2025步步高高考大一輪復習講義人教版化學大單元二　第六章　第28講　常見氣體的實驗室制備、凈化和收集含答案

2025步步高高考大一輪復習講義人教版化學第28講常見氣體的實驗室制備、凈化和收集[復習目標]1.了解常見氣體的制備原理、裝置及改進。2.能根據(jù)氣體的性質(zhì)及制備原理設計實驗流程。1．氣體制備實驗的基本思路2．重要氣體的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應物狀態(tài)和反應條件，可將發(fā)生裝置分為三類：(1)固體＋固體eq\o(→,\s\up7(△))氣體制備氣體：O2、NH3、CH4等。(2)固體＋液體(或液體＋液體)eq\o(→,\s\up7(△))氣體制備氣體：Cl2、C2H4等。(3)固體＋液體(不加熱)→氣體制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學化學中常見的氣體。3．常見氣體典型制備裝置舉例(1)Cl2的實驗室制備(2)SO2的實驗室制備(3)NH3的實驗室制備4．氣體的除雜方法(1)除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質(zhì)氣體；③在密閉裝置內(nèi)進行；④先除易除的雜質(zhì)氣體。(2)氣體干燥凈化裝置類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置圖ⅠⅡⅢⅣ常見試劑濃H2SO4(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)、堿石灰(堿性)Cu、CuO、Mg等當CO2中混有O2雜質(zhì)時，應選用上述Ⅰ～Ⅳ中的裝置Ⅳ除O2，除雜試劑是Cu粉。5．氣體的收集方法收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水，且不與水反應的氣體O2、H2、NO、CO等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中的成分反應Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應H2、NH36.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置(1)裝置(Ⅰ)從a管進氣b管出水可收集難溶于水的氣體，如H2、O2等。若將廣口瓶中的液體更換，還可以收集以下氣體。①飽和食鹽水——收集Cl2。②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。③飽和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。(2)裝置(Ⅱ)儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入，可將液體由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到氣體。7．尾氣處理的原因、方法及裝置(1)原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會污染空氣或者引發(fā)火災、爆炸等災害。(2)處理方法：一般根據(jù)氣體的相關性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì)，如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點燃等措施。(3)尾氣處理裝置(見圖a、b、c)①實驗室制取Cl2時，尾氣的處理可采用b裝置。②制取CO時，尾氣的處理可采用a、c裝置。③制取H2時，尾氣的處理可采用a、c裝置。8．防倒吸裝置肚容式分液式一、一種裝置多種用途1．(2021·全國乙卷，8)在實驗室采用如圖裝置制備氣體，合理的是()選項化學試劑制備氣體ACa(OH)2＋NH4ClNH3BMnO2＋HCl(濃)Cl2CMnO2＋KClO3O2DNaCl＋H2SO4(濃)HCl答案C解析氨氣的密度比空氣小，不能用向上排空氣法收集，故A錯誤；二氧化錳與濃鹽酸共熱制備氯氣為固液加熱反應，不能選用固固加熱裝置，故B錯誤；二氧化錳和氯酸鉀共熱制備氧氣為固固加熱的反應，氧氣的密度大于空氣，可選用向上排空氣法收集，故C正確；氯化鈉與濃硫酸共熱制備HCl為固液加熱反應，不能選用固固加熱裝置，故D錯誤。2．(2022·北京，10)利用如圖所示裝置(夾持裝置略)進行實驗，b中現(xiàn)象不能證明a中產(chǎn)物生成的是()a中反應b中檢測試劑及現(xiàn)象A濃HNO3分解生成NO2淀粉-KI溶液變藍BCu與濃H2SO4生成SO2品紅溶液褪色C濃NaOH與NH4Cl溶液生成NH3酚酞溶液變紅DCH3CHBrCH3與NaOH乙醇溶液生成丙烯溴水褪色答案A解析濃硝酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的硝酸也能與碘化鉀反應生成碘，則淀粉-KI溶液變藍色不能說明濃硝酸分解生成二氧化氮，故A符合題意；銅與濃硫酸共熱反應生成的二氧化硫具有漂白性，使品紅溶液褪色，故B不符合題意；濃氫氧化鈉溶液與氯化銨溶液共熱反應生成氨氣，使酚酞溶液變紅，故C不符合題意；乙醇具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的乙醇不能與溴水反應，溴水褪色則說明2-溴丙烷與氫氧化鈉乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應生成了丙烯，故D不符合題意。二、儀器裝置的選擇3．(2021·北京，5)實驗室制備下列氣體所選試劑、制備裝置及收集方法均正確的是()氣體試劑制備裝置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn＋稀H2SO4beCNOCu＋稀HNO3bcDCO2CaCO3＋稀H2SO4bc答案B解析KMnO4是固體物質(zhì)，加熱分解產(chǎn)生O2，由于O2難溶于水，因此可以用排水法或向上排空氣法收集，故不可以使用d裝置收集O2，A錯誤；Zn與H2SO4發(fā)生置換反應產(chǎn)生H2，塊狀固體與液體反應制取氣體，產(chǎn)生的H2難溶于水且不與水反應，因此可以用排水法收集，故可以使用裝置b、e制取和收集H2，B正確；Cu與稀HNO3反應產(chǎn)生NO氣體，NO能夠與O2發(fā)生反應產(chǎn)生NO2氣體，因此不能使用排空氣法收集，C錯誤；CaCO3與稀硫酸反應產(chǎn)生的CaSO4微溶于水，使制取CO2氣體不能持續(xù)發(fā)生，因此不能使用該方法制取CO2氣體，D錯誤。4．某化學研究性學習小組，按如圖裝置制備NaClO溶液(部分夾持裝置省去)。(1)圖中A為實驗室制備Cl2的發(fā)生裝置，可以選用下列圖中__________(填“甲”“乙”或“丙”)裝置，用該裝置制備Cl2反應的化學方程式為__________________________________。(2)B裝置中儀器a的名稱是__________，B裝置可除去氯氣中的氯化氫雜質(zhì)，此外還有_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出一點)的作用。(3)反應一段時間后，經(jīng)測定C瓶溶液的pH＝12，預測其中溶質(zhì)除NaCl外，還可能有__________(填化學式)。答案(1)甲(或乙)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[或2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O](2)長頸漏斗貯存少量氣體[或平衡氣壓(安全瓶)或防倒吸](3)NaClO、NaOH5．某實驗小組設計如圖所示裝置制備焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)，部分夾持裝置省略。已知：Ⅰ.Na2SO3＋SO2=Na2S2O5Ⅱ.Na2S2O5易溶于水，微溶于乙醇。性質(zhì)活潑，受潮易分解，露置空氣中易被氧化成硫酸鈉。(1)儀器組裝結(jié)束，檢查裝置氣密性并加入實驗藥品，開始實驗需進行的第一步操作是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)裝置Ⅱ中的試劑最好選用______________________________________________________，該裝置的作用是_________________________________________________________________。(3)裝置Ⅳ用于處理尾氣，可選用的合理裝置為__________(填字母)。答案(1)打開裝置Ⅰ的彈簧夾，通入N2排出裝置中的空氣，然后關閉彈簧夾(2)飽和亞硫酸氫鈉溶液通過觀察氣泡調(diào)控SO2的生成速率；作安全瓶(3)bd三、儀器的連接6．根據(jù)實驗目的設計的如圖裝置的連接正確的是()A．制備收集C2H4：連接a→c→gB．制備收集NO：連接b→c→e→dC．制備收集NH3：連接b→d→e→cD．制備收集Cl2：連接a→f→c→e→d答案D7．根據(jù)裝置和下表內(nèi)的物質(zhì)(省略夾持、凈化以及尾氣處理裝置，圖1中虛線框內(nèi)的裝置是圖2)，其中能完成相應實驗目的的是()選項a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)實驗目的、試劑和操作實驗目的c中的物質(zhì)進氣方向A稀硝酸Cu收集貯存NO水N→MB濃硝酸Na2SO3檢驗SO2的氧化性品紅溶液M→NC濃氨水堿石灰收集貯存氨氣飽和NH4Cl溶液N→MD濃鹽酸MnO2檢驗Cl2的氧化性Na2S溶液M→N答案A解析稀硝酸和Cu反應生成NO，NO不溶于水，不與水反應，用排水法收集NO，進氣方向是N→M，故A符合題意；濃硝酸具有強氧化性，與Na2SO3反應生成硫酸鹽和NO2氣體，因此無法檢驗SO2的氧化性，故B不符合題意；由于氨氣極易溶于水，因此氨氣溶于飽和NH4Cl溶液，不能用排飽和NH4Cl溶液的方法來收集氨氣，故C不符合題意；二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應，而該實驗沒有加熱裝置，因此不能產(chǎn)生氯氣，故D不符合題意。四、實驗裝置的改進與創(chuàng)新8．(2023·湖南永州市第一中學高三聯(lián)考)FeCl3(易升華)是常見的化學試劑，可通過下列實驗制備FeCl3，下列說法錯誤的是()A．裝置F的作用是尾氣吸收，并防止空氣中的水蒸氣進入收集器B．硬質(zhì)玻璃管直接連接收集器的優(yōu)點是不因FeCl3固體積聚而造成堵塞C．實驗室配制FeCl3溶液時應先將FeCl3固體溶于少量鹽酸，再加水稀釋D．實驗開始時，應先點燃D處酒精燈，后點燃A處酒精燈答案D解析A裝置是氯氣發(fā)生裝置，B為除去氯氣中的氯化氫，C為干燥裝置，D為氯氣與鐵的反應裝置，E為氯化鐵的收集裝置，氯化鐵易水解，故F裝置是尾氣吸收裝置并防止空氣中的水蒸氣進入收集器，A正確；FeCl3蒸氣遇冷變?yōu)楣腆w，若導管較細，容易堵塞，所以硬質(zhì)玻璃管直接連接收集器，B正確；FeCl3固體溶于水發(fā)生水解，配制FeCl3溶液時應先將FeCl3固體溶于少量鹽酸，抑制水解，再加水稀釋，C正確；實驗開始時，應先點燃A處酒精燈，至裝置中充滿氯氣后，再點燃D處酒精燈，D錯誤。9．[2021·天津，15(1)(2)(3)(4)]某化學小組同學利用一定濃度的H2O2溶液制備O2。該小組同學設計了如下氣體發(fā)生裝置(夾持裝置省略)。(1)甲裝置中主要儀器的名稱為____________________________。(2)乙裝置中，用粘合劑將MnO2制成團，放在多孔塑料片上，連接好裝置，氣密性良好后打開活塞K1，經(jīng)長頸漏斗向試管中緩慢加入3%H2O2溶液至_____________________________。欲使反應停止，關閉活塞K1即可，此時裝置中的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)丙裝置可用于制備較多O2，催化劑鉑絲可上下移動。制備過程中如果體系內(nèi)壓強過大，安全管中的現(xiàn)象是______________________，此時可以將鉑絲抽離H2O2溶液，還可以采取的安全措施是_____________________________________________________________________。(4)丙裝置的特點是______________(填序號)。a．可以控制制備反應的開始和結(jié)束b．可通過調(diào)節(jié)催化劑與液體接觸的面積來控制反應的速率c．與乙裝置相比，產(chǎn)物中的O2含量高、雜質(zhì)種類少答案(1)分液漏斗、錐形瓶(2)剛好沒過MnO2固體試管內(nèi)的H2O2溶液被壓入長頸漏斗中，與MnO2分離(3)液面上升打開彈簧夾K2(4)ab解析(2)乙裝置是啟普發(fā)生器的簡易裝置，可以隨時控制反應的發(fā)生和停止。用粘合劑將MnO2制成團，放在多孔塑料片上，連接好裝置，氣密性良好后打開活塞K1，經(jīng)長頸漏斗向試管中緩慢加入3%H2O2溶液至剛好沒過MnO2固體，此時可以產(chǎn)生氧氣，氧氣通過導管導出。欲使反應停止，關閉活塞K1，此時由于氣體還在產(chǎn)生，使容器內(nèi)壓強增大，可觀察到試管內(nèi)的H2O2溶液被壓入長頸漏斗中，與MnO2分離。(3)丙裝置用圓底燒瓶盛裝H2O2溶液，可用于制備較多O2，催化劑鉑絲可上下移動，可以控制反應速率。制備過程中如果體系內(nèi)壓強過大，H2O2溶液會被壓入安全管中，可觀察到安全管中液面上升，圓底燒瓶中液面下降。此時可以將鉑絲抽離H2O2溶液，使反應速率減慢，還可以打開彈簧夾K2，使燒瓶內(nèi)壓強降低。(4)催化劑鉑絲可上下移動，可以控制制備反應的開始和結(jié)束，a正確；催化劑與液體接觸的面積越大，反應速率越快，可通過調(diào)節(jié)催化劑與液體接觸的面積來控制反應的速率，b正確；丙裝置用圓底燒瓶盛裝H2O2溶液，與乙裝置相比，可用于制備較多O2，但產(chǎn)物中的O2含量和雜質(zhì)種類和乙中沒有區(qū)別，c錯誤。10．某同學設計利用如圖裝置制備硫酸錳。(1)盛放70%H2SO4的儀器名稱是________，其中導管a的作用是________________________________________________________________________________________________________。(2)單向閥b的作用是____________________________________________________________。(3)裝置Ⅱ中反應的化學方程式：___________________________________________________，其中“多孔球泡”的作用是_______________________________________________________。(4)裝置Ⅲ燒杯中的溶液是__________，倒扣漏斗的作用是____________。答案(1)恒壓滴液漏斗平衡氣壓，便于硫酸順利滴下(2)防止倒吸(3)SO2＋MnO2=MnSO4增大反應物的接觸面積，加快反應速率，增大二氧化硫的吸收效率(4)氫氧化鈉溶液防止倒吸課時精練1．(2021·海南，3)用如圖裝置制取干燥的氣體(a、b表示加入的試劑)，能實現(xiàn)的是()選項氣體abAH2S稀H2SO4FeSBO2H2O2溶液MnO2CNO2濃HNO3鐵片DNH3濃氨水CaO答案B解析H2S與濃硫酸反應，故不能用濃硫酸干燥H2S，故A錯誤；發(fā)生反應：2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑，濃硫酸可以干燥氧氣，故B正確；常溫下，鐵片遇濃硝酸發(fā)生鈍化，故不能制取二氧化氮氣體，故C錯誤；氨氣與濃硫酸反應，故不能用濃硫酸干燥氨氣，故D錯誤。2．(2023·廣東肇慶高要一中模擬)下列實驗裝置正確的是()答案A解析實驗室可以用MnO2和濃鹽酸在加熱條件下制備Cl2，故A正確；實驗室可以用MnO2催化H2O2分解制備O2，用濃硫酸干燥O2，O2的密度大于空氣，可以用向上排空氣法收集，應該長管進、短管出，故B錯誤；收集NH3時，導管應伸入試管底部，故C錯誤；銅和濃硫酸在加熱的條件下反應生成二氧化硫，二氧化硫可以使石蕊溶液變紅，但不能用浸有稀硫酸的棉花團吸收過量的二氧化硫，應該用浸有NaOH溶液的棉花團，故D錯誤。3．(2023·廣州高三二模)將Cl2通入冷的NaOH溶液中可制得漂白液。下列裝置(箭頭表示Cl2的氣流方向)能達到相應目的的是()A.制備Cl2B.除去Cl2中的HClC.制備漂白液D.尾氣處理答案C解析二氧化錳和濃鹽酸反應需要加熱，故A錯誤；用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl，氣體應該“長進短出”，故B錯誤；氯氣和氫氧化鈉在較低溫度下反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，故C正確；石灰水的濃度太小，應該用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，故D錯誤。4．利用圖示裝置進行實驗，反應進行足夠長時間后裝置Ⅱ中實驗現(xiàn)象正確的是()選項①②③裝置Ⅱ中實驗現(xiàn)象A稀鹽酸MnO2飽和NaCl溶液有細小的白色晶體析出B濃氨水氧化鈣硫酸亞鐵溶液產(chǎn)生大量白色沉淀C冰醋酸乙醇和濃硫酸飽和碳酸鈉溶液溶液分層，上層為油狀液體D濃鹽酸碳酸鈣滴有酚酞的稀碳酸鈉溶液溶液由紅色變?yōu)闊o色答案D解析稀鹽酸和二氧化錳不反應，裝置Ⅱ中無明顯現(xiàn)象，故A錯誤；濃氨水和氧化鈣反應生成氨氣，氨氣與硫酸亞鐵溶液反應生成Fe(OH)2白色沉淀，然后變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)镕e(OH)3紅褐色沉淀，故B錯誤；酯化反應需要加熱，但圖中沒有加熱裝置，不能生成乙酸乙酯，故C錯誤；濃鹽酸與碳酸鈣反應生成CO2氣體，且濃鹽酸易揮發(fā)，CO2、HCl均與Na2CO3反應使溶液堿性減弱，觀察到裝置Ⅱ中溶液由紅色最終變?yōu)闊o色，故D正確。5.某學生想利用如圖裝置(燒瓶不能移動)收集下列氣體：①H2；②Cl2；③SO2；④HCl；⑤NH3；⑥NO；⑦NO2。下列說法正確的是()A．若燒瓶是干燥的，由b進氣，可收集②③④⑥⑦B．若燒瓶是干燥的，由a進氣，可收集①⑤C．若燒瓶中充滿水，由a進氣，可收集①⑤⑦D．若燒瓶中充滿水，由b進氣，可收集⑥答案B解析NO不能用排空氣法收集，A錯誤；由a進氣可以收集比空氣密度小且與空氣中的成分不反應的氣體，B正確；NH3、NO2不能用排水法收集，C錯誤；用排水法集氣不能由b進氣，D錯誤。6．NaH是有機合成中用途很廣泛的物質(zhì)。已知NaH遇水蒸氣劇烈反應，某小組設計如圖實驗裝置制備NaH。下列說法不正確的是()A．安全漏斗的作用是液封B．裝置A中的試劑是稀硝酸和粗鋅C．裝置B中的試劑是濃硫酸D．實驗開始后先啟動A中反應，再點燃C處酒精燈答案B解析加入液體后，部分液體存于漏斗上部彎管中起液封作用，避免氫氣從漏斗中逸出，A正確；硝酸具有強氧化性，與Zn反應不生成氫氣，B錯誤；B是干燥氫氣的裝置，B中試劑為濃硫酸，C正確；先啟動A中反應，利用生成的氫氣將裝置中的空氣排出，防止鈉與氧氣反應，后點燃C處酒精燈，D正確。7．(2023·南京二模)用如圖所示裝置制備氨并驗證氨的還原性，其中不能達到實驗目的的是()A．用裝置甲生成氨B．用裝置乙干燥氨C．用裝置丙驗證氨的還原性D．用裝置丁和戊分別收集氨和氮氣答案D解析反應2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O可用于制備氨，A正確；NH3是堿性氣體，可用堿石灰進行干燥，B正確；裝置丙發(fā)生反應3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O，可驗證氨的還原性，C正確；氨的密度比空氣小，收集時應從短管進長管出，D錯誤。8.(2023·河南信陽質(zhì)檢)實驗室常利用難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸，用濃硫酸與硝石(NaNO3)反應可制備少量HNO3，反應裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A．反應的化學方程式為NaNO3＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))NaHSO4＋HNO3↑B．反應溫度如果過高，制得的HNO3可能會呈現(xiàn)黃色C．曲頸甑是一種原始的蒸餾燒瓶，為了增強冷凝效果可以在長頸上再接一根長玻璃管D．可從實驗室中選無色、透明、潔凈的試劑瓶盛裝制得的濃硝酸答案D解析反應溫度如果過高，HNO3分解生成NO2，NO2溶于HNO3使制得的HNO3呈現(xiàn)黃色，B正確；實驗室中濃硝酸應保存在棕色瓶內(nèi)，防止其見光分解，D錯誤。9．實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì)，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是()A．①②③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結(jié)束反應時，先關閉活塞K，再停止加熱D．裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣答案B解析A項，氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣，所以濃硫酸應放在③中，錯誤；B項，先通H2以排出空氣，加熱前應先檢驗H2的純度，正確；C項，若先停止通H2，空氣中的氧氣有可能重新將W氧化，應先停止加熱，待裝置冷卻后再關閉活塞K，錯誤；D項，MnO2和濃鹽酸反應制氯氣需要加熱，不能用啟普發(fā)生器制備，錯誤。10．某實驗小組擬利用如圖裝置制取干燥的氮氣。下列說法錯誤的是()A．裝置Ⅰ中發(fā)生反應的化學方程式為NaNO2＋NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2OB．加熱片刻后需要將酒精燈移開，說明該反應是放熱反應C．裝置Ⅱ的作用是冷凝水蒸氣D．在裝置Ⅲ末端收集純凈干燥的N2只能用向下排空氣法答案D解析因移開酒精燈后反應仍能進行，說明該反應是放熱反應，B項正確；根據(jù)化學方程式可知產(chǎn)物中有水蒸氣，為便于干燥，可用裝置Ⅱ冷凝大部分水蒸氣，再用裝置Ⅲ進行干燥，C項正確。11．(2023·天津和平區(qū)統(tǒng)考模擬)氯化鋅易潮解、易升華。從市售的氯化鋅[含Zn(OH)Cl]中制備無水氯化鋅，裝置如圖所示，管式爐有升溫和降溫的調(diào)節(jié)功能。下列說法錯誤的是()A．恒壓滴液漏斗、倒置漏斗的作用分別是平衡氣壓、防止倒吸B．通入裝置中的N2必須是干燥的C．在尾氣吸收裝置前應增加一個盛有濃硫酸的洗氣瓶D．管式爐Ⅰ采取階段式升溫，實驗結(jié)束時先撤去管式爐Ⅰ，再撤去管式爐Ⅱ答案D解析氯化鋅易吸水，所以需要通入干燥的N2，B項正確；尾氣吸收裝置中含水會使ZnCl2潮解，所以尾氣吸收裝置前應增加一個盛有濃硫酸的洗氣瓶，C項正確。12．實驗室常見氣體制備裝置及收集方法如圖：(1)實驗室中可用裝置a制取O2或NH3，反應的化學方程式分別為_______________________________________________________________________________________________________，_______________________________________________________________________________。(2)實驗室中可用裝置b制取O2、NH3、Cl2、CO2、SO2、NO2等氣體，則制取Cl2的化學方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________，制取NO2的化學方程式為________________________________________________________。若利用該裝置用濃氨水和NaOH固體制取NH3，其原理是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)實驗室用過氧化氫溶液及少量MnO2制取O2，可選用________(填字母)裝置收集O2。答案(1)2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑(或2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OCu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O把氨水滴加到NaOH固體上，NaOH溶于水放出熱量可促進NH3·H2O的分解；NaOH溶于水電離產(chǎn)生的OH－促使平衡NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－逆向移動，導致放出NH3(3)c或e13．氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體難溶于水，是制備熱敏材料VO2的原料，其化學式為(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。實驗室以VOCl2和NH4HCO3為原料制備氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體的裝置如圖所示。已知：＋4價釩的化合物易被氧化?；卮鹣铝袉栴}：(1)制備過程中，上述裝置依次連接的合理順序為e→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。裝置A中飽和NaHCO3溶液的作用是_______________________________________________。(2)連接好裝置，檢查氣密性良好后，加入試劑，開始實驗，先________________(填實驗操作)，當裝置B中溶液變渾濁時，關閉K1，打開K2，進行實驗。(3)裝置D中生成氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體的化學方程式為_____________________________。答案(1)a→b→f→g→c除去二氧化碳中的HCl雜質(zhì)(2)關閉K2，打開K1(3)6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3=(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl解析(1)由于＋4價釩的化合物易被氧化，因此裝置D反應前需要用裝置C產(chǎn)生的CO2排出裝置內(nèi)的空氣，而裝置C中產(chǎn)生的CO2中會混入HCl雜質(zhì)，用裝置A中的飽和NaHCO3溶液除去，用裝置B檢驗CO2是否充滿整個實驗裝置，故上述裝置依次連接的合理順序為e→a→b→f→g→c。第29講非金屬及其化合物拓展創(chuàng)新[復習目標]1.了解第ⅥA族元素硒、碲的性質(zhì)及應用。2.了解第ⅤA族元素磷、砷的性質(zhì)及應用?？键c一氧族元素——硒、碲1．氧族元素概述(1)主要包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)，價層電子排布為ns2np4。(2)硫、硒、碲與大多數(shù)金屬元素形成共價化合物。硒、碲在自然界無單質(zhì)存在，常存在于重金屬硫化物礦中。少量硒對人體新陳代謝起調(diào)節(jié)作用，過量則有毒；有光電性質(zhì)，用于電影傳真和制造光電管。2．硒及其化合物的性質(zhì)(1)單質(zhì)硒及其氫化物在空氣中燃燒可得到SeO2。(2)SeO2的氧化性比SO2強，屬于中等強度的氧化劑，可氧化H2S、NH3等，化學方程式分別為SeO2＋2H2S=Se＋2S＋2H2O、3SeO2＋4NH3=3Se＋2N2＋6H2O。(3)亞硒酸可作氧化劑，能氧化SO2，反應為H2SeO3＋2SO2＋H2O=2H2SO4＋Se↓，但遇到強氧化劑時表現(xiàn)還原性，可被氧化成硒酸，反應為H2SeO3＋Cl2＋H2O=H2SeO4＋2HCl。3．碲及其化合物的性質(zhì)(1)碲在空氣或純氧中燃燒生成TeO2。(2)TeO2是不揮發(fā)的白色固體，微溶于水，可溶于強酸、強堿，如TeO2＋2NaOH=Na2TeO3＋H2O。(3)H2TeO3具有氧化性和還原性，如H2TeO3＋2SO2＋H2O=2H2SO4＋Te，H2TeO3＋Cl2＋H2O=H2TeO4＋2HCl。1．硒(34Se)元素及其化合物與人體健康、工業(yè)生產(chǎn)密切相關。某科研小組以陽極泥(主要成分是Se，含有CuSe、Ag2Se等雜質(zhì))為原料，提煉硒的流程如下：請回答下列問題：(1)基態(tài)硒原子的價層電子排布式為________，與硒同主族相鄰元素是________(填元素名稱)。(2)已知濾液A中主要成分是Na2SeO3，可用于治療克山病，則Na2SeO3的化學名稱為________；濾液C中主要成分是Na2Se，則Na2Se的電子式為________。(3)上述流程圖中的括號內(nèi)，按操作先后順序依次填寫的內(nèi)容是________、________。(4)寫出高溫下用焦炭還原固體B的化學方程式：_____________________________________。(5)濾液C中析出硒的離子方程式為________________________。答案(1)4s24p4硫、碲(2)亞硒酸鈉(3)粉碎過濾(4)Na2SeO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Na2Se＋4CO↑(5)2Se2－＋O2＋2CO2=2Se↓＋2COeq\o\al(2－,3)(或2Se2－＋O2＋4CO2＋2H2O=2Se↓＋4HCOeq\o\al(－,3))2．(2023·長沙一中高三段考)碲及其化合物具有許多優(yōu)良性能，被廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等工業(yè)領域。工業(yè)上用銅陽極泥(主要成分除含Cu2Te、TeO2外，還有少量Ag和Au)經(jīng)如下工藝流程得到粗碲。已知：TeO2是兩性氧化物，TeOSO4為正鹽。(1)已知此工藝中“加壓硫酸浸出”過程中會發(fā)生以下化學反應：Cu2Te＋2O2=2CuO＋TeO2；TeO2＋H2SO4=TeOSO4＋H2O?！昂诮鲆骸钡娜苜|(zhì)成分除了TeOSO4外，主要是__________(填化學式)。(2)操作Ⅰ的分離方法是__________________；從浸出渣中分離出Au的方法是____________________________________________________________________________________________。(3)“電解沉積除銅”目的是除去溶液中的Cu2＋，電解初級階段陰極的主要電極反應是______________。(4)向“含碲硫酸銅母液”中通入SO2并加入NaCl反應一段時間后，Te(Ⅳ)濃度從6.72g·L－1下降到0.10g·L－1，在一定條件下，碲沉淀率與還原時間、溫度的變化曲線分別如圖1、圖2所示：①由圖可知，最適宜的溫度和還原時間分別為________________。②圖2中80℃后，升高溫度，碲沉淀率幾乎不再升高，甚至有下降趨勢?？赡艿脑蚴莀_______________。③生成粗碲的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)CuSO4(2)過濾加稀硝酸充分反應，過濾、洗滌、干燥(3)Cu2＋＋2e－=Cu(4)①80℃，2.0h②SO2的溶解度隨著溫度的升高而降低，SO2濃度降低，粗碲的產(chǎn)率會降低③TeO2＋＋2SO2＋3H2O=Te↓＋2SOeq\o\al(2－,4)＋6H＋考點二氮族元素——磷、砷1．氮族元素概述(1)主要包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)。(2)主要化合價：－3、0、＋3、＋5(其中N還有＋1、＋2、＋4等價態(tài))。(3)元素性質(zhì)①能形成氫化物RH3，最高價氧化物對應的水化物為HRO3或H3RO4。②隨核電荷數(shù)增大，非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強。砷雖是非金屬，卻已表現(xiàn)出某些金屬性，而銻、鉍明顯表現(xiàn)出金屬性。(4)化合物的性質(zhì)①NH3、PH3、AsH3穩(wěn)定性依次減弱，還原性依次增強。②酸性：H3BiO4<H3SbO4<H3PO4<HNO3。2．磷及其化合物(1)磷的常見同素異形體常見的同素異形體有兩種：①白磷(分子晶體，分子式為P4)，在空氣中容易自燃，易溶于CS2；②紅磷。(2)磷的化學性質(zhì)①在空氣中燃燒：4P＋5O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2P2O5(產(chǎn)生大量白煙)。②P2O5是酸性氧化物，P2O5＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))2H3PO4。P2O5常用作干燥劑，H3PO4是穩(wěn)定的非氧化性酸，具有酸的通性。偏磷酸(HPO3)不穩(wěn)定，易水解為H3PO4。③在氯氣中燃燒：2P＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2PCl3(液態(tài))；PCl3＋Cl2PCl5(固態(tài))。現(xiàn)象：產(chǎn)生大量的白色煙霧。(3)磷的氫化物(PH3)磷的氫化物PH3(磷化氫)又稱為膦，膦分子與氨分子的結(jié)構(gòu)相似，也呈三角錐形。膦是一種較強的還原劑，穩(wěn)定性較差，在水中的溶解度很小。(4)磷的含氧酸含氧酸能電離的氫離子通常是羥基上的氫。磷的含氧酸如下表：名稱磷酸亞磷酸偏磷酸次磷酸多磷酸化學式H3PO4H3PO3HPO3H3PO2Hn＋2PnO3n＋1結(jié)構(gòu)酸性三元中強酸二元弱酸一元弱酸一元弱酸－聚酸結(jié)構(gòu)式的推導nH3PO4→Hn＋2PnO3n＋1＋(n－1)H2O(類似有機的縮聚反應)。3．砷及其化合物(1)砷的常見同素異形體單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷三種同素異形體的形式存在。(2)砷的氫化物(AsH3)砷與氫氣結(jié)合生成有劇毒的砷化氫(AsH3)，砷化氫相當不穩(wěn)定，加熱時分解為單質(zhì)砷，砷化氫還是一種很強的還原劑。(3)砷的氧化物砷有兩種氧化物，三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷，俗稱砒霜，有劇毒，無臭無味，外觀為白色霜狀粉末，故稱砒霜。(4)砷的含氧酸①亞砷酸為三元弱酸，其結(jié)構(gòu)式為，具有較強的還原性。②砷酸為三元弱酸，其結(jié)構(gòu)式為，砷酸具有弱氧化性，可與I－發(fā)生氧化還原反應：H3AsO4＋2KI＋H2SO4=H3AsO3＋K2SO4＋H2O＋I2。1．磷元素有白磷、紅磷、黑磷等常見的單質(zhì)，其中黑磷晶體是一種比石墨烯更優(yōu)秀的新型材料，其晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，如圖所示。下列有關說法錯誤的是()A．黑磷中磷原子采取sp2雜化B．白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體C．黑磷能導電，黑磷屬于混合型晶體D．白磷是非極性分子，白磷難溶于水、易溶于CS2答案A解析由圖可知，黑磷中磷原子形成3個共價鍵，且存在1個孤電子對，采取sp3雜化，A錯誤；同素異形體是同種元素組成的不同單質(zhì)，白磷、紅磷、黑磷互為同素異形體，B正確；黑磷晶體有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，能導電，屬于混合型晶體，C正確；白磷分子為四面體結(jié)構(gòu)，是非極性分子，根據(jù)相似相溶原理可知，白磷難溶于水、易溶于CS2，D正確。2．次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品，有強還原性，可冶煉金屬。已知：①2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O=3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑，②H3PO2＋NaOH(足量)=NaH2PO2＋H2O。下列推斷錯誤的是()A．NaH2PO2是正鹽B．H3PO2具有強還原性，可使重金屬離子變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)C．H3PO2電離方程式：H3PO2H＋＋H2POeq\o\al(－,2)D．每消耗2molP4，反應①中轉(zhuǎn)移12mol電子答案D解析根據(jù)反應②可知H3PO2與足量NaOH反應生成NaH2PO2，故NaH2PO2為正鹽，A正確；根據(jù)反應①可知，每消耗2molP4，生成2molPH3，轉(zhuǎn)移6mol電子，D錯誤。3．[2019·全國卷Ⅲ，35(5)]NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示：這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為____________________________________________(用n代表P原子數(shù))。答案(PnO3n＋1)(n＋2)－解析由三磷酸根離子的結(jié)構(gòu)可知，中間P原子連接的4個O原子中，2個O原子完全屬于該P原子，另外2個O原子分別屬于另外2個P原子，故屬于該P原子的O原子數(shù)為2＋2×eq\f(1,2)＝3，屬于左、右兩邊的2個P原子的O原子數(shù)為3×2＋eq\f(1,2)×2＝7，故若這類磷酸根離子中含n個P原子，則O原子個數(shù)為3n＋1，又O元素的化合價為－2，P元素的化合價為＋5，故該離子所帶電荷為－2×(3n＋1)＋5n＝－n－2，這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(PnO3n＋1)(n＋2)－。4．(1)中國自古有“信口雌黃”“雄黃入藥”之說。雄黃(As4S4)和雌黃(As2S3)都是自然界中常見的砷化物，早期都曾用作繪畫顏料，因都有抗病毒療效也用來入藥。一定條件下，雌黃和雄黃的轉(zhuǎn)化關系如圖所示。①砷元素有＋2、＋3、＋5等常見價態(tài)。雌黃和雄黃中S元素的價態(tài)相同，其價態(tài)是________。Ⅰ中發(fā)生的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。②Ⅱ中，雄黃在空氣中加熱至300℃會產(chǎn)生兩種物質(zhì)，若4.28gAs4S4反應轉(zhuǎn)移0.28mole－，則a為__________________(填化學式)，砒霜(As2O3)可用雙氧水將其氧化成H3AsO4而除去，該反應的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)AsH3是一種很強的還原劑，室溫下，0.4molAsH3氣體在空氣中自燃，氧化產(chǎn)物為As2O3固體，放出bkJ熱量，AsH3自燃的熱化學方程式是____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①－24H＋＋2Sn2＋＋2As2S3=2H2S↑＋2Sn4＋＋As4S4②SO2As2O3＋2H2O2＋H2O=2H3AsO4(2)2AsH3(g)＋3O2(g)=As2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－5bkJ·mol－1解析(1)②若4.28g(即0.01mol)As4S4反應轉(zhuǎn)移0.28mole－，則1mol雄黃失去28mol電子，其中As元素失去4mol電子，所以1molS元素失去6mol電子，其化合價從－2價升高到＋4價，則a為SO2。課時精練1．菜譜中記載：河蝦不宜與西紅柿同食。主要原因是河蝦中含有＋5價砷，西紅柿中含有比較多的維生素C，兩者同食時會生成有毒的＋3價砷。下列說法正確的是()A．在該反應中維生素C作氧化劑B．由上述信息可推知砒霜(As2O3)有毒C．因為河蝦中含有砷元素，所以不能食用D．上述反應中河蝦中的＋5價砷被氧化答案B解析該反應中＋5價As被還原為＋3價，說明維生素C具有還原性，作還原劑，A、D錯誤；砒霜(As2O3)中As元素為＋3價，所以有毒，B正確；＋5價砷無毒，所以河蝦可以食用，C錯誤。2．碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥(含有質(zhì)量分數(shù)為8%的TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下(已知TeO2微溶于水，易溶于強酸和強堿)，下列有關說法不正確的是()A．將陽極泥研磨、反應適當加熱都有利于提高“堿浸”的速率和效率B．“堿浸”時發(fā)生主要反應的離子方程式為TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2OC．“沉碲”時為使碲元素沉淀充分，應加入過量的硫酸D．若提取過程碲元素的回收率為90%，則處理1kg這種陽極泥最少需通入標準狀況下SO220.16L答案C解析由已知信息可知，TeO2微溶于水，易溶于強酸和強堿，與氫氧化鈉反應生成TeOeq\o\al(2－,3)的離子方程式為TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2O，故B正確；在沉碲的過程中，硫酸若過量，可×8%＝80g，碲元素的回收率為90%，則有80g×90%＝72g的TeO2被還原，根據(jù)關系式：TeO2～2SO2，V(SO2)＝eq\f(72g,160g·mol－1)×2×22.4L·mol－1＝20.16L，故D正確。3．純磷酸可通過市售85%磷酸溶液減壓蒸餾除水、結(jié)晶除雜得到。制備純磷酸的實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。已知：純磷酸熔點為42℃，磷酸純化過程需要嚴格控制溫度和水分，溫度低于21℃易形成雜質(zhì)2H3PO4·H2O(熔點為30℃)，高于100℃則發(fā)生分子間脫水生成焦磷酸等。下列說法錯誤的是()A．裝置m不能用球形冷凝管代替B．實驗選用水浴加熱的目的包括使溶液受熱均勻C．磷酸過濾時需要控制溫度低于20℃D．磷酸中少量的水極難除去的原因是磷酸與水形成分子間氫鍵答案C解析直形冷凝管一般用于冷凝收集；球形冷凝管一般用于冷凝回流，裝置m用于產(chǎn)物的冷凝收集，不能用球形冷凝管代替，A正確；水浴加熱可避免直接加熱造成的局部過度劇烈，并能最大限度保證溫度低于100℃，避免磷酸分子間脫水生成焦磷酸等，B正確；過濾時應控制溫度為30～42℃，使磷酸以晶體形式存在，而雜質(zhì)2H3PO4·H2O為液態(tài)，從而通過過濾除去雜質(zhì)，C錯誤；磷酸的結(jié)構(gòu)簡式為，其中的羥基可以與水分子形成氫鍵，從而提高除水難度，D正確。4．一種處理強酸性高濃度砷(AsOeq\o\al(3－,4))、Cu2＋廢液并回收As2O3和海綿銅等的工藝流程如圖：下列說法正確的是()A．試劑X可以是FeOB．加入NaHSO3發(fā)生反應后溶液的酸性增強C．加入H2O2的主要目的是將過量NaHSO3氧化成Na2SO4D．達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4答案D解析置換出海綿銅的試劑X為Fe，故A錯誤；加入亞硫酸氫鈉，反應的離子方程式為AsOeq\o\al(3－,4)＋HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋=SOeq\o\al(2－,4)＋HAsO2↓＋H2O，反應后溶液的酸性減弱，故B錯誤；加入H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，通過調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去，故C錯誤；流程中鈉離子和生成的硫酸根離子沒從體系中分離出去，故達標廢液中含有的溶質(zhì)主要為Na2SO4，故D正確。5．硒是人體必需微量元素之一，含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。粗硒經(jīng)過下列流程可獲得亞硒酸鈉(Na2SeO3)。請回答下列問題：(1)硒與硫是同主族的相鄰元素，Na2SeO3中硒的化合價為______，硒元素在周期表中的位置為______。(2)已知在氧化器中粗硒轉(zhuǎn)化為SeO2，則攪拌槽中發(fā)生主要反應的離子方程式為__________________________________________________________________________________________。(3)由濾液獲取Na2SeO3·5H2O晶體的操作為______、過濾、洗滌。Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時，須在真空箱中進行，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)吸入人體內(nèi)的O2有2%轉(zhuǎn)化為氧化性極強的“活性氧(Oeq\o\al(－,2))”，它能加速人體衰老，被稱為“生命殺手”。服用亞硒酸鈉(Na2SeO3)能消除人體內(nèi)的活性氧(Oeq\o\al(－,2))。由此判斷下列說法正確的是________(填字母)。A．活性氧發(fā)生氧化反應B．Na2SeO3具有氧化性C．Na2SeO3在反應中作還原劑D．活性氧化合價升高(5)硒酸(H2SeO4)是中強酸，水溶液中的電離方程式為H2SeO4=H＋＋HSeOeq\o\al(－,4)，HSeOeq\o\al(－,4)H＋＋SeOeq\o\al(2－,4)。25℃時，1mol·L－1的H2SeO4溶液中，HSeOeq\o\al(－,4)的電離度為α，則其電離常數(shù)K＝__________(用含α的計算式表示，忽略水的電離)。答案(1)＋4第四周期第ⅥA族(2)SeO2＋2OH－=SeOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶防止Na2SeO3被空氣中的氧氣氧化(4)C(5)eq\f(α1＋α,1－α)解析(3)由Na2SeO3溶液得到Na2SeO3·5H2O晶體，操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌；Na2SeO3·5H2O中硒的化合價為＋4價，具有還原性，因此Na2SeO3·5H2O脫水制取Na2SeO3時在真空箱中進行，可以防止被空氣中的O2氧化。(4)因為“活性氧”氧化性極強，作氧化劑，發(fā)生還原反應，化合價降低，A、D錯誤；Na2SeO3能消除人體內(nèi)的活性氧(Oeq\o\al(－,2))，Na2SeO3作還原劑，具有還原性，B錯誤，C正確。(5)H2SeO4的第一步電離完全電離，第二步不完全電離，1mol·L－1的H2SeO4溶液中，HSeOeq\o\al(－,4)的電離度為α，則平衡時c(HSeOeq\o\al(－,4))＝1－α，c(H＋)＝1＋α，c(SeOeq\o\al(2－,4))＝α，所以平衡常數(shù)K＝eq\f(cH＋·cSeO\o\al(2－,4),cHSeO\o\al(－,4))＝eq\f(α1＋α,1－α)。6．(2023·杭州學軍中學高三模擬)三氯氧磷(POCl3)是一種化工原料，可用于制取有機磷農(nóng)藥、長效磺胺藥物等，還可用作染料中間體、有機合成的氯化劑和催化劑、阻燃劑等。利用O2和PCl3為原料可制備三氯氧磷，其制備裝置如圖所示(夾持裝置略去)：已知PCl3和POCl3的性質(zhì)如表：熔點/℃沸點/℃其他物理或化學性質(zhì)PCl3－112.076.0PCl3和POCl3互溶，均為無色液體，遇水均劇烈水解，發(fā)生復分解反應生成磷的含氧酸和HClPOCl31.25106.0回答下列問題：(1)儀器乙的名稱是____________，進水口為____________(填“a”或“b”)。(2)裝置B中長頸漏斗的作用是____________。(3)干燥管中堿石灰的作用是________________________。(4)裝置C中發(fā)生反應的化學方程式：________________________，用溫度計控制溫度在60～65℃，溫度不宜過高也不宜過低的原因是________________________。(5)通過佛爾哈德法可以測定三氯氧磷產(chǎn)品中Cl元素含量，實驗步驟如下：Ⅰ.取ag產(chǎn)品于錐形瓶中，加入足量NaOH溶液待完全水解后加稀硝酸至溶液呈酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.1000mol·L－1AgNO3溶液20.00mL，使Cl－完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2mL硝基苯，用力搖動，使沉淀表面被有機物覆蓋。Ⅳ.加入指示劑，用cmol·L－1NH4SCN溶液滴定過量Ag＋至終點，記錄所用體積為VmL。已知：Ksp(AgCl)＝1.77×10－10，Ksp(AgSCN)＝1.03×10－12。①滴定選用的指示劑是____________(填字母)。a．FeCl2 b．NH4Fe(SO4)2c．淀粉 d．甲基橙②實驗過程中加入硝基苯的目的是________________________。③所測Cl元素含量為____________________________________(列出表達式)。答案(1)球形冷凝管a(2)平衡氣壓(或與大氣相通，保持裝置壓強恒定或防止裝置內(nèi)壓強過大)(3)防止空氣中的水蒸氣進入裝置C導致產(chǎn)物水解(4)2PCl3＋O2eq\o(=,\s\up7(60～65℃))2POCl3溫度低，反應速率慢，溫度高，原料易揮發(fā)，利用率低(5)①b②使生成的沉淀被硝基苯覆蓋，防止AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN③eq\f(35.5×2.0－cV×10－3,a)×100%解析(5)用cmol·L－1NH4SCN溶液滴定過量的銀離子至終點，當?shù)味ㄟ_到終點時，NH4SCN稍過量一點，加入NH4Fe(SO4)2作指示劑，鐵離子與硫氰酸根離子反應使溶液變紅，故選b；加入硝基苯可將生成的氯化銀沉淀與溶液隔開，如果不加硝基苯，根據(jù)Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN)，可知在水溶液中部分氯化銀可以轉(zhuǎn)化為AgSCN，使得實驗中生成的AgSCN偏多，測定結(jié)果將偏小；n(Cl)＝0.1000mol·L－1×20.00×10－3L－cV×10－3mol＝(2.0－cV)×10－3mol，則m(Cl)＝35.5×(2.0－cV)×10－3g，所測Cl元素含量為eq\f(35.5×2.0－cV×10－3,a)×100%。7．NaSbF6(六氟銻酸鈉)是光化學反應的催化劑。我國科學家開發(fā)一種以銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3，還含少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)為原料制備NaSbF6的工藝流程如圖所示。已知：①Sb的氧化物及氫氧化物的性質(zhì)與Al的類似，Sb2S3溶于NaOH濃溶液；②NaSbO3·3H2O難溶于水，NaSbF6易溶于水；③常溫下，Ksp(CuS)＝6.0×10－36。回答下列問題：(1)NaSbF6的組成元素中第一電離能最大的是______(填元素符號)。(2)“堿浸”前，先將銻礦粉碎過篩的目的是____________________。(3)“除雜”時生成CuS的化學方程式為____________________________，“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2－)＝1×10－6mol·L－1，此時溶液中c(Cu2＋)＝______mol·L－1。(4)“轉(zhuǎn)化”中H2O2與NaSbO2溶液發(fā)生反應，該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________；分離出NaSbO3·3H2O的操作是______________(填名稱)；“轉(zhuǎn)化”時適當加熱可提高反應速率，但是溫度過高，轉(zhuǎn)化效率降低，其主要原因是_________________。(5)“氟化”中加入氫氟酸，“氟化”不能使用陶瓷容器，其主要原因是________________。答案(1)F(2)增大固體和液體接觸面積(3)Na2S＋CuSO4=CuS↓＋Na2SO46.0×10－30(4)1∶1過濾溫度過高，雙氧水分解加快，反應物濃度降低(5)陶瓷的主要成分是硅酸鹽，HF與硅酸鹽反應解析銻礦(主要含Sb2O3、Sb2S3，還含有少量Sb2O5、Fe2O3、CuO等)加NaOH濃溶液、Na2S2O3溶液進行堿浸、還原，過濾除去不溶的Fe2O3、CuO，Sb2O3、Sb2S3與NaOH溶液反應最終轉(zhuǎn)化為NaSbO2、Na2S，Sb2O5、NaOH溶液與Na2S2O3溶液反應生成NaSbO2、Na2SO4；含NaSbO2、Na2S的溶液加硫酸銅將硫離子轉(zhuǎn)化為CuS，將過量的氫氧根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅除去，得到主要溶質(zhì)為NaSbO2的溶液，NaSbO2溶液加過氧化氫、濃NaOH轉(zhuǎn)化得到NaSbO3·3H2O，再用HF進行氟化得到NaSbF6。(3)“除雜”時Na2S和CuSO4反應生成CuS沉淀，化學方程式為Na2S＋CuSO4===CuS↓＋Na2SO4，“除雜”結(jié)束后溶液中c(S2－)＝1×10－6mol·L－1，此時溶液中c(Cu2＋)＝eq\f(6.0×10－36,1.0×10－6)mol·L－1＝6.0×10－30mol·L－1。第30講陌生過渡金屬及其化合物的制備流程分析[復習目標]1.了解?？歼^渡金屬及其重要化合物。2.能依據(jù)信息及化合價解答陌生過渡金屬及其化合物制備流程中的有關問題。1．過渡金屬——多變價(1)高價態(tài)金屬通常形成含氧酸根離子的鹽，具有較強的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能將濃鹽酸氧化成Cl2。(2)在空氣中灼燒一些不穩(wěn)定的低價金屬的化合物，在分解的同時可能被氧化：MnOOHeq\o(→,\s\up7(空氣中灼燒))MnO2；Fe(OH)2eq\o(→,\s\up7(空氣中加熱))Fe2O3；CoC2O4eq\o(→,\s\up7(空氣中灼燒))Co3O4。(3)低價金屬的氫氧化物，為難溶性的弱堿，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。(4)低價硫化物，通常為有色難溶物，如HgS(黑或紅)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黃)。工業(yè)生產(chǎn)中，常通過轉(zhuǎn)化價態(tài)、調(diào)節(jié)pH將過渡金屬生成氫氧化物沉淀或生成難溶硫化物分離除去。2．過渡金屬易形成配合物(1)金屬離子常易水解，其水合離子通常顯色，如Cu2＋(aq，藍)、Fe2＋(aq，淺綠)、Fe3＋(aq，黃)、Cr3＋(aq，綠)。(2)容易形成配合物的中心離子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。(3)向一些鹽溶液中滴加氨水，先生成難溶性堿，繼續(xù)滴加，生成含氨配合物，如CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]eq\o(→,\s\up7(＋氨水))Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)]eq\o(→,\s\up7(＋氨水))[Cu(NH3)4]2＋{或[Ag(NH3)2]＋}。3．鋅及其化合物的轉(zhuǎn)化①Zn(OH)2＋2OH－=[Zn(OH)4]2－，②Zn(OH)2＋2H＋=Zn2＋＋2H2O，③ZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2O，④ZnO＋2OH－＋H2O=[Zn(OH)4]2－。4．鉻的重要化合物(1)Cr2O3和Cr(OH)3顯兩性，其轉(zhuǎn)化關系如下：Cr3＋eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))Cr(OH)3eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))[Cr(OH)4]－。反應的離子方程式：①Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓；②Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－=[Cr(OH)4]－；③[Cr(OH)4]－＋H＋=Cr(OH)3↓＋H2O；④Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋=Cr3＋＋4H2O。(2)鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)存在下列平衡：2CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙紅色)＋H2O。5．釩的重要化合物(1)五氧化二釩既能溶于強堿，又能溶于強酸，如：V2O5＋6NaOH=2Na3VO4＋3H2O；V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。(2)VO2＋、VOeq\o\al(＋,2)：在酸性介質(zhì)中，VOeq\o\al(＋,2)具有強氧化性，如：VOeq\o\al(＋,2)＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O，2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。6．鈷的配合物(1)Co(Ⅱ)與H2O、Cl－配合的平衡轉(zhuǎn)化[Co(H2O)6]2＋eq\o(,\s\up7(Cl－),\s\do5(H2O))[CoCl4]2－粉紅色藍色(2)Co(Ⅱ)的配合物具有較強的還原性Co2＋＋6NH3→[Co(NH3)6]2＋eq\o(→,\s\up7(O2))[Co(NH3)6]3＋1．(2023·湖南衡陽校聯(lián)考三模)鋅是一種淺灰色的過渡金屬。在現(xiàn)代工業(yè)中，是電池制造中不可替代且相當重要的金屬，以菱鋅礦(主要成分為ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)制備鋅單質(zhì)的流程如圖所示：下列說法錯誤的是()A．SOeq\o\al(2－,4)的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形B．濾渣的主要成分為SiO2和H2SiO3C．“沉淀”步驟中，消耗CO2的物質(zhì)的量與消耗Na2[Zn(OH)4]的物質(zhì)的量之比為1∶1D．“熱還原”過程發(fā)生了置換反應答案C解析菱鋅礦(主要成分為ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)與硫酸反應生成硫酸鋅、硅酸、硫酸鈉，二氧化硅不與硫酸反應，過濾，向濾液中加入過量氫氧化鈉溶液，向溶液中通入二氧化碳得到氫氧化鋅，過濾，將氫氧化鋅煅燒得到氧化鋅，再用過量焦炭還原得到鋅?！俺恋怼睍rCO2會先與未反應完的NaOH反應，因此消耗的二氧化碳量比Na2[Zn(OH)4]多，故C錯誤；ZnO＋Ceq\o(=,\s\up7(△))Zn＋CO↑是置換反應，故D正確。2．(2024·長沙模擬)以黃鐵礦(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和軟錳礦(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)為原料制備MnSO4·H2O的工藝流程如圖。下列說法正確的是()A．酸浸和沉錳操作均應在較高溫度下進行B．濾渣1的成分中含有S和SiO2C．調(diào)pH的目的只為除去溶液中的Fe3＋D．沉錳操作中主要反應的離子方程式是2HCOeq\o\al(－,3)＋Mn2＋=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O答案B解析酸浸時采用高溫可以使反應速率加快，而沉錳時如果溫度過高，氨水和NH4HCO3受熱分解，MnCO3溶解度增大，導致沉錳效率降低，因此應該在低溫下進行沉錳，A錯誤；SiO2、生成的S均不溶于稀硫酸，因此用稀硫酸溶解后的濾渣1的成分中含有S和SiO2，B正確；調(diào)pH的目的是使溶液中的Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，從而達到除去Fe3＋、Al3＋的目的，C錯誤；沉錳操作中加入NH3·H2O和NH4HCO3，反應的離子方程式為2HCOeq\o\al(－,3)＋Mn2＋＋2NH3·H2O=MnCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2H2O，D錯誤。3．釩元素在酸性溶液中有多種存在形式，其中VO2＋為藍色，VOeq\o\al(＋,2)為淡黃色，VOeq\o\al(＋,2)具有較強的氧化性，F(xiàn)e2＋、SOeq\o\al(2－,3)等能把VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋。向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液顏色由藍色變?yōu)榈S色。下列說法不正確的是()A．在酸性溶液中氧化性：MnOeq\o\al(－,4)>VOeq\o\al(＋,2)B．FeI2溶液與足量酸性(VO2)2SO4溶液發(fā)生反應的離子方程式：Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋=Fe3＋＋VO2＋＋H2OC．向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液反應的化學方程式為10VOSO4＋2H2O＋2KMnO4=5(VO2)2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4＋K2SO4D．向含1molVOeq\o\al(＋,2)的酸性溶液中滴加1.25molFeSO4的溶液完全反應，轉(zhuǎn)移電子為1mol答案B解析向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液顏色由藍色變?yōu)榈S色，說明MnOeq\o\al(－,4)將VO2＋氧化為VOeq\o\al(＋,2)，從而得出氧化性：MnOeq\o\al(－,4)>VOeq\o\al(＋,2)，故A正確；碘離子的還原性強于亞鐵離子且加入足量酸性(VO2)2SO4溶液，碘離子應參與氧化還原反應，故B錯誤；向含1molVOeq\o\al(＋,2)的酸性溶液中滴加含1.25molFe2＋的溶液發(fā)生反應：Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋=Fe3＋＋VO2＋＋H2O，則VOeq\o\al(＋,2)的量不足，所以轉(zhuǎn)移電子為1mol，故D正確。4．[2019·全國卷Ⅲ，26(1)(2)(3)(4)(5)]高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：相關金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應的化學方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調(diào)節(jié)為________～6之間。(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是________。(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)SiO2(或不溶性硅酸鹽)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F－與H＋結(jié)合生成弱電解HF，導致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移動解析(1)硫化錳礦中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸鹽形式存在，則“濾渣1”的主要成分為S和SiO2(或不溶性硅酸鹽)。結(jié)合“濾渣1”中含S，可知“溶浸”時MnO2與MnS在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成MnSO4和S，根據(jù)化合價升降法可配平該反應。5．(2023·江西新余統(tǒng)考二模)鉻(Cr)廣泛應用于冶金、化工、航天等領域。工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成分為FeCr2O4，含有少量Al2O3)為原料制備金屬鉻的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)為提高焙燒效率，可以采取的措施為____________________________________________。(2)亞鉻酸亞鐵(FeCr2O4)中Cr的化合價為________，“焙燒”中FeCr2O4反應的化學方程式為_____________________________________________________________________________。(3)“酸化”中反應的離子方程式為________，已知：“酸化”后溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝1.6×10－3mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝2×10－8mol·L－1。則該溫度下該反應的平衡常數(shù)為______。(4)“沉鋁”需控制pH＝6～10的原因為____________________________________________。(5)以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，用電化學法制備重鉻酸鉀的實驗裝置如圖。測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質(zhì)的量之比(eq\f(nK,nCr))為a，則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為______。答案(1)將礦石粉碎或增大空氣的量等(任選一條)(2)＋34FeCr2O4＋7O2＋8Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2(3)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O4×1014(4)pH高于10時，AlOeq\o\al(－,2)不能完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，pH低于6時，氫氧化鋁會繼續(xù)溶解轉(zhuǎn)化為鋁離子，故需控制pH在6～10的范圍，讓AlOeq\o\al(－,2)中鋁以氫氧化鋁形式存在而過濾除去(5)2－a解析(3)酸化時發(fā)生的反應為鉻酸鈉溶液與稀硫酸反應生成重鉻酸鈉和硫酸鈉，反應的離子方程式為2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O；由題給數(shù)據(jù)可知，該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(1.6×10－3,2×10－82×0.12)＝4×1014。(5)起始時eq\f(nK,nCr)＝a，設K2CrO4為1mol，反應過程中有xmolK2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，則陽極區(qū)剩余的K2CrO4為(1－x)mol，對應的nK＝2(1－x)mol，nCr＝(1－x)mol，生成的K2Cr2O7為eq\