内容正文:
一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关铁的多样性叙述的正误
(1)铁“淬火”的过程属于化学变化。 (√)
(2)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+==3Fe3++4H2O。 (×)
(3)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。 (×)
(4)在空气中向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,即可制得白色的氢氧化亚铁。 (×)
(5)在中性溶液中,Cl-、S、Na+、Fe3+可大量共存。 (×)
(6)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后黄色逐渐消失,加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。 (√)
(7)向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+。 (×)
(8)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。 (×)
2.判断下列有关硫的转化叙述的正误
(1)硫黄易溶于CS2,所以可用CS2溶解试管内壁的硫。 (√)
(2)SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色。 (×)
(3)SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好。 (×)
(4)浓硫酸敞口放置在空气中,质量增加,体现了浓硫酸的吸水性。 (√)(5)由于浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥SO2。 (×)
(6)50 mL 18.4 mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2的物质的量为0.46 mol。 (×)
(7)向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有S。 (×)
(8)Na2SO3既有氧化性又有还原性。 (√)
3.判断下列有关氮的循环叙述的正误
(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定,是化学变化。 (√)
(2)N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2。 (×)
(3)NO2与H2O的反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。 (√)
(4)过量的铜与浓硝酸反应,产物中一定有NO。 (√)
(5)在1.0 mol·L-1的KNO3溶液中可以存在H+、Fe2+、Cl-、S。 (×)
(6)加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结。 (√)
(7)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,不变蓝,则原溶液中不含N。 (×)
(8)既可用向下排空气法收集NH3,又可用排水法收集NH3。 (×)
二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)铁及其重要化合物间的转化关系
写出标号所代表的化学方程式或离子方程式:
①化学方程式:2Fe+3Cl22FeCl3。
②离子方程式:Fe+2H+==Fe2++H2↑。
③离子方程式:Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓。
④离子方程式:Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O。
⑤化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。
⑥离子方程式:Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O。
⑦离子方程式:Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓。
⑧离子方程式:2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-。
⑨离子方程式:Fe+2Fe3+==3Fe2+。
[综合训练]
1.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列有关它们的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Fe2(SO4)3有氧化性,可用作净水剂
B.Fe3O4有磁性,可用作高炉炼铁的原料
C.Fe2O3是红棕色,可用于制红色油漆
D.Fe有还原性,可用于铝热反应焊接钢轨
解析:选C Fe2(SO4)3在水中可生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体有吸附性,能吸附杂质,可用作净水剂,与其氧化性无关,A错误;Fe3O4中含铁元素,可用作高炉炼铁的原料,与其磁性无关,B错误;Fe2O3是红棕色固体,难溶于水,可用于制红色油漆,C正确;铝热反应为铝和氧化铁在高温下反应生成铁和氧化铝,与铁的还原性无关,D错误。
2.用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验,下列有关说法正确的是 ( )
A.实验时,先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯
B.反应中H2O做氧化剂,发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
C.干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙
D.收集反应产生的气体选用装置②
解析:选C 实验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,A错误;铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误;氢气是中性气体,可以用无水氯化钙干燥,C正确;收集的是氢气,密度比空气小,应用向下排气法,选用装置①,D错误。
3.A~E是中学常见的5种化合物,A、B是氧化物,它们之间的转化关系如图所示。
则下列说法正确的是 ( )
A.单质X与A反应的化学方程式:Al2O3+2FeFe2O3+2Al
B.检验D溶液中金属阳离子的反应:Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3↓
C.与D溶液反应时单质Y被氧化,该反应属于化合反应
D.化合物B和C均既能与强酸反应,又能与强碱反应
解析:选C 依据转化关系分析,A+X==B+Y是置换反应,单质X、Y都和稀硫酸反应,说明是金属单质,A、B是氧化物和硫酸反应,其中A和硫酸反应生成的D和单质Y反应生成E,说明A中元素化合价是变价,综合分析判断,铝热反应为置换反应,所以判断X为Al;Y为Fe;A为Fe2O3;B为Al2O3;C为Al2(SO4)3;D为Fe2(SO4)3;E为FeSO4。 X与A反应的化学方程式是Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe,故A错误; 检验D溶液中的金属阳离子为三价铁离子,发生反应生成的不是沉淀,故B错误; Fe2(SO4)3+Fe==3FeSO4,Fe被氧化,该反应属于化合反应,故C正确; C为Al2(SO4)3是盐,与强酸不反应,故D错误。
(二)不同价态的硫之间的相互转化
写出标号所代表反应的化学方程式:
①S+H2H2S。
②SO2+2H2S==3S↓+2H2O。
③S+FeFeS。
④S+O2SO2。
⑤2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O。
⑥Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO4+H2O+SO2↑。
⑦2SO2+O22SO3。
⑧2Na2SO3+O2==2Na2SO4。
⑨2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O。
⑩SO3+H2O==H2SO4。
⑪2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O。
[综合训练]
4.下列事实的解释中,错误的是 ( )
A.SO2的漂白原理与Ca(ClO)2水溶液、H2O2水溶液和氯水三种物质的漂白原理不同
B.在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑的现象,说明浓硫酸具有脱水性
C.浓硫酸做干燥剂,是因为浓硫酸具有吸水性
D.SO2能使氯水褪色,SO2表现出漂白性
解析:选D SO2的漂白原理是二氧化硫与有色物质化合生成无色物质,SO2的漂白作用是可逆的;Ca(ClO)2水溶液的漂白原理是它在空气中反应生成HClO,HClO有强氧化性,能使有色物质如品红溶液褪色;H2O2水溶液和氯水的漂白原理是H2O2和氯水中的HClO都具有强氧化性,故A正确。浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖中的氢元素和氧元素以水的比例脱去而只剩碳元素,从而出现发黑的现象,故B正确。浓硫酸具有吸水性,可作干燥剂,故C正确。SO2能使氯水褪色是因为氯水具有强氧化性,与SO2发生氧化还原反应而使其褪色,表现SO2的还原性,故D错误。
5.有一瓶可能部分被氧化的Na2SO3溶液,某同学取少量此溶液,向其中滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,仍有白色沉淀。下述有关此实验的结论正确的是 ( )
A.Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化
B.加入Ba(NO3)2溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4
C.加足量硝酸后的白色沉淀一定是BaSO4
D.此实验能确定Na2SO3是否部分被氧化
解析:选C 取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,仍有白色沉淀,硝酸根离子在酸性溶液中具有氧化性,原溶液中可能是硫酸根离子或亚硫酸根离子,不能确定Na2SO3是否部分被氧化,故A、D错误;原溶液中可以是硫酸根离子或亚硫酸根离子,加入Ba(NO3)2溶液后,生成的沉淀中不一定含有BaSO4,也可能是BaSO3,故B错误;加入足量稀硝酸,硝酸根离子在酸性溶液中具有氧化性,生成的BaSO3也会被氧化为BaSO4,所以加足量硝酸后生成的沉淀一定是BaSO4,故C正确。
6.已知A、B、C、D、E五种物质,它们是硫或硫的不同价态化合物,已知在一定条件下有如下未配平的转化关系。(注:每个关系式中化合价的升降都只有一处):
①A+KOH→B+C+H2O
②C+E→B+H2O
③B+D→C+H2O
④C+Cl2+H2O→D+HCl,则这些物质中硫元素的化合价由低到高的顺序为 ( )
A.A<B<C<D<E B.D<C<A<B<E
C.E<B<A<C<D D.B<A<C<E<D
解析:选C 从④中分析氯元素化合价降低,所以硫元素化合价升高,D>C。根据③分析,化合价为D>C>B。结合②分析,D>C>B>E;①A中硫元素化合价在B、C之间,所以有D>C>A>B>E。
7.如图是某学校实验室从化学试剂商店拍下的硫酸试剂标签上的部分内容,据此下列说法正确的是 ( )
硫酸 化学纯(CP)
500 mL
化学式:H2SO4
相对分子质量:98
密度:1.84 g·cm-3
质量分数:98%
A.该硫酸的物质的量浓度为9.2 mol·L-1
B.1 mol Zn与足量的该硫酸反应产生2 g氢气
C.能用铁制容器盛放该硫酸
D.该硫酸稀释时应将水倒入盛有该酸的烧杯中并不断地用玻璃棒搅拌
解析:选C 据标签信息可得c==18.4 mol·L-1,可知此硫酸为浓硫酸。稀硫酸与Zn反应产生H2,浓硫酸与Zn反应不产生H2。常温下,可用铁制容器盛放浓硫酸,但不能盛放稀硫酸。浓硫酸稀释时由于放出大量的热,故应将浓硫酸慢慢注入盛水的烧杯中,并不断用玻璃棒搅拌。
(三)氮及其重要化合物间的转化关系
写出标号所代表反应的化学方程式:
①N2+3H22NH3。
②N2+O22NO。
③4NH3+5O24NO+6H2O。
④2NO+O2==2NO2。
⑤3NO2+H2O==2HNO3+NO。
⑥HNO3+NH3==NH4NO3。
⑦3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
⑧Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
[综合训练]
8.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是 ( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2
C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
解析:选D 假设试管体积均为2 V,则每种气体的体积均为V。当倒置于水槽中时,①中发生反应:3NO2+H2O==2HNO3+NO,则剩余气体的体积V1=V;②中发生反应:4NO2+O2+2H2O==4HNO3,则剩余气体的体积即O2的体积V2=V;③中气体与水不反应,故试管中气体体积V3=2V。综上所述,V3>V1>V2。
9.常温常压下,a、b、c三支相同的试管中,分别装入以等物质的量混合的两种气体,a试管内是NO2与O2,b试管内为Cl2和SO2,c试管内是NH3与N2,将三支试管同时倒立于水中,最终各试管中水面上升高度顺序为 ( )
A.a=b>c B.b>a>c
C.c>b>a D.b>c>a
解析:选B 设试管的容积为V L,等体积的NO2与O2发生反应4NO2+O2+2H2O==4HNO3,最后剩余O2的体积为(0.5V-×0.5V)=0.375 V;等体积的Cl2和SO2发生反应Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4,气体完全反应,没有气体剩余;等体积的NH3与N2,氨气极易溶于水,氮气不溶于水,剩余气体为氮气,体积为0.5V。剩余气体越少,试管中水面上升的高度越高,最终各试管中水面上升高度顺序应为b>a>c。
10.在某100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1、0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后(溶液体积变化忽略不计),所得溶液中铜离子物质的量浓度(mol·L-1)是 ( )
A.0.15 B.0.225
C.0.35 D.0.45
解析:选B 设Cu2+的物质的量为x mol,根据
3Cu+8H++2N==3Cu2++2NO↑+4H2O
3 8 2 3
0.03 0.06 0.04 x
H+不足,按H+来计算Cu2+的浓度,解得x=3×=0.022 5 mol,因此铜离子的物质的量浓度为0.225 mol·L-1。
11.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两等份。向其中一份溶液中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知HNO3只被还原为NO)。向另一份溶液中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果错误的是 ( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+,BC段产生氢气
B.原混合酸中N的物质的量为0.2 mol
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.取20 mL原混合酸加水稀释至1 L后,溶液的c(H+)=0.2 mol·L-1
解析:选B 向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g,即可消耗0.3 mol铜,根据得失电子守恒计算可生成0.2 mol NO。向另一份中逐渐加入铁粉,铁粉先跟氧化性强的硝酸反应生成NO,由图可知该反应消耗铁的物质的量是0.2 mol,根据得失电子守恒,生成的NO也是0.2 mol,此时硝酸根离子已经反应完全,根据氮元素守恒,可知原硝酸的物质的量为0.2 mol×2=0.4 mol,所以B项错误;由上述分析可知,OA段的反应为Fe+N+4H+==Fe3++NO↑+2H2O,AB段的反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+,BC的反应为Fe+2H+==Fe2++H2↑,所以A项正确;硝酸全部被还原,没有显酸性的硝酸,因为溶液中有硫酸根离子,铁过量,所以第二份溶液中最终溶质为FeSO4,所以C项正确;OA段和BC段共消耗1.0 mol H+,则原溶液中H+为2.0 mol,取20 mL原混合酸,其中H+为0.2 mol,加水稀释至1 L后,溶液中的c(H+)=0.2 mol·L-1,D项正确。
三、项目活动——在学以致用中践行
论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题
项目活动1 科学认识社会性科学议题,寻找利与弊
[探究活动]
我们在享受科学技术迅速发展带来物质文明的同时,也因以牺牲环境为代价而受到大自然的一次次报复,如雾霾天气等。为了应对重污染天气,把空气污染指数控制在合理范围内,北京、广州等多个城市采取了“汽车限行”措施,以期降低机动车尾气排放量。人们逐渐意识到,保护环境,就是保护人类赖以生存的空间。
1.目前大气中氮氧化物的主要来源是什么?它们对人类健康的危害表现在哪些方面?氮氧化物还会引起哪些环境问题?
提示:大气中的氮氧化物主要来自汽车尾气,硝酸生产、金属的冶炼等工业排放的尾气。氮氧化物中,NO和NO2的毒性较强,NO2作用于深部呼吸道,对肺组织产生强烈刺激和腐蚀作用,可引发肺水肿、支气管炎等肺部疾病,NO可与血红蛋白结合,使其失去携带氧气的能力,导致组织缺氧、中枢神经系统受损等。以NO和NO2为主的氮氧化物还是形成光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞和雾霾的一个重要原因。
2.汽车尾气中含有的氮氧化物是如何产生的?汽车尾气中还有哪些有害物质?
提示:汽车汽缸中,N2和O2在电火花放电时反应生成NO,继而转化成其他种类的氮氧化物。汽车尾气中还含有多种有害气体,主要有烃的不完全燃烧产物一氧化碳,汽油中的硫元素被氧化生成的SO2等。
[生成认知]
1.科学分析议题,理清议题中的科学问题和科学知识
(1)“汽车限行”议题的科学问题
汽车尾气中含有氮的化合物:NO、NO2、NH3;雾霾中含有硝酸盐(N)、铵盐(N)。
(2)氮及其化合物之间的转化关系
N2NONO2HNO3
①化合价角度:如N2转化为NO,氮元素化合价升高,应加化合价降低的氧化剂。
②物质类别角度:如单质转化为氧化物,根据元素守恒,应加含氧元素的物质。
2.“汽车限行”措施的利与弊
视角
利
弊
环境
减少有害气体排放,减轻空气污染和温室效应
—
经济
促使人们购买第二辆汽车,汽车销量增加,促进经济发展
导致汽车保有量增加
社会
缓解道路交通压力
增加公共交通压力,导致人们出行不便
[素养训练]
1.下列现象的产生,与氮循环无关的是 ( )
A.光化学烟雾 B.白色污染
C.水体富营养化 D.酸雨
解析:选B 光化学烟雾是氮的氧化物和有机烃类在光作用下的一系列复杂变化,与氮循环有关;白色污染是指难降解的塑料垃圾(多指塑料袋)对环境的污染;水体富营养化是指水中的氮、磷等元素浓度过大造成的水污染,会导致藻类疯长,从而引起水中缺氧,导致水生生物大量死亡,与氮循环有关;酸雨是二氧化硫和氮氧化物与雨水作用的结果,与氮循环有关。
2.光化学烟雾是一次污染物(如氮氧化物、碳氢化合物等)发生光化学反应后生成的二次污染物,主要含有臭氧、过氧硝酸酯等。下列有关光化学烟雾的说法不正确的是 ( )
A.光化学烟雾具有氧化性
B.汽车尾气是造成光化学烟雾的主要原因之一
C.光化学烟雾对人体没有危害
D.光化学烟雾一般出现在强日光照射条件下
解析:选C 光化学烟雾中,氮氧化物中氮元素的化合价可以降低,做氧化剂,A正确;汽车尾气中含CO和氮氧化物,二者在强日光照射的作用下发生化学反应产生光化学烟雾,故B、D正确;光化学烟雾对人眼睛、鼻、咽喉、气管和肺等有刺激作用,对人体有危害,C错误。
3.环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。这些污染物是 ( )
A.二氧化硫、氮氧化物、悬浮微粒
B.二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳
C.三氧化硫、氮氧化物、悬浮微粒
D.稀有气体、氮氧化物、悬浮微粒
解析:选A B中一氧化碳、D中稀有气体不是预报内容,C中的三氧化硫在常温下是液态,空气中硫元素主要以SO2的形成存在。
项目活动2 学习科学论证,论证利与弊
[探究活动]
稀薄燃烧是指汽油在较大空/燃比(空气与燃油气的体积比)条件下的燃烧。随着全球能源危机的加剧,稀薄燃烧技术的研究受到了人们的重视,但稀薄燃烧时,常用的汽车尾气净化装置不能有效地将NOx转化为N2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如图所示。
1.稀薄燃烧技术除能节约能源外,还具有什么优点?排放到大气中的NOx会导致哪些环境问题?
提示:因燃油气燃烧过程中可产生对空气有污染的CO、NOx、碳氢化合物等大气污染物,结合“空/燃比”的含义和题图可以推知,增大“空/燃比”可以减少CO、碳氢化合物的排放从而减少污染;根据课本知识可推出,排放到大气中的NOx可导致酸雨及光化学烟雾(或破坏臭氧层)而引起环境污染。
2.调查目前治理汽车尾气污染的方法有哪些?各方法有什么优缺点?
提示:方法一:在汽车排气管处装上催化转化器,使NO或NO2与CO反应生成N2和CO2,原理:2CO+2NO2CO2+N2、4CO+2NO24CO2+N2。优点:使有害气体在通常状况下转化为可参与大气循环的无毒气体。
缺点:(1)不能使有害气体全部转化为无害物质;(2)加速尾气中SO2向SO3的转化,使排出的废气酸度升高;(3)使用的催化剂容易中毒,失去作用。
方法二:汽车限行。
优点:(1)减少有害气体的排放;(2)缓解道路交通压力;
(3)促使人们购买第二辆汽车,促进经济发展。
缺点:(1)增加公共交通压力;(2)导致人们出行不便;(3)导致汽车保有量增加。
[生成认知]
1.科学议题中各种观点论证的方法
2.“汽车限行”能减轻空气污染观点的论证
(1)收集相关资料
汽车行驶过程中会产生氮氧化物;大量汽车行驶会产生较多的氮氧化物;氮氧化物会污染大气,是光化学烟雾、酸雨、雾霾形成的原因等。
(2)根据资料推理
(3)反驳及其证据:汽车中装有净化装置,会将氮氧化物转化为氮气再排放。
(4)再论证再推理:汽车净化装置中的催化剂容易中毒,不能有效的吸收氮氧化物,且我国汽车更换净化装置的比率很低。
(5)形成最终观点:“汽车限行”措施能够减轻空气污染。
[素养训练]
1.当前,汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。研究表明,含TiO2的混凝土或沥青可以消除部分汽车尾气中的氮氧化物,其原理如下:
下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是 ( )
A.部分光能转变为化学能
B.消除总变化为NOx+O2+H2O→HNO3
C.消除反应能全天候发生
D.使用纳米TiO2的消除效率更高
解析:选C 在TiO2的催化作用下,紫外线提供能量,发生反应:NOx+O2+H2O→HNO3,部分光能转变为化学能,故A、B项正确;没有紫外线时上述反应不能发生,故C项错误;纳米TiO2与紫外线的接触面积更大,将产生更多的光生电子和光生空穴,从而消除更多的NOx,故D项正确。
2.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO2→2NO+2O,②2NO+O2→2NO2,③O+O2→O3。下列对该反应过程及生成物的叙述正确的是 ( )
A.NO2起催化剂作用
B.NO是反应产物之一
C.①②③反应都是氧化还原反应
D.O3与O2都不会造成空气污染
解析:选A 反应过程①+②得O2→2O,③O+O2→O3,NO2起催化剂作用,NO不是反应产物而是中间产物,A项正确、B项错误;①②③中③反应不是氧化还原反应,C项错误;O3会污染空气,D项错误。
项目活动3 权衡利弊,作出决策
[探究活动]
汽车限行应经过充分的论证分析后,分清主次,权衡利弊,做出决策。
1.你认为重污染天气实行“汽车限行”的措施有利的方面有哪些?
提示:①缓解交通压力;②减少二氧化碳的排放量;③减轻空气污染等。
2.重污染天气实行“汽车限行”的弊端有哪些?
提示:①使人们出行不便;②导致汽车保有量增加;③公共交通压力增大等。
3.综合上述,你作出什么决策?
提示:“汽车限行”措施能够减轻空气污染,减少二氧化碳的排放量,有利于社会的可持续发展,有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题。汽车保有量是局部问题,可以逐渐达到新形态的平衡,增加公共交通压力,恰恰可以促进政府不断改善公共设施。因此,应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。
[素养训练]
1.如图表示汽车尾气净化器处理汽车尾气的过程。下列有关叙述不正确的是 ( )
A.CO氧化为CO2所需的氧来源于NOx
B.汽车安装这种净化器后,能避免铅污染
C.Pt⁃Rh催化剂在化学反应前后质量不变
D.使用该净化器能减少酸雨的发生
解析:选B 由题目信息可知,CO被氧化为CO2所需的氧来源于氮氧化物;汽车安装这种净化器后,能避免一氧化碳、氮氧化物造成的空气污染,不是铅污染;Pt⁃Rh催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变;氮氧化物会造成酸雨,因此使用该净化器能减少酸雨的发生。
2.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催
化剂,在催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中生成0.1 mol N2,转移电子0.5 mol
D.三效催化剂能有效实现CO、NOx及CxHy的净化
解析:选D 在储存过程中,氮元素被氧化生成硝酸钡,所以A项错误;BaO做催化剂,参与反应过程,所以B项错误;由硝酸钡生成氮气,N元素由+5价变为0价,因此生成0.1 mol N2转移1 mol电子,所以C项错误;由题图可知,三效催化剂能有效实现CO、NOx和CxHy三种成分的净化,所以D项正确。
3.机动车尾气净化器可以有效缓解汽车尾气污染,它的特色之一是使一氧化碳与一氧化氮在催化剂的作用下反应生成二氧化碳和氮气。
(1)写出尾气净化器中所发生反应的文字表达式__________________________________________________ 。
(2)下列不属于大气污染物的是 (填序号)。
①CO ②CO2 ③SO2 ④O2 ⑤可吸入颗粒物
解析:(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂的作用下生成二氧化碳和氮气,反应的文字表达式:一氧化碳+一氧化氮二氧化碳+氮气。(2)空气污染物包括有害气体和粉尘,有害气体主要为二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳,二氧化碳和氧气不属于大气污染物。
答案:(1)一氧化碳+一氧化氮二氧化碳+氮气 (2)②④
[阶段质量检测]
一、选择题:本题包括15个小题,每小题3分,共45分。
1.豆科植物的根上长着很多的根瘤,每一个根瘤都是一个氮肥厂,能实现氮的固定。下列化学反应属于氮的固定的是 ( )
①N2和H2在一定条件下合成NH3
②NO2和H2O反应生成HNO3和NO
③Mg在N2中燃烧生成Mg3N2
④NO被空气氧化为NO2
A.①② B.②③ C.①③ D.①④
解析:选C 氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮。
2.明代宋应星所著《天工开物》中有记载:“黄矾,乃即炼皂矾(FeSO4·7H2O)炉侧土墙……刮取下来,名日黄矾,染家用之。金色浅者涂炙,立成紫赤色也。”下列有关黄矾说法错误的是 ( )
A.黄矾的主要成分中含有Fe3+
B.黄矾在医药上可以做补铁剂
C.黄矾可以应用于印染工业
D.黄矾经火烤,立刻生成Fe2O3
解析:选B 根据黄矾的名称及Fe3+呈黄色,且黄矾是炼皂矾时得到的,皂矾的主要成分FeSO4·7H2O有较强的还原性,所以易被氧化得到黄矾,因此黄矾的主要成分中有Fe3+,A正确;人体缺亚铁离子会造成贫血,而黄矾中的Fe元素是+3价,B错误;“染家用之”意思是染坊经常用它,所以黄矾可以应用于印染工业,C正确;依题意,“金色浅者涂炙,立成紫赤色也”,紫赤色是红棕色的Fe2O3,D正确。
3.我国提出2060年实现碳中和的目标,体现了大国担当。碳中和中的碳是指 ( )
A.碳原子 B.二氧化碳
C.碳元素 D.含碳物质
解析:选B 碳中和中的碳是指二氧化碳,减少二氧化碳的排放和充分利用二氧化碳转化为其他物质是碳中和的核心。
4.下列有关铁及其化合物说法不正确的是 ( )
A.将饱和氯化铁溶液滴入沸水中继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,可制得氢氧化铁胶体
B.FeCl2既有氧化性又有还原性
C.铁与硫酸铜溶液反应后滴加KSCN溶液,溶液变红
D.铁在氧气中点燃生成Fe3O4
解析:选C 向沸水中滴加几滴饱和氯化铁溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,即可得到氢氧化铁胶体,故A不符合题意;FeCl2中Fe呈+2价,为中间价态,因此FeCl2既有氧化性又有还原性,故B不符合题意;铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为Fe+CuSO4==FeSO4+Cu,反应后的溶液中无Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液不会变红,故C符合题意;铁在氧气中点燃发生反应的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4,故D不符合题意。
5.工业制硫酸涉及以下三步反应:S+O2SO2、2SO2+O22SO3、SO3+H2O==H2SO4。尾气可以用NaOH溶液吸收,上述过程涉及的物质能使品红溶液褪色的是 ( )
A.硫 B.二氧化硫
C.氧气 D.稀硫酸
解析:选B 二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色。
6.已知NH4NO3在空气中爆炸时的反应为4NH4NO33N2↑+2NO2↑+8H2O↑。下列说法不正确的是 ( )
A.NH4NO3在高温下爆炸时可以看到红棕色的烟雾
B.NH4NO3的含氮量小于氯化铵
C.实验室不能用NH4NO3固体与Ca(OH)2固体混合加热制备NH3
D.乘坐火车时不能携带NH4NO3固体
解析:选B 选项A,根据NH4NO3的爆炸反应可知生成了NO2(红棕色),爆炸时,NO2、粉尘、H2O等形成了红棕色的烟雾;选项B,NH4NO3的含氮量为35%,NH4Cl的含氮量约为26.2%;选项C,由于NH4NO3固体受热可能爆炸,故实验室不能用其制备NH3;选项D,NH4NO3属于易爆炸物,不能带上火车。
7.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ( )
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应后,再向其中加KNO3
③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.① B.①②
C.①②③ D.全部
解析:选C ①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+,由于稀硫酸过量,加入KNO3后,H+、硝酸根离子能将Fe2+氧化成Fe3+。③硝酸根离子在酸性溶液中具有氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+。④中首先发生Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间量的相对关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
8.对如下四个实验装置,下列表述合理的是 ( )
A.装置①可用于NH4Cl分解制备NH3
B.装置②可用于实验室Cu与稀硝酸反应获得NO
C.装置③可用于实验室Zn与浓硫酸反应获得H2
D.装置④可用于碳酸氢铵的分解实验
解析:选B A项,NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl,而当温度降低时,NH3和HCl又重新化合生成固体NH4Cl,不能用于制备NH3,错误;B项,分液漏斗中加入稀硝酸,烧瓶中加入Cu,打开分液漏斗的活塞控制稀硝酸加入的量,Cu与稀硝酸在烧瓶内反应得到NO,正确;C项,Zn与浓硫酸反应的主要产物是SO2,且Zn与稀硫酸反应制备H2时不需加热,错误;D项,由于NH4HCO3受热分解会产生H2O,试管口应略向下倾斜,错误。
9.实验室中的亚铁盐一般为浅绿色。Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化是 ( )
A.绿色变深 B.变为棕黄色
C.绿色变浅 D.无明显变化
解析:选B 向Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸,N在酸性条件下具有较强的氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+,B项正确。
10.从经济效益和环境保护的角度考虑,大量制取硝酸铜最宜采用的方法是 ( )
A.Cu+HNO3(浓)→Cu(NO3)2
B.Cu+HNO3(稀)→Cu(NO3)2
C.CuCuOCu(NO3)2
D.CuCuSO4Cu(NO3)2
解析:选C Cu+HNO3(浓)→Cu(NO3)2有污染性气体NO2生成,故A错误;Cu+HNO3(稀)→Cu(NO3)2有污染性气体NO生成,故B错误;Cu→CuO→Cu(NO3)2没有污染性气体生成,故C正确;Cu和浓H2SO4反应会生成SO2,不符合环保要求,还要消耗Ba(NO3)2,不符合经济效益,故D错误。
11.下列依据相关实验得出的结论正确的是 ( )
A.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液
B.某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水显红色,该溶液中一定含Fe2+
C.某溶液中加硝酸银溶液,出现白色沉淀,则该溶液中一定含有Cl-
D.向某黄色溶液中滴入几滴淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,则原溶液一定是氯水
解析:选B 用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,该溶液不一定是钠盐溶液,也可能是氢氧化钠溶液,A错误;某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水显红色,说明该溶液中一定含Fe2+,氯气将Fe2+氧化为Fe3+,B正确;某溶液中加硝酸银溶液,出现白色沉淀,不能证明该溶液中一定含有Cl-,也可能含碳酸根离子、硫酸根离子,C错误;向某黄色溶液中滴入几滴淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,不能说明原溶液一定是氯水,也可能为氯化铁溶液,D错误。
12.某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究,观察到如下实验现象,下列说法中不正确的是 ( )
ⅰ.液面上方出现白雾;
ⅱ.稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;
ⅲ.稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去
A.用pH试纸测漂粉精溶液的pH,试纸先变蓝后褪色,说明溶液具有碱性、漂白性
B.溶液变为黄绿色的原因可能是:2H++Cl-+ClO-==Cl2↑+H2O
C.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀,说明白雾中含有HCl
D.产生的白色沉淀不溶于稀HCl,则该沉淀是CaSO4
解析:选C 用pH试纸测漂粉精溶液的pH,试纸先变蓝说明溶液显碱性,后褪色说明溶液具有漂白性,A正确;随着溶液酸性增强,Cl-与ClO-反应生成氯气,氯气溶于水显黄绿色,B正确;二氧化硫也可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,C错误;因为产生的白色沉淀不溶于稀HCl,所以该沉淀是CaSO4,D正确。
13.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,在水处理过程中,高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体,制备高铁酸钾的流程如图所示。
下列叙述不正确的是 ( )
A.反应Ⅰ的化学方程式是Fe+Cl2FeCl2
B.用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中产生的尾气,所得产物可再利用
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D.用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时,Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
解析:选A 铁与氯气反应生成氯化铁,化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3,故A错误;反应Ⅰ中产生的尾气是氯气,因此可用FeCl2溶液作为反应Ⅰ中尾气吸收剂,生成FeCl3,且反应后的溶液可进入反应Ⅱ进行反应,故B正确;反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价,Fe元素化合价由+3价升高到+6价的,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,故C正确;K2FeO4中+6价铁具有强氧化性,用于饮用水杀菌消毒,得到的还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体吸附杂质达到净化水的目的,故D正确。
14.如图是进行气体性质实验的常用装置,下列选项对有关实验现象的
描述错误的是 ( )
A.若水槽中盛有水,试管中盛满SO2,可看到试管中液面上升
B.若水槽中盛有水,试管中盛满NO2,可看到试管中液面上升且溶液充满试管
C.若水槽中盛有水(滴有酚酞),试管中盛满NH3,可看到液体充满试管并呈红色
D.若水槽中盛有NaOH溶液,试管中盛满Cl2,可看到试管中液面上升,黄绿色褪去
解析:选B 二氧化硫易溶于水,则可以看到液面上升,A项正确;二氧化氮与水反应生成硝酸和NO,NO不溶于水,则可以看到液面上升,但溶液不会充满整个试管,B项错误;氨气极易溶于水,且能与水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O电离生成OH-,使溶液显碱性,则看到液体充满试管并呈红色,C项正确;氯气能与NaOH溶液反应,则可以看到液面上升、试管中黄绿色褪去,D项正确。
15.在下列物质转化中,A是一种正盐,E的相对分子质量比D的相对分子质量大16,F是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下的转化关系:
ABCDEF
当X是强酸时,A、B、C、D、E、F均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E、F均含另外同一种元素。下列说法不正确的是 ( )
A.若X是一种强碱,则F为硝酸
B.若X是一种强酸,则F为硫酸
C.B和F在一定条件下均能发生反应,且都生成盐
D.B在一定条件下可直接与Y反应生成D
解析:选C A为正盐,若X是一种强碱,二者反应生成氢化物B,则A为铵盐、B为NH3,B连续与Y反应依次得到单质C、氧化物D与氧化物E,D的相对分子质量比E小16,则Y为O2、C为N2、D为NO、E为NO2,通常条件下Z是无色液体,E与Z反应得到含氧酸F,则Z为H2O、F为HNO3,故A正确;若X是一种强酸,则题图为S元素单质及其化合物的转化关系,则A为硫化物、B为H2S、C为S、D为SO2、E为SO3、Z为H2O、F为H2SO4,故B正确;氨气与硝酸反应生成硝酸铵,但硫化氢与硫酸反应不能生成盐,故C错误;氨气能与氧气反应生成NO与水,硫化氢能与氧气反应生成二氧化硫和水,故D正确。
二、非选择题:本题包括4个小题,共55分。
16.(14分)某化学兴趣小组利用下列装置制取氨气并探究氨气的有关性质。
(1)图1是实验室制取氨气的发生装置,试管中反应的化学方程式为 。
(2)图2可用于实验室快速制取氨气,烧瓶内试剂可选用 (填字母)。
a.碱石灰 b.浓硫酸
c.生石灰 d.五氧化二磷
(3)为探究氨气的溶解性,先利用图3装置收集氨气,氨气的进气口为 (填“a”或“b”),在实验过程中观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨气具有的物理性质是 。
解析:(1)实验室通过加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2H2O+2NH3↑。
(2)碱石灰溶于水放热,加快氨气的挥发,可以快速制取氨气,故a正确;浓硫酸能够与氨气反应,不能用于制备氨气,故b错误;生石灰与水反应放热,溶液温度升高,促进氨气放出,可以快速制取氨气,故c正确;五氧化二磷的水溶液为磷酸,能够与氨气反应,不能用于制备氨气,故d错误。
(3)氨气的密度比空气的小,因此收集氨气时的进气口为a;在实验过程中观察到烧瓶内产生了红色喷泉,说明氨气极易溶于水。
答案:(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2H2O+2NH3↑ (2)ac (3)a 极易溶于水
17.(13分)工业上采用黄铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)的流程如图所示(已知二氧化硅不溶于稀硫酸,与稀硫酸不反应):
(1)FeO属于碱性氧化物,写出FeO与硫酸反应的化学方程式: 。
(2)FeCl3可用作净水剂,是因为其溶于水形成的Fe(OH)3胶体具有 性,FeCl3溶液中分散质粒子的直径 (填“>”或“<”)10-9 m。
(3)“转化”是为了将溶液中的Fe2(SO4)3转化为FeSO4。一种方法是向溶液中加入铁粉,发生反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________ ;
另一种方法是向溶液中通入SO2,发生反应的离子方程式为_______________________________________ 。
解析:(1)FeO属于碱性氧化物,与硫酸反应生成硫酸亚铁和水。
(2)FeCl3可用作净水剂,是因为其溶于水形成的Fe(OH)3胶体具有吸附性,FeCl3溶液中分散质粒子的直径小于10-9 m。
(3)铁粉具有还原性,可将硫酸铁还原为硫酸亚铁,反应的离子方程式是2Fe3++Fe3Fe2+,如果通入二氧化硫,铁元素的化合价降低,硫元素的化合价升高,生成硫酸亚铁和硫酸。
答案:(1)FeO+H2SO4FeSO4+H2O
(2)吸附 < (3)2Fe3++Fe3Fe2+ 2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
18.(13分)为了探究Cl2、SO2同时通入H2O中发生的反应,某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置。
(1)该化学兴趣小组的同学为制取Cl2、SO2气体,采用Na2SO3与70%的浓硫酸为原料制取SO2,采用MnO2和浓盐酸(12 mol·L-1)为原料制取Cl2。在此实验中,F仪器的作用是 。
(2)装置D中主要反应的离子方程式为______________________________________________________ 。
(3)为验证通入装置D中的气体是Cl2过量还是SO2过量,某兴趣小组的同学准备了以下试剂:
①氯化铁溶液 ②氯化亚铁溶液 ③KSCN溶液
④品红溶液
若Cl2过量,取适量D中溶液滴加至盛有 (填序号,后同)试剂的试管内,再加入 试剂。产生的现象是 。
若SO2过量,取适量D中溶液滴加至盛有 (填序号)试剂的试管内,过一会再加热试管,产生的现象是________________________________________________________________________________________。
解析:(1)由实验装置可知,气体发生装置B产生的气体用饱和食盐水进行除杂净化,可知B为制取Cl2的装置,则A为制取SO2的装置,因SO2易溶于水,故F仪器的作用为防倒吸。(2)将Cl2和SO2同时通入水中,Cl2
将SO2氧化为H2SO4,Cl2被还原为HCl。(3)若Cl2过量,则在D中溶液内除含H2SO4、HCl外,还含有剩余Cl2及HClO,Cl2和HClO具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,故可选择②③进行检验;若SO2过量,则在D中溶液内除含H2SO4、HCl外,还含有SO2、H2SO3,SO2具有漂白性和还原性,故可选用④进行检验。
答案:(1)防倒吸
(2)Cl2+SO2+2H2O==4H++S+2Cl-
(3)② ③ 溶液呈红色 ④ 红色褪为无色,加热后又恢复红色
19.(15分)硫铁矿(含FeS2)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下转化关系:
回答下列问题:
(1)硫铁矿中S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_______________________________________________。
(3)将A通入新制碘水中,发现溶液褪色,发生的离子方程式为________________________________________
。
(4)下列关于C的说法正确的是 (填字母)。
A.酸雨指的是pH<7的雨水
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
(5)工业上为了防止污染,可以利用氧化亚铁硫杆菌(T.f)对硫铁矿进行催化脱硫,该过程如图所示:
①过程Ⅰ中,转化12 g FeS2转移电子的物质的量为 。
②脱硫过程中产生的S2在酸性溶液中会形成淡黄色沉淀并产生刺激性气味的气体,写出其离子方程式: 。
③从氧化还原角度分析,若要制备Na2S2O3应选择 (填字母)。
A.SO2+Na2SO4 B.Na2S+S
C.Na2SO3+Na2SO4 D.Na2SO3+S
解析:硫铁矿(含FeS2)和O2反应生成Fe2O3和SO2,所以A为SO2,SO2和O2发生催化氧化生成SO3,所以B为SO3,SO3和水反应生成C,则C为H2SO4,SO2和水反应生成D,则D为H2SO3,H2SO3和O2反应生成H2SO4。
(1)FeS2中Fe的化合价为+2价,则S的化合价为-1价。
(2)使反应Ⅰ燃烧得更充分,可以采用的措施是增大氧气的供应量,使燃烧更充分,或将硫铁矿充分研磨以增大和氧气的接触面积使燃烧更充分。
(3)根据分析可知A为SO2,通入新制碘水中,发现溶液褪色,发生反应的离子方程式为
I2+SO2+2H2O==4H+++2I-。
(4)酸雨是指pH小于5.6的降水,故A错误;浓硫酸可以和铁发生反应,使铁表面被氧化成一层致密的氧化膜,发生钝化现象,可以保护铁不受酸的进一步侵蚀,所以能用钢瓶盛装浓硫酸,故B错误;稀硫酸具有氧化性,可被还原生成氢气,故C错误;稀硫酸长时间放置在空气中,随着水分的蒸发其浓度会变高,浓硫酸具有吸水性,所以浓硫酸在空气中长期放置,其浓度会降低,故D正确。
(5)①由图可知,过程Ⅰ中FeS2在Fe3+的作用下转化为Fe2+和S2,其中硫元素的化合价从-1价升高为+2价,所以1 molFeS2转移了6 mol电子,12 g FeS2的物质的量为=0.1 mol,所以转移电子的物质的量为0.6 mol。
②S2在酸性溶液中会形成淡黄色沉淀并产生刺激性气味的气体,淡黄色沉淀是硫单质,刺激性气味的气体是SO2,其离子方程式为 S2+2H+==S↓+SO2↑+H2O。
③从氧化还原角度分析 Na2S2O3中S元素的化合价为+2价,则要制备Na2S2O3,若选择SO2+Na2SO4或Na2SO3+Na2SO4,则所含S元素的化合价均需降低,A、C不符合题意;若选择Na2S+S,则所含S元素的化合价需升高,B不符合题意;若选择Na2SO3+S,Na2SO3中S元素的化合价降低,S元素的化合价升高,D符合题意。
答案:(1)-1 (2)增大氧气的供应量,使燃烧更充分,或将硫铁矿充分研磨以增大和氧气的接触面积使燃烧更充分
(3)I2+SO2+2H2O==4H+++2I-
(4)D (5)①0.6 mol
②S2+2H+==S↓+SO2↑+H2O ③D
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