14 第五章 化工生产中的重要非金属元素 章末综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

章末综合提升 学生用书第39页 一、喷泉实验及压强差原理的应用 1．喷泉实验原理 喷泉产生的本质原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，所以液体会被压入烧瓶内形成喷泉。产生压强差的方法有： ①减小烧瓶内气压，如液体将气体吸收或与其反应等； ②增大烧瓶外压强。 2．常见装置图 (1)如图甲（或乙）烧瓶内的气体极易溶于水（或易与溶液中的溶质发生化学反应），从而使烧瓶内气压迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。 (2)如图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。 3．压强差原理应用 装置 应用 通过注射器增大气体压强进入Y，使气体混合反应产生倒吸 图中B瓶为安全瓶，由于B中导管较短，不会使液体进入A；另外起到对气压缓冲的作用 导管a起到平衡压强的作用，以便使分液漏斗内的液体顺利流下。装置B长颈漏斗起到缓冲作用，装置D可防倒吸 针对练1.下图是课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　) A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D．在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 答案：B 解析：H2难溶于NaOH溶液，不能使烧瓶内外形成较大压强差，故不能引发喷泉。 针对练2.如图：装置A、B在加入反应物前，怎样检查其气密性？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：对装置A：将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后，有少量水进入导管，且水柱保持一段时间不变，说明装置不漏气；对装置B：塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从长颈漏斗注入一定量的水，使长颈漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，长颈漏斗中与试管中液面差保持不变，说明装置不漏气。 学生用书第40页 针对练3.利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c 活塞均关闭。 (1)若要在烧瓶Ⅰ中产生“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若要烧瓶Ⅱ中产生“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若关闭b活塞，打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若要在该装置中产生“红蓝双色喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)打开a、b活塞，再用热毛巾捂热烧瓶Ⅰ (2)先打开b、c活塞，再挤压胶头滴管 (3)烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟 (4)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，片刻后，再打开b活塞 二、守恒法在金属与硝酸反应的计算题中的应用 以铜与硝酸反应为例 原子守恒法 反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物（假设有NO2、NO）和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n剩(HNO3) 得失电子守恒法 反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－―→Cu2+；得到电子的是被还原的HNO3（假设还原产物为NO2、NO），NO＋e－―→NO2、NO＋3e－―→NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失去的电子最终由氧气得到，则有n(Cu)＝2n(O2) 电荷守恒法 在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2+，阴离子只有NO（此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－）；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2+和H＋，阴离子只有NO。 则有①若HNO3不过量：n（NO）＝2n(Cu2+)； ②若HNO3过量：n（NO）＝2n(Cu2+)＋n(H＋) 针对练4.将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12 L 的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为(　　) A．4.8 g B．3.2 g C．6.4 g D．10.8 g 答案：B 解析：分析整个过程，金属提供的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O2)＝＝0.05 mol，设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x×64 g·mol-1＋y×108 g·mol-1＝14 g，根据得失电子守恒列方程：2x＋y＝0.05 mol×4＝0.2 mol，解得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，m(Cu)＝0.05 mol×64 g·mol-1＝3.2 g。 针对练5.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题： (1)产生一氧化氮的体积为　　　L（标准状况下）。 (2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L-1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为　　　　　　mol·L-1（不必化简）。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气　　　　mol。 答案：(1)5.824　(2)　(3)0.255 解析：(1)该过程发生两个反应：3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y，则x＋y＝，1.5x＋0.5y＝，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，故标准状况下V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol-1＝5.824 L。(2)在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，另一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2+恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的HNO3的物质的量为n(HNO3)＝n(NaOH)，表现氧化性的HNO3的物质的量为n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NaOH)＋n(NO)＋n(NO2)＝(aV×10-3＋0.5) mol，则c(HNO3)＝ mol·L-1＝ mol·L-1。(3)通入氧气的目的是将0.26 mol NO和0.24 mol NO2全部转化为HNO3。根据得失电子守恒：4n(O2)＝3n(NO)＋n(NO2)＝3×0.26 mol＋0.24 mol＝1.02 mol，则n(O2)＝0.255 mol。 学生用书第41页 1．（2023·辽宁卷，3）下列有关物质的工业制备反应错误的是(　　) A．合成氨：N2＋3H22NH3 B．制HCl：H2＋Cl22HCl C制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑ D．冶炼镁：2MgO（熔融）2Mg＋O2↑ 答案：D 解析：A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2＋3H22NH3，A正确；B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2＋Cl22HCl，B正确；C．工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，C正确；D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑，D错误。 2．（2023·全国乙卷，11）一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是(　　) A 硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀 6FeSO4＋O2＋2H2O===2Fe2(SO4)3＋ 2Fe(OH)2↓ B 硫化钠溶液出现浑浊颜色变深 Na2S＋2O2===Na2SO4 C 溴水颜色逐渐褪去 4Br2＋4H2O===HBrO4＋7HBr D 胆矾表面出现白色粉末 CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O 答案：D 解析：A．溶液呈棕黄色是因为有Fe3+，有浑浊是产生了Fe(OH)3，因为硫酸亚铁久置后被氧气氧化，化学方程式为12FeSO4＋3O2＋6H2O===4Fe2(SO4)3＋4Fe(OH)3↓，A错误；B．硫化钠在空气中易被氧气氧化为淡黄色固体硫单质，使颜色加深，化学方程式为2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋2S↓，B错误；C．溴水的主要成分是溴和水，它们会反应，但速度很慢，Br2＋H2O⥫⥬HBrO＋HBr，2HBrO===2HBr＋O2↑，所以溴水放置太久会变质。但不是生成高溴酸，所以选项中的化学方程式错误，C错误；D．胆矾为CuSO4·5H2O，颜色为蓝色，如果表面失去结晶水，则变为白色的CuSO4，化学方程式为CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O，方程式正确，D正确。 3．（2023·广东卷，4）1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　) A．图1：喷泉实验 B．图2：干燥NH3 C．图3：收集NH3 D．图4：制备NH3 答案：B 4．（2022·浙江1月选考，4）下列物质对应的化学式不正确的是(　　) A．氯仿：CHCl3 B．黄铜矿的主要成分：Cu2S C．芒硝：Na2SO4·10H2O D．铝土矿的主要成分：Al2O3 答案：B 解析：A．氯仿是三氯甲烷的俗称，其化学式为CHCl3，故A正确；B．黄铜矿的主要成分：CuFeS2，故B错误；C．芒硝：Na2SO4·10H2O，故C正确；D．铝土矿的主要成分：Al2O3，故D正确。 5．（2022·重庆卷，5）工业上用N2和H2合成NH3，NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．消耗14 g N2生成NH3分子数为2NA B．消耗1 mol H2，生成N—H键数为2NA C．生成标准状况下22.4 L NH3，电子转移数为2NA D．氧化1 mol NH3生成NO，需O2分子数为2NA 答案：B 解析：N2与H2合成NH3反应的化学方程式为N2＋3H22NH3。由化学方程式可知，消耗14 g氮气生成氨气为×2＝1 mol，即生成氨气的分子数为NA，故A错误；由化学方程式可知，消耗1 mol氢气生成N—H键为1 mol××3＝2 mol，即生成的N—H键数为2NA，故B正确；由方程式可知，生成标准状况下22.4 L氨气，反应转移电子为×3＝3 mol，即电子转移数为3NA，故C错误；由得失电子守恒可知，1 mol氨气与氧气反应生成一氧化氮，需氧气1 mol×＝1.25 mol，即需O2分子数为1.25NA，故D错误。 6．（2021·全国甲卷，9）实验室制备下列气体的方法可行的是(　　) 选项 气体 方法 A 氨气 加热氯化铵固体 B 二氧化氮 将铝片加到冷浓硝酸中 C 硫化氢 向硫化钠固体滴加浓硫酸 D 氧气 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 答案：D 解析：氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和氯化氢，但两者遇冷又会化合生成氯化铵固体，所以不能用于制备氨气，A不可行；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，不能用于制备二氧化氮，B不可行；硫化氢为还原性气体，浓硫酸具有强氧化性，不能用浓硫酸与硫化钠固体反应制备硫化氢气体，因为该气体会与浓硫酸发生氧化还原反应，C不可行；实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，生成氯化钾和氧气，二氧化锰作催化剂，可用此方法制备氧气，D可行。 学科网（北京）股份有限公司 $$