄清石灰水 溶液中出现浑浊 一定含 D 湿润的淀粉-KI试纸 试纸变蓝 一定含 【答案】A 【解析】A．氨气水溶液显碱性，能使湿润红色石蕊试纸变蓝色，故试纸变蓝，一定含，故A正确；B．能还原氧化铜的气体也可能是一氧化碳等还原性气体，故B错误；C．二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故C错误；D．二氧化氯、二氧化氮等氧化性气体也能使碘离子氧化为碘单质，故D错误；故选A。 ►问题四 如何解答工艺流程题 【典例4】硫铁矿（含）是一种重要的化学矿物原料，也是工业制硫酸的主要原料，其煅烧过程及产物存在如图转化关系： 回答下列问题： （1）硫铁矿中元素的化合价为 。 （2）为了使反应Ⅰ燃烧得更充分，可以采用的措施是 （1种即可）。 （3）将通入新制碘水中，发现溶液褪色，发生的离子反应方程式为 。 （4）溶液中通入无明显变化，若同时通入过量氨气，则生成白色沉淀，写出生成白色沉淀的总反应离子方程式 。 （5）下列关于的说法正确的是 。 A．酸雨指的是的降水 B．浓硫酸可以和铁发生反应，不能用钢瓶盛装浓硫酸 C．浓硫酸有强氧化性，稀硫酸没有氧化性 D．稀硫酸长时间放置在空气中浓度会变高，浓硫酸长时间放置在空气中浓度会变低 （6）工业上为防止污染，研究者提出了若干烟气“脱硫”、“脱硝”的方法。 ①向燃煤中加入适量石灰石，高温时将气体转化为的化学方程式是 。 ②以溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫"、“脱硝"。控制溶液的，将烟气中的转化为。一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图，的脱除率高于，可能的原因是 （1种即可）。 【答案】（1）-1 （2）粉碎矿石、增加氧气浓度 （3） （4） （5）D （6） SO2在水中的溶解度大于NO，SO2在溶液中的还原性强于NO，导致SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO与NaClO溶液的反应速率 【分析】硫铁矿和氧气煅烧生成二氧化硫A，二氧化硫和水生成亚硫酸D，亚硫酸氧化为硫酸C；二氧化硫和氧气催化氧化生成三氧化硫B，三氧化硫和水生成硫酸； 【解析】（1）硫铁矿中铁为+2价，则元素的化合价为-1； （2）为了使反应Ⅰ燃烧得更充分，可以采用的措施是粉碎矿石、增加氧气浓度等； （3）二氧化硫具有还原性，通入新制碘水中，和碘单质粉发生氧化还原反应生成硫酸和HI，使得溶液褪色，发生的离子反应方程式为； （4）二氧化硫和氨气反应转化为亚硫酸铵，再和氯化钡生成亚硫酸钡沉淀，反应为：； （5）A．酸雨指的是的降水，错误；B．浓硫酸可以和铁发生钝化反应，阻碍了反应的进行，故用钢瓶盛装浓硫酸，错误；C．浓硫酸有强氧化性，稀硫酸能和活泼金属生成氢气，也体现氧化性，错误；D．稀硫酸长时间放置水分挥发，在空气中浓度会变高，浓硫酸长时间放置吸水，在空气中浓度会变低，正确；故选D； （6）①氧气具有氧化性，向燃煤中加入适量石灰石，高温时将气体在氧气氧化下转化为，化学方程式是：； ②一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如题图，SO2的脱除率高于NO，可能的原因是SO2在水中的溶解度大于NO，SO2在溶液中的还原性强于NO，导致SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO与NaClO溶液的反应速率。 【解题必备】一、无机工业流程题的特点 1、无机化工流程题的结构：分题头、题干和题尾三部分。 （1）题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括获得副产品）； （2）题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来； （3）题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置系列问题。 3、呈现形式：流程图、数据表格、图像、实验装置。 4、设问方式：措施、成分、物质、原因。 5、能力考查：获取、整合、处理、应用信息的能力、分解问题的能力、表达能力。 6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。 二、工业流程题中原料预处理的常用方法及其作用 （1）研磨:减小固体颗粒度，增大物质间接触面积，加快反应速率，提高浸出率。 （2）水浸或酸浸:与水接触反应或溶解；与酸接触反应或溶解，得可溶性金属离子溶液，不溶物过滤除去。 （3）浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。 （4）灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。 （5）煅烧:改变结构，使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。 三、无机化工流程题中的除杂、净化 1．常用的方法 （1）水溶法：除去可溶性杂质。 （2）酸溶法：除去碱性杂质。 （3）碱溶法：除去酸性杂质。 （4）氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 （5）加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 （6）调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。 2．常用的操作 （1）过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 （2）萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 （3）蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。 （4）冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 （5）蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 （6）冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。 3．结合沉淀溶解平衡进行的条件控制 （1）运用Ksp计算反应所需要的pH条件； （2）根据题目要求计算某条件下的离子浓度、需要加入的试剂量等。 四、制备过程中应注意的反应条件 （1）溶液的pH: ①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。 ②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。 （2）温度: 根据需要选择适宜温度，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动，减少副反应的发生，确保一定的反应速率，控制溶解度便于提纯。 （3）浓度: ①根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。 ②过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。 （4）趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。 （5）冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体损耗。 【变式4-1】硝酸是重要的化工原料。下图是以合成氨为基础的传统硝酸生产工艺流程(其中空气等基础原料已略去)。 （1）关于合成氨工艺，下列说法不正确的是 (填字母)。 a．合成氨是一种重要的人工固氮方法 b．该反应过程中氮元素被氧化 c．合成的氨气还可以用于化肥工业 d．该反应采用高温、高压等苛刻条件，与N2化学性质很稳定有关 （2）氨氧化装置中，先生成NO，反应的化学方程式为 。然后NO被氧化成NO2。 （3）浓硝酸见光易分解，当分解产生氧气0.2mol时，转移的电子数为 （4）NH3催化还原氮氧化物技术(SCR)是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于上述硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示：若催化剂表面参与反应的NO和NO2物质的量比为1:1，则总反应化学方程式为 。 【答案】（1）b （2） （3）0.8NA （4） 【分析】N2、H2在催化剂、高温、高压条件下合成氨；氨催化氧化生成NO等，再用稀硝酸吸收获得浓硝酸。 【解析】（1）a．合成氨是利用N2、H2在一定条件下反应制取，是一种重要的人工固氮方法，a正确；b．该反应过程中氮元素由0价降低到-3价，N2作氧化剂，被还原，b不正确； c．合成的氨气还可以与酸反应生成铵盐，用于化肥工业，c正确； d．该反应需要采用高温、高压等苛刻条件，反应才能发生，这与N2化学性质很稳定有关，d正确；故选b。 （2）氨氧化装置中，NH3先被O2氧化，生成NO和H2O，反应的化学方程式为。 （3）浓硝酸见光易分解，可建立关系式：O2——4e-，则当分解产生氧气0.2mol时，转移的电子数为0.2mol×4NA=0.8NA。 （4）由图可知，NO、NO2、NH3在催化剂作用下发生反应，生成N2和H2O(g)。若催化剂表面参与反应的NO和NO2物质的量比为1:1，则总反应化学方程式为。 【变式4-2】高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下： （1）工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为 。当有 1molC参与反应时，该反应转移的电子数是 。 （2）有关物质的熔沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 熔点/℃ 1410 -70.4 -126.5 -122 -118 -114.2 -185 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9 （3）还原炉中发生的化学反应方程式为： 。 （4）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有 。 （5）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 （6）若还原炉中有氧气混入，会造成的不良后果有 (答一点即可)。 【答案】（1） 2NA （2）蒸馏 （3）SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl （4）H2、HCl （5） （6）造成爆炸(导致硅被氧化) 【分析】石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃生成粗硅，发生的主要反应为；向制得的粗硅中通入氯化氢气体在流化床反应器中加热到250℃-300℃反应生成SiHCl3，发生的主要反应为，向制得的SiHCl3中通入氢气在还原炉中加热到1100℃-1200℃反应生成高纯硅，SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl。 【解析】（1）工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅和一氧化碳，反应的化学方程式为。碳元素化合价由0升高为+2，当有 1molC参与反应时，该反应转移的电子数为2NA。 （2）SiHCl3(沸点31.8℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)、SiH2Cl2(沸点8.2℃)和HCl(沸点-84.9℃)等杂质，根据熔沸点不同，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和蒸馏。 （3）SiHCl3与氢气在还原炉中加热到1100℃-1200℃反应生成高纯硅，还原炉中发生的化学反应为SiHCl3+ H2 Si+ 3HCl； （4）还原炉中生成HCl，流化床反应器中生成氢气，工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有H2、HCl； （5）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅气体和水，该反应的化学方程式为； （6）氢气和氧气混合后加热易发生爆炸，若还原炉中有氧气混入，会造成的不良后果有造成爆炸。 1．氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法不正确的是 A．N2和H2必须经过净化才能进入合成塔 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．氧化炉氨的催化氧化反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：5 D．为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔” 【答案】C 【分析】氮气、氢气进入合成塔中反应生成氨气，氨分离塔中氨气液化分离出来，氮气、氢气进入合成塔循环利用，氨气进入氧化炉发生催化氧化生成NO，NO和氧气、水反应生成硝酸。 【解析】A．为防止催化剂中毒，N2和H2必须经过净化才能进入合成塔，故A正确；B．“氨分离器”中氨气液化后分离出来，主要应用了氨气易液化的性质，故B正确；C．氧化炉氨的催化氧化反应方程式为4NH3+5O2=4NO+6H2O，NH3是还原剂、O2是氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：4，故C错误；D．尾气中含有氮氧化物，为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”，故D正确；选C。 2．下列制备、干燥、收集NH3，并进行喷泉实验的原理与装置能达到实验目的的是 A．装置甲制备NH3 B．装置乙干燥NH3 C．装置丙收集NH3 D．装置丁喷泉实验 【答案】D 【解析】A．NH4Cl和NaOH反应可以生成NH3，但氨气极易溶于水，所以不容易逸出氨气，A错误；B．NH3与浓硫酸反应生成铵盐，不能用浓硫酸干燥氨气，B错误；C．由于氨气密度小于空气，收集氨气用向下排空气法，应长进短出，C错误；D．氨气极易溶于水，可以形成喷泉，D正确；故答案选D。 3．已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，下列有关说法正确的是 A．X使蔗糖变黑主要体现了X的吸水性 B．若A为铜，则在图中的反应，X只起氧化的作用 C．若A为碳单质，C常温下为气体，该气体是造成酸雨的主要成分 D．由B转化为D的反应是工业制备X过程中的重要反应 【答案】D 【分析】X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖粉末变黑，则X为硫酸，D和水反应生成硫酸，则D是三氧化硫，B和氧气反应生成三氧化硫，则B是二氧化硫。 【解析】A．浓硫酸使蔗糖变黑的现象主要体现了浓硫酸的脱水性，故A错误；B．若A为铜，浓硫酸与Cu反应中，浓硫酸起到氧化剂和酸的作用，故B错误；C．若A为碳单质，浓硫酸和碳在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，B为SO2，C为二氧化碳，CO2不是造成酸雨的主要成分，故C错误；D．二氧化硫与氧气反应转化三氧化硫是工业制备硫酸的重要反应，故D正确；答案选D。 4．下列实验装置能达到实验目的的是 实验 装置 实验 目的 A．验证非金属性：N>C>Si B．收集NO2气体 实验 装置 实验 目的 C．实验室制取少量干燥的NH3 D．用于除去CO2中少量HCl 【答案】D 【解析】A．硝酸具有挥发性，挥发的硝酸也能使硅酸钠溶液中生成硅酸，故不能说明碳酸的酸性强于硅酸，不能比较C和Si的非金属性，故A不选；B．NO2的密度比空气大，应该采用向上排空法收集，且NO2与NaOH溶液反应，可能出现倒吸，故B不选；C．氯化铵受热分解成氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢一冷却马上又可以化合成氯化铵，这个方案很难制氨气，故C不选；D．HCl与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，二氧化碳不与饱和碳酸氢钠溶液反应，图中装置可以除去CO2中少量HCl，故D选；答案选D。 5．利用如图所示装置进行下列实验，能得到相应实验结论的是 选项 ① ② ③ 实验结论 A 硫酸 加有酚酞的溶液褪色 可能是酸性氧化物 B 浓硝酸 溶液中产生白色胶状沉淀 非金属性： 浓盐酸 溶液变为黄色 氧化性： D 浓硫酸 蔗糖 溴水褪色 浓硫酸具有氧化性、吸水性 【答案】A 【解析】A．浓硫酸与反应生成二氧化硫，能使加有酚酞的溶液褪色，体现二氧化硫酸性氧化物的性质，故A正确；B．硝酸易挥发，会与溶液直接反应，无法验证非金属性：，故B错误；C．与浓盐酸反应生成氯气，通入溶液使之变为黄色，是因为氯气将亚铁离子氧化为铁离子，则氧化性Cl2＞Fe3+，故C错误；D．浓硫酸具有脱水性使蔗糖碳化，浓硫酸具有强氧化性，与碳反应生成二氧化硫，二氧化硫具有还原性，使溴水褪色，故D错误；故选A。 6．以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【答案】C 【分析】氮气和氢气反应生成氨气，即A为NH3，氨气发生催化氧化，得到NO和H2O，即C为H2O，B为NO，NO被氧化成NO2，NO2、氧气、水生成硝酸，据此分析； 【解析】A．氨气与氧气发生4NH3+5O24NO+6H2O，消耗0.1mol氨气同时，消耗氧气的物质的量为mol=0.125mol，即标况下消耗氧气的体积为0.125mol×22.4L/mol=2.8L，故A说法正确；B．根据上述分析，A为NH3，C为H2O，1.7g氨气中所含共价键数目为=0.3NA，1.8g水中所含共价键数目为=0.2NA，故B说法正确；C．合成氨是可逆反应，不能进行到底，因此生成氨气物质的量小于0.2mol，故C说法错误；D．NO2、O2、水反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消耗0.1molNO2转移电子数目为0.1mol×1×NA=0.1NA，故D说法正确；答案为C。 7．分类观和价态观是研究物质性质的两个重要维度，氮元素的价类二维图如图所示，下列说法错误的是 A．c、d都不是酸性氧化物 B．“雷雨发庄稼”转化过程：a→c→d→e C．b与e反应生成f的过程属于固氮反应 D．绝大多数f易溶于水，受热易分解 【答案】C 【分析】根据价类二维图可以判断：a为N2、b为NH3、c为NO、d为NO2或N2O4、e为HNO3、f为铵盐，据此解答。 【解析】A．NO、NO2为不成盐氧化物，所以均不是酸性氧化物，A正确；B．“雷雨发庄稼”转化过程为N2→NO→NO2→HNO3，植物吸收，补充氮元素，B正确；C．固氮过程为N2转化为含氮化合物的过程，氨气和硝酸反应生成硝酸铵不属于氮的固定，C错误；D．铵盐易溶于水，且大多数受热易分解，D正确；故答案选C。 8．硝酸钙晶体[Ca(NO3)2·4H2O]常用于电子、仪表及冶金工业。一种利用CaO制备Ca(NO3)2·4H2O的流程如下： （1）“制浆”过程中发生反应的化学方程式是 。 （2）“气体X”的化学式是 。 （3）Ca(NO3)2·4H2O的溶解度随温度变化的曲线如图所示。“酸化”后制取Ca(NO3)2·4H2O的操作主要包括加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。如果Ca(NO3)2·4H2O晶体受热分解出氧气和水蒸气，则可以判定反应后其中氮元素化合价一定 (填升高或者降低)。 （4）硝酸具有强氧化性，可以溶解多种金属，写出铜溶于稀硝酸的化学反应离子反应方程式： 【答案】（1）CaO+H2O=Ca(OH)2 （2）NH3 （3）冷却结晶 漏斗 降低 （4）3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O 【分析】“制浆”过程中加入的是氧化钙和水，发生反应：CaO+H2O=Ca(OH)2。氢氧化钙与硝酸铵反应生成氨气，2NH4NO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2NH3↑+2H2O；在从溶液中得到Ca(NO3)2·4H2O。 【解析】（1）“制浆”过程中加入的是氧化钙和水，发生反应的化学方程式是CaO+H2O=Ca(OH)2。 答案为CaO+H2O=Ca(OH)2。 （2）制浆时生成了Ca(OH)2，Ca(OH)2与NH4NO3反应生成氨气，化学方程式是2NH4NO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2NH3↑+2H2O，故放出的气体是氨气，化学式为NH3。答案为NH3。 （3）结合Ca(NO3)2·4H2O的溶解度随着温度的曲线图，可知Ca(NO3)2·4H2O的溶解度随着温度降低而急剧减小；因此从溶液中获得Ca(NO3)2·4H2O晶体需要蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。如果Ca(NO3)2·4H2O晶体受热分解生成氧气，O元素的化合价从-2价升高到0价；在氧化还原反应中，存在化合价的升降，因此可以判定反应中氮元素化合价一定降低。答案为：冷却结晶；漏斗；降低。 （4）Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和水，离子方程式为3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O。 答案为3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O。 1．以黄铁矿(主要成分为FeS2，其中硫的化合价为-1价)生产硫酸的工艺流程如图，下列说法错误的是 A．沸腾炉中每生成2molSO2，有11mole-发生转移 B．不用水吸收SO3的原因是SO3与H2O化合时放出大量热，易形成酸雾 C．接触室中排放出的SO2、O2循环利用，可提高原料利用率 D．标准状况下，1molSO3的体积约为22.4L 【答案】D 【分析】黄铁矿在沸腾炉中燃烧，生成Fe2O3和SO2，SO2和O2在接触室中催化氧化转化为SO3，SO3用98.3%的硫酸吸收，可制得“发烟”硫酸。 【解析】A．沸腾炉中发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，只有氧元素化合价降低，生成8mol二氧化硫转移44mol电子，则每生成2molSO2，有11mole-发生转移，A正确；B．吸收塔中用98%的浓硫酸吸收SO3，可避免酸雾形成，B正确；C．接触室中，SO2、O2没有完全转化为SO3，将排放出的SO2、O2循环利用，可提高原料利用率，C正确；D．标准状况下，SO3是固体，不能用气体摩尔体积来计算体积，则1molSO3的体积不是22.4L，D错误；故选D。 2．下列物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是(部分反应中的已略去)。 选项 W X Y Z A Fe B S C D Fe 【答案】D 【解析】A．与Fe在加热条件下发生化合反应生成，与Fe发生归中反应生成，被氧化生成，A正确；B．与少量可以氧化生成S，S继续与氧化生成，与发生归中反应生成S，B正确；C．与少量反应生成，与发生复分解反应生成，与可以生成，C正确；D．Fe和反应直接生成，与Fe反应可以生成，D错误；答案选D。 3．多晶硅作为单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示： 下列说法错误的是 A．单质硅可用于制备计算机芯片 B．制取粗硅的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 C．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率 D．H2与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 【答案】B 【解析】A．单质硅是制备计算机芯片的主要成分，故A正确；B．，氧化剂和还原剂的物质的量之比为，故B错误；C．固体表面积增大，反应速率加快，故C正确；D．，属于置换反应，故D正确；答案选B。 4．用如图装置制取并收集气体，对应的装置和试剂均正确的是 选项 Ⅲ中收集气体 Ⅰ中试剂a、b Ⅱ中试剂c Ⅳ中试剂d A SO2 稀硫酸与铜片 浓硫酸 NaOH溶液 B Cl2 浓盐酸与二氧化锰 饱和NaCl溶液 NaOH溶液 C NH3 浓氨水和氧化钙 浓硫酸 水 D H2S FeS与稀盐酸 浓硫酸 酸性KMnO4溶液 【答案】B 【解析】A．Cu与稀硫酸不反应，不能制备二氧化硫，A不合题意；B．浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成氯气，饱和食盐水可以除去Cl2中的HCl，氯气的密度比空气密度大，氯气与NaOH反应，图中装置可制备、收集氯气，且NaOH可吸收尾气，B符合题意；C．氨气能与浓硫酸反应，故不可用浓硫酸干燥NH3，C不合题意；D．浓硫酸具有强氧化性，不能干燥还原性气体H2S，D不合题意；故答案为B。 5．既可以用浓干燥又能用排气法收集的气体为 ① ②NO ③ ④  ⑤  ⑥ A．①④⑥ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤⑥ 【答案】B 【解析】①既可以用浓干燥又能用排气法收集； ②NO能与氧气反应，不能用排气法收集；③能与硫酸反应，不能用浓硫酸干燥；④既可以用浓干燥又能用排气法收集；⑤既可以用浓干燥又能用排气法收集；⑥的密度和空气相近，不能用排气法收集；既可以用浓干燥又能用排气法收集的气体为①④⑤，选B。 6．U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。盐X由U、V、Z三种元素组成，y为元素W的单质，物质a、b、c、d、e、f均为中学常见二元化合物。各物质间能发生如图所示的转化关系(部分反应的产物及反应条件已略)，相对分子质量：c比b大16，f比e大16。下列推断错误的是 A．原子半径：Z>W>V B．物质沸点：a<d C．X为正盐或酸式盐 D．最简单氢化物稳定性：W>Z 【答案】A 【分析】相对分子质量：c比b大16，f比e大16可知c比b，f比e多一个O，又因为y为元素W的单质，所以y为O2，W为氧元素；b、c、e、f均为中学常见二元化合物可知b、c、e、f均为氧化物；盐X溶液与盐酸反应生成的物质能连续两次被氧气氧化最后生成含氧酸，推测X中含有S2-或HS-；a是H2S、b是SO2、c是SO3、g是H2SO4；盐X溶液与氢氧化钠溶液反应生成的物质能连续两次被氧气氧化，最后生成含氧酸，推测X可能是铵盐，则d是NH3、e是NO、f是NO2、h是HNO3。则U、V、W、Z分别是H元素、N元素、O元素、S元素。 【解析】A．电子层数越多半径越大，电子层数相同，质子数越多半径越小，原子半径：S>N>O，故A错误；B．a是H2S、d是NH3，易形成分子间氢键，沸点：H2S< NH3，故B正确；C．a是H2S、d是NH3，则X为(NH4)2S或NH4HS，故C正确；D．同主族元素从上到下非金属性减弱，非金属性越强，气态氢化物越稳定，所以最简单氢化物稳定性：H2O>H2S，故D正确；选A。 7．部分含氮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．将足量铜丝插入d的浓溶液只产生c气体 B．a既可被氧化，也可被还原 C．c溶于水可得d和b D．自然界可存在的转化 【答案】A 【分析】根据图示，a为0价且为单质，则a为；b为+2价、c为+4价且都为氧化物，则b为、c为(或)；d为+5价且为酸，则d为；e为+5价且为盐，则e为硝酸盐，据此分析解答。 【解析】A．足量铜丝插入d的浓溶液，先发生，得到气体c：，随着反应进行，逐渐降低，发生反应，得到的气体变为b：，不是只能得到c气体，A错误；B．a为，在一定条件下能被氧化：，也可以被还原：，B正确；C．c溶于水与水反应：，结合分析，C正确；D．在自然界可存在的转化，即，D正确；故答案为：A。 8．某研究性学习小组对二氧化硫的制备、性质以及含量测定进行探究。 Ⅰ．制备二氧化硫：用70%的浓硫酸与固体反应制备气体 （1）制备气体最合适的发生装置是 (填写字母) 。 Ⅱ．探究的性质：在下图装置中先后三次加入相同浓度、相同体积、不同条件下的钡盐溶液，控制食用油油层厚度一致、打开开关K，通入流速一致。三次实验现象如下表： ① ② ③ 已煮沸的溶液 未煮沸的溶液 已煮沸的溶液 无白色沉淀生成 有白色沉淀生成 有白色沉淀生成 三次实验分别得到如下pH-t图： （2）A装置中覆盖食用油的目的是 ；B装置的作用 。 （3）pH-t图中，曲线①呈缓慢下降趋势，这是因为 ；甲同学向①反应后的溶液中通入某无色气体(不是氧气)，产生白色沉淀，则该气体的化学式为 ；写出实验③中反应的离子方程式为 。 （4）为对排气法收集到的SO2气体进行含量测定，将2240mL气体(已折算为标准状况)通入足量的Ba(NO3)2溶液中，经过滤、洗涤、烘干，最终得到沉淀20.038g。则SO2气体的体积分数为 。若该实验数据较实际值偏低，则可能的原因是 (选填编号)。 a．气体通入速率过快    b．沉淀未进行恒重操作 c．收集的气体中有CO2 d．未用食用油覆盖液面 【答案】（1）B （2）隔绝空气，避免空气中的氧气干扰实验 吸收尾气SO2并防止倒吸 （3）不与反应，溶于水的部分与水反应生成，电离出氢离子，pH减小 NH3 （4）0.86(或86%) a 【分析】由图可知，曲线①的变化说明SO2不与BaCl2反应，溶于水的SO2部分与水反应生成H2SO3；曲线②的变化说明溶液中的O2将SO2氧化为强酸H2SO4；曲线③的变化说明反应生成的弱酸H2SO3在溶液中电离出氢离子，具有强氧化性的硝酸根离子将SO2氧化为硫酸根离子，生成BaSO4沉淀；曲线④的变化说明溶液中的弱酸H2SO3被空气中的O2氧化为强酸H2SO4，氢离子浓度增大，硝酸根离子的氧化性强，将SO2氧化为硫酸根离子，生成BaSO4沉淀； 【解析】（1）浓硫酸与Na2SO3固体的反应为固液不加热的反应，因此选择装置B，反应的方程式为Na2SO3+H2SO4(浓) = Na2SO4+SO2↑+H2O； （2）A装置中覆盖食用油的目的是隔绝空气，防止氧气对实验造成干扰；B装置的作用吸收尾气SO2并防止倒吸； （3）pH-t图中，曲线①呈缓慢下降趋势，这是因为SO2不与BaCl2 反应，但溶于水的 SO2 部分与水反应生成 H2SO3，H2SO3电离出氢离子，导致pH减小；向①反应后的溶液中通入某无色气体(不是氧气)，产生白色沉淀，可调节溶液为碱性，生成BaSO3沉淀，则该气体的化学式为NH3；实验③中二氧化硫和硝酸钡发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀和NO，反应的方程式为；为对排气法收集到的SO2气体进行含量测定，将2240mL气体(已折算为标准状况)通入足量的Ba(NO3)2溶液中，经过滤、洗涤、烘干，最终得到沉淀20.038g。则SO2气体的体积分数为 （4）将标准状况2240mL气体的物质的量为0.1mol，通入足量的Ba（NO3）2溶液中，经过滤、洗涤、烘干，最终得到BaSO4沉淀20.038g，则BaSO4沉淀的物质的量为，根据S元素守恒，则SO2的物质的量为0.086mol，则体积分数即物质的量分数为；a．若气体通入速率过快，SO2不能完全吸收，生成的BaSO4的质量偏小，则所测结果偏低，故a符合题意；b．若沉淀未进行恒重操作可能会使BaSO4沉淀表面附有杂质离子，生成的BaSO4的质量偏大，则所测结果偏高，故b不符合题意；c．若收集的气体中的CO2不与Ba(NO3)2反应，对结果无影响，故c不符合题意；d．生成BaSO4沉淀的量与食用油没关系，未用食用油覆盖液面对结果无影响，故d不符合题意；故答案为：86%；a。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五章 化工生产中的重要非金属元素 整理与提升 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.以硫元素的价-类二维图为载体，巩固应用类别观和价态观认识物质间的转化； 2.复习氮及其化合物之间的转化关系； 3.总结金属与酸的反应； 4.了解无机非金属材料的应用。 重点:1.从类别和价态的角度认识物质间的转化；2.金属与酸的反应。 难点:1.物质转化时反应物的选择；2.金属与酸的反应方程式的正确书写。 一、有关硫、氮、硅的无机推断 1.必备知识 （1）硫及其化合物的转化关系 （2）氮及其化合物的转化关系 （3）无机非金属材料的转化关系 （4）‌金属与酸反应的规律 ①‌反应条件‌：金属与非氧化性酸的反应主要取决于金属在金属活动性顺序表中的位置。只有排在氢前面的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe等）才能与酸反应生成氢气，而排在氢后面的金属（如Cu、Ag、Pt、Au等）则不能与非氧化性酸反应生成氢气。 ②‌反应类型‌：金属与非氧化性酸的反应属于置换反应，其化学方程式一般为：金属+酸→盐+氢气。例如，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。金属与氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸）的反应不生成H2，不属于置换反应。 ③‌反应速率‌：金属的活动性越强，与酸反应的速率越快。例如，钾、钙、钠等活泼金属能与水剧烈反应生成氢气，而较不活泼的金属如铜则不能与非氧化性酸反应。 ④‌特殊情况‌：某些金属（如Al、Fe）在常温下遇到浓硫酸或浓硝酸会形成一层致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，从而阻止进一步的反应。此外，贵金属如Pt、Au不溶于一般的氧化性酸，但能溶于王水（浓盐酸和浓硝酸的混合物）。 ⑤‌计算规律‌：在相同物质的量的不同金属与足量酸反应时，产生氢气的体积之比等于金属的化合价之比；在相同质量的不同金属与足量酸反应时，产生氢气的体积之比等于金属的化合价与原子量之比。 （5）金属与硝酸反应 1）硝酸与金属反应的规律 ①HNO3与金属反应一般不能产生H2。 ②还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸的还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。 ③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。 2）涉及HNO3的离子反应常见的易错问题 ①忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。 ②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。 3）金属与硝酸反应的思维模型 2.无机框图推断题的解题策略 （1）解题技巧 框图型推断题解题的关键在于寻找突破口，即所谓的“题眼”，解题技巧主要有以下几种： ①特征物理性质切入法：在物质推断题框图中常有一些物质能表现特殊的物理性质，如颜色、状态和气味 ，这往往可以作为解题的突破口。 ②高频信息切入法：化学推断题中通常有一种元素或物质出现的频率特别高，与其他元素或物质发生交联关系，其他元素或物质的推断都依赖于它，这样的元素或物质的推断就是解题的突破口。 ③尝试法：由于某些推断题的结论只有较少的可能性，因此可将每种可能的结论代入题内尝试，即可找出正确答案。 ④逻辑推理法：解物质推断题的过程，就是根据题给物质的某项性质或特征来推理判断的过程。在推理过程中必须具有严密的逻辑性，必须要清楚框图中是因果关系还是递进关系才能顺藤摸瓜以求得准确答案。 （2）寻找“题眼”的途径 ①从物质的组成、结构方面寻找： 例如，具有正四面体结构的物质可能为甲烷或白磷或NH4＋；不含金属元素的离子化合物为铵盐；组成为A2B2型的物质可能为Na202、H202、C2H2等。 ②从实验现象寻找：例如，气体燃烧呈苍白色火焰的必为H2在Cl2中燃烧；在空气中点燃后火焰呈蓝色，则气体可能为CO、H2、CH4、H2S等。 ③从反应类型寻找：例如，同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素的单质和水，则该元素可能为S或N；两种溶液混合生成沉淀和气体，则反应可能为Ba(OH)2与(NH4)2S04，或可溶性铝盐与可溶性金属硫化物(如Na2S、NaHS)、可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3) 或可溶性铁盐与可溶性碳酸盐(如Na2CO3、NaHCO3)之间的双水解反应；遇水能生成气体和难溶性物质的可能为Al2S3、 Al(CH3)3或Mg3N2。 ④从典型性质寻找：如具有臭鸡蛋气味的气体必为H2S；与H2S反应有淡黄色沉淀生成的气体可能为02、C12或SO2；使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3；密度最小的气体为H2；地壳中含量最多的元素为O，最多的金属元素为Al；能溶解SiO2的酸为HF；遇苯酚生成紫色溶液的离子为Fe3+等。 ⑤从反应条件寻找：如必须控制在170℃的反应，必是制取乙烯的反应；稀溶液与铜常温下不反应，浓溶液与铜加热时反应为浓硫酸。学!科网 ⑥从数据去寻找：根据计算或题给信息，可获取某些数据，这些数据也可使我们找到突破口。如物质的熔点较低，说明可能为分子晶体；反之，熔点较高则可能为原子晶体或离子晶体。 ⑦从转化关系寻找： a.直线型转化关系，如盐A有如下转化：，D比C式量大16，E为酸。则可推知：若X为碱，则A中含NH4＋；若X为酸，则A中含S2－(或HS－)； b.常见的三角形转化关系： ； c.常见的“归中”转化关系： 非氧化还原反应：①Al3＋＋AlO―→Al(OH)3，②CO＋H2O＋CO2―HCO； 氧化还原反应：①Cl－＋ClO－Cl2(或Cl－＋ClOCl2)，②S2－＋SOS③H2S＋SO2―→S。 二、常见气体的制备 1．气体物质制备流程 2．气体发生装置 （1）设计原则：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。 （2）基本类型 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 ①试管要干燥； ②试管口略低于试管底； ③加热时先均匀加热再固定加强热 固、液加热或液、液加热型 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要隔石棉网 ②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) 固、液不加热或液、液不加热型 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下； ②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； ③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 3.气体的净化装置 （1）基本类型 装置 示意图 适用 范围 试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体 杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体 （2）吸收剂的选择 选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下： ①易溶于水的气体杂质可用水来吸收； ②酸性杂质可用碱性物质吸收； ③碱性杂质可用酸性物质吸收； ④水为杂质时，可用干燥剂来吸收； ⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。 4.气体的收集方法及收集装置 根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置： （1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用、等收集装置收集。用该装置可收集O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO、C2H2、C2H4等气体。 （2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集Cl2、SO2、NO2、CO2等气体。 （2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用等收集装置收集。用该装置可收集H2、NH3、CH4等气体。 5．气体的量取装置 对难溶于水且不与水反应的气体，往往利用量筒或滴定管组装如图所示的装置量取其体积。 6．尾气处理装置的选择 a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。 b用于收集少量气体。 c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。 e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。 三、常见气体的检验与除杂 1.常见气体的检验 气体 检验特征性质 注意事项 O2 使带火星的木条复燃 — H2 纯净的H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成 产物只有水 CH4 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 产物有二氧化碳和水 CO 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 产物只有二氧化碳 SO2 无色，有刺激性气味；能使品红溶液褪色，加热后恢复红色；能使酸性KMnO4溶液褪色；能使溴水褪色；能使澄清石灰水变浑浊 CO2也能使澄清石灰水变浑浊；SO2的漂白原理与新制氯水的漂白原理不同 CO2 能使澄清石灰水变浑浊，能使燃着的木条熄灭 应注意区别，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，N2也能使燃着的木条熄灭 NO 无色气体，接触空气时立即变为红棕色 — Cl2 黄绿色，有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 Cl2有毒，注意闻气味的方法 NO2 红棕色，有刺激性气味，通入水中生成无色溶液并产生无色气体，水溶液显酸性 NO2的颜色与溴蒸气相近，NO2溶于AgNO3溶液无沉淀生成，而溴蒸气溶于AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成 HCl 无色，有刺激性气味，在潮湿的空气中形成白雾；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成 HCl极易溶于水，做相关实验时应防倒吸 NH3 无色，有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时冒白烟 NH3极易溶于水，做相关实验时应防倒吸 2．常见气体的除杂方法 气体(括号内为杂质) 除杂试剂 化学方程式或原理 C2H2(H2S) CuSO4溶液 H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4 H2(NH3) 浓硫酸 NH3＋H2SO4===NH4HSO4 Cl2(HCl) 饱和NaCl溶液 HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小 CO2(HCl) 饱和NaHCO3溶液 HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2 SO2(HCl) 饱和NaHSO3溶液 HCl＋NaHSO3===NaCl＋H2O＋SO2 CO2(SO2) 饱和NaHCO3溶液 SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋H2O＋2CO2 CO2(CO) 灼热CuO CO＋CuOCu＋CO2 CO(CO2) NaOH浓溶液 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O N2(O2) 灼热铜网 2Cu＋O22CuO 四、有关HNO3、H2SO4的制备工艺流程 1.硫酸的工业制备与计算 工艺流程 五个三 三原料 黄铁矿或硫、空气、98.3%H2SO4 三阶段 造气、催化氧化、SO3吸收 三反应 ①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2；②2SO2＋O22SO3；③SO3＋H2O＝H2SO4 三设备 沸腾炉、接触室、吸收塔 三净化 除尘、洗涤、干燥 六原理 ①增大接触面积；②增大反应物浓度；③热交换原理；④逆流原理；⑤催化原理；⑥连续生产原理 尾气处理 SO2＋2NH3·H2O＝(NH4)2SO3、(NH4)2SO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O (NH4)2SO4作肥料，SO2返回车间作原料 废渣利用 制水泥、炼铁 工业计算 用关系式法：FeS2～2H2SO4；S～H2SO4 2.硝酸的工业制备 主要原料 氨气、空气、水 主要原理 4NH3＋5O24NO＋6H2O 2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 尾气处理 用NaOH溶液吸收 生产流程图 生产步骤 ①‌氨的催化氧化‌：氨（NH3）与空气或富氧空气的混合气在催化剂的作用下发生氧化反应，生成一氧化氮（NO）。这一过程通常在760至840℃的温度下进行，催化剂为含铑的网形催化剂或以氧化铁为主体的非铂催化剂。‌ ②‌二氧化氮的生成‌：生成的一氧化氮继续与氧气反应，生成二氧化氮（NO2）。这一步骤中，一氧化氮被进一步氧化成二氧化氮，为后续的硝酸制备做准备。 ③‌硝酸的制备‌：最后，二氧化氮与水反应，生成硝酸（HNO3）。这一过程通常在吸收塔内进行，二氧化氮与水反应生成硝酸，同时释放出一氧化氮，这些一氧化氮可以循环利用。 浓硝酸的制备 使用脱水剂（如浓硫酸或无机盐如硝酸镁）对稀硝酸进行精馏，从而得到浓硝酸。‌ 3.工艺流程题的解题策略 （1）粗读题干，挖掘图示 图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。 （2）携带问题，精读信息 这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。 （3）跳跃思维，规范答题 答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。 （4）积累常考的答题模板 ①除杂：除去……中的…… ②干燥：除去……气体中的水蒸气，防止…… ③增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。 ④加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。 ⑤温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成。 ⑥从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。 ⑦从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。 ⑧控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱等，以避免引入新的杂质；沉淀时pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。 ⑨减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。 ⑩检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。 ⑪洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。 ⑫检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。 ⑬洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。 ⑭冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。 ⑮乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。 ⑯蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。 ⑰事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，防止某物质被氧化。 4.化工流程氧化还原反应方程式的解答措施 第1步：根据题干信息或流程图，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物 第2步：按“氧化剂+还原剂-还原产物+氧化产物”写出方程式，根据氧化还原反应的守恒规律配平氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。 第3步：根据电荷守恒和溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H＋或OH－的形式使方程式的两端的电荷守恒。 第4步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料。( ) （2）制SO2。( ) （3）干燥、收集氨气并吸收多余的氨气。( ) （4）判断下列试剂使用是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 ①制Cl2。( ) ②制CO2。( ) ③制NH3。( ) （5）浓H2SO4能干燥HCl，所以浓H2SO4也能干燥HBr、HI。( ) （6）可用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2与溴蒸气。( ) （7）实验室也可用锌粒与稀硝酸制取氢气。( ) （8） 吸收SO2。( ) (9)实验室可用铁坩埚高温熔化氢氧化钠、碳酸钠固体。( ) (10)利用该装置可以说明浓硫酸具有脱水性、强氧化性，SO2具有漂白性、还原性。( ) 2．A是由四种短周期常见元素组成的正盐，D是红棕色气体、G能使品红溶液褪色：A与其他物质在一定条件下存在如下转化关系(部分产物略去) 试回答下列问题： （1）A、E的化学式依次为 、 。 （2）写出下列反应的化学方程式： ①B→C： 。 ②D→E： 。 （3）检验A溶液中阳离子的方法是 ；若B→C的反应中转移2.5mol电子，则生成的C在标准状况下的体积为 。 （4）将D和G同时通入水中，生成C和一种强酸，则反应的离子方程式为 。 3．氮的氧化物是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用将还原生成。某同学在实验室中对与的反应进行了探究。回答下列问题： （1）氨气的制备 ①实验室中制备氨气的发生装置选择上图中的 ，反应的化学方程式为 。 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→ (按气流方向，用小写字母表示)。 （2）氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的充入注射器中，硬质玻璃管中加入少量催化剂，充入(两端用夹子、夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开，推动注射器活塞，使中的气体缓慢通入管中 ①Y管中 ②反应的化学方程式为 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 管壁上有少量水珠 生成的气态水凝集 打开 ③ ④ ►问题一 如何解答无机推断题 【典例1】如图是由常见元素组成的单质及其化合物之间的转化关系图。常温常压下，B、E、F、H、I均为气体，F无色无味且能使澄清石灰水变浑浊；B、E、I均有刺激性气味，E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B、E在空气中相遇会产生白烟，I为红棕色。A是一种常见的肥料。C、G、K的焰色试验呈黄色(反应中生成的部分物质已略去)。 请回答下列问题: （1）物质D的化学式为　　　　　　。  （2）写出反应③的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。  （3）写出反应④的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。  （4）写出反应⑤的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　　　　　　。  【解题必备】1.解答无机推断题五步骤 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，联系新信息及所学的旧知识，大胆猜测，顺藤摸瓜，应用正逆向思维、横向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。 五答：按题目要求写出答案。 2.解推断题的关键：找到突破口和切入点，而每个推断题都有突破口和切入点，就是我们常说的题眼，一般都是从物质的特性和特殊反应、特殊规律和特殊现象中找到切入点，再结合顺推、逆推等方法，顺藤摸瓜，逐一确定各物质的化学式。 【变式1-1】A、B、C、D、E五种物质中含有同一种元素，其相互转化关系如图所示。 （1）如果A是淡黄色固体，回答下列问题。 ①写出A、E的化学式:A　　　　　　、E　　　　　　。  ②C→D的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③将足量的物质C通入BaCl2溶液中，下列说法正确的是　　　　　　(填字母序号)。  a.溶液中出现白色沉淀 b.溶液没有明显变化 c.若继续通入Cl2或NH3，则溶液中均出现白色沉淀 （2）如果A是无色气体，回答下列问题。 ①D→E的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。  ②E→C的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。  【变式1-2】A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系。若该元素用R表示，则A为R的氧化物，D为R的单质，D与溶液反应生成C和。 请回答下列问题。 （1）写出对应物质的化学式：A ；C ；E 。 （2）反应①的化学方程式为 。 （3）反应④的离子方程式为 。 （4）的酸性强于E的酸性，请用离子方程式予以证明： 。 （5）100g A与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100g混合物中碳酸钙的质量分数是 。 （6）已知与R的简单氢化物在一定条件下反应后可得到一种耐高温陶瓷材料(仅含两种元素，摩尔质量为140)和，写出该反应的化学方程式 。 ►问题二 如何制备常见气体 【典例2】如图装置可用于制取、净化并收集表格中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是(　　) 选项 气体 a b c A NO2 浓硝酸 铜片 NaOH溶液 B SO2 浓硫酸 Cu 酸性KMnO4溶液 C NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰 D CO2 稀盐酸 CaCO3 浓硫酸 【解题必备】1．气体制备实验的基本思路 （1）根据反应物的状态及反应条件选择气体发生装置； （2）根据制备气体及气体杂质的性质选择气体净化装置； （3）根据制备气体的性质选择干燥剂及干燥装置； （4）根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置； （5）根据制备气体的毒性选择尾气吸收剂及吸收装置。 2．涉气类制备实验先后顺序 （1）装配仪器时：先下后上，先左后右。 （2）加入试剂时：先固后液。 （3）实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。 （4）净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。 （5）防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。 （6）防氧化实验：往往是最后停止通气。 3．实验条件的控制 （1）排气方法：为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如：氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。 （2）控制气体的流速及用量 ①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。 ②观察气泡，控制气流速度，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。 ③平衡气压如图2，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。 （3）压送液体：根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。 【变式2-1】实验室制取下列气体，所选反应试剂、制备装置、干燥装置与收集方法正确的是 选项 气体 反应试剂 制备装置 干燥剂及装置 收集方法 A 、 a 碱石灰  h d B 浓氨水、CaO b 无水  h e C 、浓盐酸 c   h d D 、70%硫酸 b 浓硫酸  i f 【变式2-2】用所给试剂与图示装置(夹持仪器略)能够制取相应气体的是(　　) 选项 A B C D X中 试剂 稀硝酸 浓盐酸 浓硫酸 浓氨水 Y中 试剂 Cu MnO2 Cu CaO 气体 NO Cl2 SO2 NH3 ►问题三 如何进行常见气体的检验与除杂 【典例3】实验室用炭与浓硫酸反应并对产生气体的成分进行检验，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是 A．用装置甲进行反应 B．用装置乙检验 C．用装置丙检验 D．用装置丁检验 【解题必备】检验SO2和CO2同时存在的一般流程 SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，检验二者同时存在的一般流程为 流程设计 检验SO2⇒除去SO2 ⇒⇒检验CO2 选用试剂 品红溶液 酸性KMnO4溶液 品红溶液 澄清石灰水 预期现象 褪色 褪色 不褪色 变浑浊 【易错提醒】有时为简化装置，可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置，试剂选用较浓的酸性KMnO4溶液，现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅，但不褪成无色。 【变式3-1】检验碳粉与浓硫酸反应产生气体的装置和所加药品如下，下列叙述不正确的是（  ） A．a中品红溶液褪色，说明混合气体中有SO2 B．b中KMnO4溶液的作用是除去SO2 C．b中发生反应的离子方程式为： D．c中品红溶液不褪色，d中Ca(OH)2溶液变浑浊，说明混合物中存在CO2 【变式3-2】下列有关常见气体成分检验的结论正确的是 选项 仪器或试剂 实验现象 结论 A 湿润的红色石蕊试纸 试纸变蓝 一定含 B 灼热CuO 黑色固体变为红色 一定含 C 澄清石灰水 溶液中出现浑浊 一定含 D 湿润的淀粉-KI试纸 试纸变蓝 一定含 ►问题四 如何解答工艺流程题 【典例4】硫铁矿（含）是一种重要的化学矿物原料，也是工业制硫酸的主要原料，其煅烧过程及产物存在如图转化关系： 回答下列问题： （1）硫铁矿中元素的化合价为 。 （2）为了使反应Ⅰ燃烧得更充分，可以采用的措施是 （1种即可）。 （3）将通入新制碘水中，发现溶液褪色，发生的离子反应方程式为 。 （4）溶液中通入无明显变化，若同时通入过量氨气，则生成白色沉淀，写出生成白色沉淀的总反应离子方程式 。 （5）下列关于的说法正确的是 。 A．酸雨指的是的降水 B．浓硫酸可以和铁发生反应，不能用钢瓶盛装浓硫酸 C．浓硫酸有强氧化性，稀硫酸没有氧化性 D．稀硫酸长时间放置在空气中浓度会变高，浓硫酸长时间放置在空气中浓度会变低 （6）工业上为防止污染，研究者提出了若干烟气“脱硫”、“脱硝”的方法。 ①向燃煤中加入适量石灰石，高温时将气体转化为的化学方程式是 。 ②以溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫"、“脱硝"。控制溶液的，将烟气中的转化为。一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图，的脱除率高于，可能的原因是 （1种即可）。 【解题必备】一、无机工业流程题的特点 1、无机化工流程题的结构：分题头、题干和题尾三部分。 （1）题头一般是介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括获得副产品）； （2）题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来； （3）题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置系列问题。 3、呈现形式：流程图、数据表格、图像、实验装置。 4、设问方式：措施、成分、物质、原因。 5、能力考查：获取、整合、处理、应用信息的能力、分解问题的能力、表达能力。 6、知识落点：基本理论、元素化合物、实验。 二、工业流程题中原料预处理的常用方法及其作用 （1）研磨:减小固体颗粒度，增大物质间接触面积，加快反应速率，提高浸出率。 （2）水浸或酸浸:与水接触反应或溶解；与酸接触反应或溶解，得可溶性金属离子溶液，不溶物过滤除去。 （3）浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。 （4）灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。 （5）煅烧:改变结构，使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。 三、无机化工流程题中的除杂、净化 1．常用的方法 （1）水溶法：除去可溶性杂质。 （2）酸溶法：除去碱性杂质。 （3）碱溶法：除去酸性杂质。 （4）氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。 （5）加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。 （6）调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。 2．常用的操作 （1）过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。 （2）萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 （3）蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。 （4）冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 （5）蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇或甘油。 （6）冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。 3．结合沉淀溶解平衡进行的条件控制 （1）运用Ksp计算反应所需要的pH条件； （2）根据题目要求计算某条件下的离子浓度、需要加入的试剂量等。 四、制备过程中应注意的反应条件 （1）溶液的pH: ①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。 ②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。 （2）温度: 根据需要选择适宜温度，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动，减少副反应的发生，确保一定的反应速率，控制溶解度便于提纯。 （3）浓度: ①根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。 ②过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。 （4）趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。 （5）冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体损耗。 【变式4-1】硝酸是重要的化工原料。下图是以合成氨为基础的传统硝酸生产工艺流程(其中空气等基础原料已略去)。 （1）关于合成氨工艺，下列说法不正确的是 (填字母)。 a．合成氨是一种重要的人工固氮方法 b．该反应过程中氮元素被氧化 c．合成的氨气还可以用于化肥工业 d．该反应采用高温、高压等苛刻条件，与N2化学性质很稳定有关 （2）氨氧化装置中，先生成NO，反应的化学方程式为 。然后NO被氧化成NO2。 （3）浓硝酸见光易分解，当分解产生氧气0.2mol时，转移的电子数为 （4）NH3催化还原氮氧化物技术(SCR)是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于上述硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示：若催化剂表面参与反应的NO和NO2物质的量比为1:1，则总反应化学方程式为 。 【变式4-2】高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下： （1）工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅的化学方程式为 。当有 1molC参与反应时，该反应转移的电子数是 。 （2）有关物质的熔沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 熔点/℃ 1410 -70.4 -126.5 -122 -118 -114.2 -185 沸点/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9 （3）还原炉中发生的化学反应方程式为： 。 （4）上述工艺生产中循环使用的物质除Si、SiHCl3外，还有 。 （5）工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 （6）若还原炉中有氧气混入，会造成的不良后果有 (答一点即可)。 1．氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法不正确的是 A．N2和H2必须经过净化才能进入合成塔 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．氧化炉氨的催化氧化反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：5 D．为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔” 2．下列制备、干燥、收集NH3，并进行喷泉实验的原理与装置能达到实验目的的是 A．装置甲制备NH3 B．装置乙干燥NH3 C．装置丙收集NH3 D．装置丁喷泉实验 3．已知X为一种常见酸的浓溶液，能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示，其中反应条件及部分产物均已略去，下列有关说法正确的是 A．X使蔗糖变黑主要体现了X的吸水性 B．若A为铜，则在图中的反应，X只起氧化的作用 C．若A为碳单质，C常温下为气体，该气体是造成酸雨的主要成分 D．由B转化为D的反应是工业制备X过程中的重要反应 4．下列实验装置能达到实验目的的是 实验 装置 实验 目的 A．验证非金属性：N>C>Si B．收集NO2气体 实验 装置 实验 目的 C．实验室制取少量干燥的NH3 D．用于除去CO2中少量HCl 5．利用如图所示装置进行下列实验，能得到相应实验结论的是 选项 ① ② ③ 实验结论 A 硫酸 加有酚酞的溶液褪色 可能是酸性氧化物 B 浓硝酸 溶液中产生白色胶状沉淀 非金属性： 浓盐酸 溶液变为黄色 氧化性： D 浓硫酸 蔗糖 溴水褪色 浓硫酸具有氧化性、吸水性 6．以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 7．分类观和价态观是研究物质性质的两个重要维度，氮元素的价类二维图如图所示，下列说法错误的是 A．c、d都不是酸性氧化物 B．“雷雨发庄稼”转化过程：a→c→d→e C．b与e反应生成f的过程属于固氮反应 D．绝大多数f易溶于水，受热易分解 8．硝酸钙晶体[Ca(NO3)2·4H2O]常用于电子、仪表及冶金工业。一种利用CaO制备Ca(NO3)2·4H2O的流程如下： （1）“制浆”过程中发生反应的化学方程式是 。 （2）“气体X”的化学式是 。 （3）Ca(NO3)2·4H2O的溶解度随温度变化的曲线如图所示。“酸化”后制取Ca(NO3)2·4H2O的操作主要包括加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。如果Ca(NO3)2·4H2O晶体受热分解出氧气和水蒸气，则可以判定反应后其中氮元素化合价一定 (填升高或者降低)。 （4）硝酸具有强氧化性，可以溶解多种金属，写出铜溶于稀硝酸的化学反应离子反应方程式： 1．以黄铁矿(主要成分为FeS2，其中硫的化合价为-1价)生产硫酸的工艺流程如图，下列说法错误的是 A．沸腾炉中每生成2molSO2，有11mole-发生转移 B．不用水吸收SO3的原因是SO3与H2O化合时放出大量热，易形成酸雾 C．接触室中排放出的SO2、O2循环利用，可提高原料利用率 D．标准状况下，1molSO3的体积约为22.4L 2．下列物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是(部分反应中的已略去)。 选项 W X Y Z A Fe B S C D Fe 3．多晶硅作为单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示： 下列说法错误的是 A．单质硅可用于制备计算机芯片 B．制取粗硅的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 C．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率 D．H2与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应 4．用如图装置制取并收集气体，对应的装置和试剂均正确的是 选项 Ⅲ中收集气体 Ⅰ中试剂a、b Ⅱ中试剂c Ⅳ中试剂d A SO2 稀硫酸与铜片 浓硫酸 NaOH溶液 B Cl2 浓盐酸与二氧化锰 饱和NaCl溶液 NaOH溶液 C NH3 浓氨水和氧化钙 浓硫酸 水 D H2S FeS与稀盐酸 浓硫酸 酸性KMnO4溶液 5．既可以用浓干燥又能用排气法收集的气体为 ① ②NO ③ ④  ⑤  ⑥ A．①④⑥ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤⑥ 6．U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。盐X由U、V、Z三种元素组成，y为元素W的单质，物质a、b、c、d、e、f均为中学常见二元化合物。各物质间能发生如图所示的转化关系(部分反应的产物及反应条件已略)，相对分子质量：c比b大16，f比e大16。下列推断错误的是 A．原子半径：Z>W>V B．物质沸点：a<d C．X为正盐或酸式盐 D．最简单氢化物稳定性：W>Z 7．部分含氮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．将足量铜丝插入d的浓溶液只产生c气体 B．a既可被氧化，也可被还原 C．c溶于水可得d和b D．自然界可存在的转化 8．某研究性学习小组对二氧化硫的制备、性质以及含量测定进行探究。 Ⅰ．制备二氧化硫：用70%的浓硫酸与固体反应制备气体 （1）制备气体最合适的发生装置是 (填写字母) 。 Ⅱ．探究的性质：在下图装置中先后三次加入相同浓度、相同体积、不同条件下的钡盐溶液，控制食用油油层厚度一致、打开开关K，通入流速一致。三次实验现象如下表： ① ② ③ 已煮沸的溶液 未煮沸的溶液 已煮沸的溶液 无白色沉淀生成 有白色沉淀生成 有白色沉淀生成 三次实验分别得到如下pH-t图： （2）A装置中覆盖食用油的目的是 ；B装置的作用 。 （3）pH-t图中，曲线①呈缓慢下降趋势，这是因为 ；甲同学向①反应后的溶液中通入某无色气体(不是氧气)，产生白色沉淀，则该气体的化学式为 ；写出实验③中反应的离子方程式为 。 （4）为对排气法收集到的SO2气体进行含量测定，将2240mL气体(已折算为标准状况)通入足量的Ba(NO3)2溶液中，经过滤、洗涤、烘干，最终得到沉淀20.038g。则SO2气体的体积分数为 。若该实验数据较实际值偏低，则可能的原因是 (选填编号)。 a．气体通入速率过快    b．沉淀未进行恒重操作 c．收集的气体中有CO2 d．未用食用油覆盖液面 / 学科网（北京）股份有限公司 $$