2023屆高考化學魯科版一輪復習學案-第四章第6課時　無機物轉(zhuǎn)化與推斷　常見氣體制備裝置的研究

第6課時無機物轉(zhuǎn)化與推斷常見氣體制備裝置的研究1.了解典型無機物的轉(zhuǎn)化關系,進一步掌握其性質(zhì)和應用。2.了解常見氣體制備原理、發(fā)生裝置、凈化和收集裝置等。3.能根據(jù)氣體的性質(zhì)及制備原理設計實驗流程,創(chuàng)新實驗方案。無機物轉(zhuǎn)化與推斷1.部分特殊類型的反應(1)化合物+單質(zhì)化合物+化合物Cl2+H2OHCl+HClO2H2S+3O22SO2+2H2O4NH3+5O24NO+6H2OCH4+2O2CO2+2H2O(2)化合物+化合物化合物+單質(zhì)4NH3+6NO5N2+6H2O2H2S+SO23S↓+2H2O2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑NaH+H2ONaOH+H2↑2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2CO+H2O(g)CO2+H2CO+CuOCu+CO23CO+Fe2O32Fe+3CO2(3)高溫下的反應3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22Al+Fe2O32Fe+Al2O3C+H2O(g)CO+H2CaCO3CaO+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑2C+SiO2Si+2CO↑4NH3+5O24NO+6H2O2.常見置換反應金屬置換金屬Fe+Cu2+Cu+Fe2+2Al+Fe2O32Fe+Al2O3金屬置換非金屬2Na+2H2O2NaOH+H2↑Zn+2H+Zn2++H2↑2Mg+CO22MgO+C3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2非金屬置換非金屬2F2+2H2O4HF+O2Cl2+H2S2HCl+S↓Cl2+2HBr2HCl+Br2Cl2+2HI2HCl+I22C+SiO2Si+2CO↑C+H2O(g)CO+H23Cl2+2NH3N2+6HClSi+4HFSiF4↑+2H2↑非金屬置換金屬H2+CuOCu+H2OC+2CuO2Cu+CO2↑3.特殊的轉(zhuǎn)化關系(1)直線型轉(zhuǎn)化關系ABC①X為O2NaNa2ONa2O2N2NONO2或NH3NONO2SSO2SO3或H2SSO2SO3CCOCO2或CH4COCO2②X為CO2NaOHNa2CO3NaHCO3③X為強酸(如HCl)AlO2-Al(OH)3AlCO32-HCO3-④X為強堿(如NaOH)Al3+Al(OH)3AlO⑤X為FeCl2FeCl3FeCl2⑥X為CO2CO2CO(2)交叉型轉(zhuǎn)化關系(3)三角型轉(zhuǎn)化關系4.常見的氣體(1)常見氣體單質(zhì):H2、N2、O2、Cl2、F2。(2)有顏色的氣體:Cl2(黃綠色)、溴蒸氣(紅棕色)、NO2(紅棕色)、F2(淺黃綠色)。(3)易液化的氣體:NH3、Cl2、SO2。(4)有毒的氣體(制備時需在通風櫥內(nèi)進行):F2、O3、HF、Cl2、H2S、SO2、CO、NO(NO、CO均能使血紅蛋白失去攜氧能力)、NO2。(5)極易溶于水的氣體:NH3、HCl、HBr;易溶于水的氣體:NO2、SO2;能溶于水的氣體:CO2、Cl2。(6)具有漂白性的氣體:Cl2(潮濕)、O3、SO2。(7)能使石蕊溶液先變紅后褪色的氣體:Cl2。(8)能使品紅溶液褪色的氣體:SO2(加熱時又恢復紅色)、Cl2(加熱紅色不恢復,加入AgNO3溶液出現(xiàn)白色沉淀)。(9)能使無水硫酸銅變藍的氣體:水蒸氣。(10)能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{的氣體:Cl2、Br2、NO2、O3。(11)不能用濃硫酸干燥的氣體:NH3、H2S、HBr、HI。(12)不能用無水CaCl2干燥的氣體:NH3(原因為生成CaCl2·8NH3)。1.(2022·安徽六安月考)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下均能實現(xiàn)的是(A)A.NH3NOHNO3B.NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)C.SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq)D.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)解析:NH3與O2反應生成NO,4NO+3O2+2H2O4HNO3,A正確;Cl2與Fe反應生成FeCl3,B錯誤;SiO2與H2O不反應,C錯誤;NaCl和CO2不反應,飽和NaCl溶液中通入NH3和CO2才有NaHCO3析出,D錯誤。2.白色固體混合物A含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的幾種,常溫常壓下進行如圖實驗。下列推斷不正確的是(C)A.無色溶液B的pH≥7B.白色固體F的主要成分是H2SiO3C.混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3D.在無色溶液B中加HNO3酸化,無沉淀;再滴加AgNO3,若有白色沉淀生成,說明混合物A中有KCl解析:混合物A加水溶解后得到固體C,固體C加過量硝酸后,得到白色固體F,由混合物A的成分可知,F的主要成分為H2SiO3,B項正確;藍色溶液E中存在Cu2+,故白色固體混合物A中存在CuSO4,無色氣體D為CO2,故白色固體混合物A中可能含有Na2CO3,與CuSO4反應生成CuCO3進入固體C,也可能含有CaCO3,C項錯誤;溶液B呈無色,說明CuSO4與Na2SiO3或Na2CO3反應生成CuSiO3或CuCO3沉淀進入固體C,同時生成Na2SO4,故無色溶液B中一定含有Na2SO4,可能存在KCl、Na2CO3、Na2SiO3,溶液的pH≥7,A項正確;無色溶液B經(jīng)HNO3酸化后,無沉淀,再加AgNO3有白色沉淀產(chǎn)生,說明A中有KCl,D項正確。3.已知某短周期元素甲是常見元素Mg、Al、C、N、Cl、S中的一種,其單質(zhì)A及其化合物能發(fā)生如圖所示的反應,除H外,A～K所有物質(zhì)中均含有甲元素;在本系列反應中,僅略去反應條件和反應中產(chǎn)生的水,其余產(chǎn)物均呈現(xiàn)在圖中;K可能與A～G中的物質(zhì)相同,也可能不同。根據(jù)上圖和敘述的要求,回答下列問題:(1)由ABC可知,元素甲除具有非金屬性外,還應具有的屬性是。

②可排除的元素有:(填元素符號,下同)。

(2)由DE可再排除元素。

(3)已知G與熱水的反應是復分解反應,請寫出其化學方程式:

。

(4)用兩個詞來描述F+BK的反應類型:、。

(5)若短周期元素乙的單質(zhì)及其化合物也能發(fā)生類似如圖所示的反應,但需在上圖中做一些補充才能完整并正確地表述。①乙元素是元素。

②反應F+BK是工業(yè)消除污染性尾氣的一個反應,請寫出反應的化學方程式:

。

解析:根據(jù)題意可知若A為S,與O2反應生成B,B為SO2,接著B被氧化生成C,C為SO3,C與水反應生成D,D為H2SO4,濃硫酸與銅反應生成E和B,可知E為硫酸銅,A能和Mg反應生成G,G為MgS,MgS水解生成H和F,可知H為氫氧化鎂,F為H2S,F與B反應生成K,可知K為S。若A為N2,與O2反應生成B,B為NO,接著B被氧化生成C,C為NO2,C與水反應生成D,D為HNO3,硝酸與銅反應生成E和B,可知E為硝酸銅,A能和Mg反應生成G,G為Mg3N2,Mg3N2水解生成H和F,可知H為氫氧化鎂,F為NH3,F與B反應生成K,可知K為N2。但由于圖中僅略去反應條件和反應中產(chǎn)生的水,其余產(chǎn)物均呈現(xiàn)在圖中,而二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮,根據(jù)分析可知甲元素為S元素。(1)由ABC可知,元素甲除具有非金屬性外,能逐級被氧化,應該具有變價;Mg、Al、Cl不能逐級被氧化,可排除。(2)由DE可知D為酸,濃硫酸、硝酸都可以與Cu反應,碳酸不行,故可再排除C。(3)G是MgS,與熱水的反應是復分解反應,反應的方程式為MgS+2H2OMg(OH)2↓+H2S↑。(4)F+BK為2H2S+SO23S+2H2O,此反應為氧化還原反應或者歸中反應。(5)①根據(jù)分析N元素也能發(fā)生類似的圖示反應。②反應F+BK是工業(yè)消除污染性尾氣的一個反應,反應的化學方程式為4NH3+6NO5N2+6H2O。答案:(1)有可變化合價(或有變價)Mg、Al、Cl(2)C(3)MgS+2H2OMg(OH)2↓+H2S↑(4)氧化還原反應歸中反應(5)①N②4NH3+6NO5N2+6H2O解無機轉(zhuǎn)化推斷題的四步驟一審審清題意,從題干→問題→框圖迅速瀏覽一遍,盡量在框圖中把相關信息表示出來二找找“題眼”,即找到解題的突破口?！邦}眼”主要有物質(zhì)的特殊顏色、特征反應現(xiàn)象、特殊反應條件、特征轉(zhuǎn)化關系、特征數(shù)據(jù)等三析從“題眼”出發(fā),聯(lián)系新信息及所學知識,大膽猜測,順藤摸瓜,應用正、逆向思維,橫向思維,縱向思維等多種思維方式進行綜合分析、推理,初步得出結論四驗驗證確認,將結果放入原題檢驗,完全符合才算正確常見氣體的制備、凈化、收集與尾氣處理1.常見氣體的發(fā)生裝置反應裝置類型反應裝置圖適用氣體操作注意事項固、固加熱型O2、NH3等①試管要干燥;②試管口略低于試管底;③加熱時先均勻加熱再固定加強熱固、液加熱型或液、液加熱型Cl2、HCl等①燒瓶加熱時要隔石棉網(wǎng);②反應物均為液體時,燒瓶內(nèi)要加碎瓷片(或沸石)固、液不加熱型或液、液不加熱型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用長頸漏斗時,要使漏斗下端插入液面以下;②使用分液漏斗既可以增強氣密性,又可控制液體流速;③啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體和液體反應,且氣體不溶于水2.常見氣體的除雜裝置(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。(2)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。(3)氣體干燥凈化裝置類型裝置常見試劑液態(tài)干燥劑濃硫酸(酸性、強氧化性)固態(tài)干燥劑無水氯化鈣(中性)固態(tài)干燥劑堿石灰(堿性)固體,加熱除雜試劑Cu、CuO、Mg等3.常見氣體的收集方法排水法收集難溶于水的氣體,如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等排液法收集難溶于所選溶液的氣體,如Cl2用排飽和食鹽水法收集向上排空氣法收集氣體密度比空氣的大且相差較大的氣體,如Cl2、CO2、NO2等向下排空氣法收集氣體密度比空氣的小的氣體,如CH4、H2、NH3等?？寂趴諝夥ㄊ占倪B接4.尾氣處理分析對有毒、有害的氣體必須用適當?shù)姆椒ㄓ枰晕栈螯c燃變?yōu)闊o毒、無害的氣體,再排放到空氣中。用水吸收NH3、HCl(注意防倒吸)用燒堿溶液吸收Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2用硫酸銅溶液或醋酸鉛溶液吸收H2S用點燃法除去CO、H2、CH4用收集法除去NO溶液或水吸收尾氣時防倒吸裝置5.常見氣體制備及其性質(zhì)探究的儀器連接示例(1)Cl2的實驗室制備系統(tǒng)如果制備FeCl3或AlCl3固體時,可將收集Cl2的裝置改為“硬質(zhì)玻璃管并加熱”,同時在尾氣處理裝置前加一個干燥裝置。(2)SO2的實驗室制備系統(tǒng)(3)NH3的實驗室制備系統(tǒng)6.常見裝置的創(chuàng)新設計(1)“固(液)+液氣體”裝置的創(chuàng)新圖A的改進優(yōu)點是能控制反應液的溫度。圖B的改進優(yōu)點是使蒸餾燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等,便于液體順利流下。(2)“固+液氣體”裝置的創(chuàng)新(3)“固+固氣體”裝置的創(chuàng)新改進的目的:用于加熱分解易熔化的固體物質(zhì),改進優(yōu)點是可有效防止固體熔化為液體后堵塞導管,如草酸晶體受熱分解制取CO2氣體。1.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),能完成相應實驗目的的是(B)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濃氨水堿石灰收集氨氣飽和NH4Cl溶液N→MB稀硝酸Cu收集NO水N→MC濃硝酸Na2SO3檢驗SO2的漂白性品紅溶液M→ND濃鹽酸MnO2檢驗Cl2的氧化性Na2S溶液M→N解析:氨氣能夠溶于飽和NH4Cl溶液,不能用排飽和NH4Cl溶液收集氨氣,故A錯誤;Cu與稀硝酸反應生成硝酸銅、水和NO,NO難溶于水,可用排水法收集,圖示藥品、裝置均合理,故B正確;濃硝酸將Na2SO3氧化成Na2SO4,不會生成SO2,無法用品紅溶液檢驗SO2的漂白性,故C錯誤;MnO2與濃鹽酸反應生成氯氣需要加熱,缺少加熱裝置,無法制取氯氣,故D錯誤。2.(2021·重慶永川模擬)某班學習小組圍繞“氣體的實驗室制取”進行研討,濃硫酸吸收水分作干燥劑。請根據(jù)要求回答下列問題。(1)儀器A的名稱是。

(2)圖③與圖②裝置比較,主要優(yōu)點是

。

(3)若將①裝置和④裝置的a端相連,可用于實驗室制取氧氣,其反應的原理:(用化學方程式表示)。

(4)某同學欲在實驗室制備并收集干燥的CO2,反應的原理是

(用化學方程式表示),

所選儀器的連接順序為(填儀器序號)。

解析:(1)儀器A為添加液體的玻璃儀器,其名稱為長頸漏斗。(2)②裝置用到的是長頸漏斗,加入酸后反應無法控制,而③裝置中有帶小孔的隔板,通過氣體的壓強作用,可以將固體和液體分離,可通過關閉止水夾來調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的氣體壓強從而控制反應的進行,圖③與圖②裝置比較,主要優(yōu)點是可控制反應的發(fā)生與停止。(3)①裝置為固體加熱裝置,氯酸鉀(KClO3)固體在二氧化錳作催化劑并加熱的條件下能較快地分解為氯化鉀和氧氣,化學方程式為2KClO32KCl+3O2↑。(4)實驗室制備CO2的反應原理為CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑;③裝置適用于固體與液體在常溫下反應來制取氣體,由于要收集干燥的CO2,濃硫酸具有吸水性,可以用來干燥氣體,所以再通過⑤裝置把二氧化碳干燥后再進行收集,由于二氧化碳氣體的密度比空氣大,用向上排空氣法收集,若用④裝置來收集,則由長管a進入,所以儀器的連接順序為③⑤④或③⑤⑦。答案:(1)長頸漏斗(2)可控制反應的發(fā)生與停止(3)2KClO32KCl+3O2↑(4)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑③⑤④(或③⑤⑦)3.(2021·湖南衡陽月考)在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得納米級碳酸鈣(粒子直徑在1～10nm之間)。如圖所示A～E為實驗室常見的儀器裝置(部分固定夾持裝置略去),請根據(jù)要求回答問題。(1)實驗室制取氨氣的化學方程式:,選用圖示裝置制取、收集干燥的NH3,接口的連接順序是a→→→→→h(填小寫字母)。

(2)向濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2氣體制納米級碳酸鈣時,應先通入的氣體是,試寫出制納米級碳酸鈣的離子方程式:

。

(3)在濃CaCl2溶液和NH3用量正確的情況下,CO2不足或過量都會導致納米級碳酸鈣產(chǎn)量下降,若CO2過量,溶液中大量存在的離子有(不考慮弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解產(chǎn)生的少量離子):

。

(4)取反應后去除CaCO3的溶液分別做以下實驗,下列實驗判斷合理的是(填字母)。

A.滴加少量Na2CO3溶液,若有沉淀生成,說明CO2一定不足B.滴加少量鹽酸,若有氣泡產(chǎn)生,說明CO2一定過量C.測量溶液pH,若pH小于7,說明CO2一定過量D.滴加少量BaCl2溶液,若無沉淀生成,說明CO2一定沒有過量解析:(1)在實驗室一般是用氯化銨和熟石灰混合加熱反應制取氨氣,化學方程式為Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;實驗室制取氨氣采用固體與固體混合加熱型裝置,所以應選A為反應裝置,生成物中含有水,氨氣屬于堿性氣體,所以應選擇堿性物質(zhì)吸收水蒸氣,應選C,氨氣極易溶于水,且氨氣的密度小于空氣的密度,所以應采用向下排空氣法收集,應選D,氨氣是有刺激性氣味的氣體,所以不能直接排放,根據(jù)氨氣極易溶于水,所以尾氣處理應采用防止倒吸裝置,用水吸收即可,故選E,干燥管在使用時是大口進小口出,所以儀器裝置的接口連接順序是a→d→e→g→f→h。(2)氨氣極易溶于水,二氧化碳能溶于水,為增大CO2在水中的溶解度,反應產(chǎn)生更多的CO32-,所以應先通入氨氣,氨氣溶于水生成氨水,使溶液呈堿性,二氧化碳是酸性氣體,能和氨水反應生成碳酸銨,碳酸銨和氯化鈣發(fā)生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨,制納米級碳酸鈣的離子方程式為Ca2++2NH3+H2O+CO2CaCO3(膠體)+2NH4+。(3)若二氧化碳過量,二氧化碳、碳酸鈣和水反應生成碳酸氫鈣,導致碳酸鈣的量減少,碳酸氫鈣是可溶性的強電解質(zhì),在水溶液里電離出Ca2+、HCO3-,溶液中還含有NH4+、Cl-,故溶液中大量存在的離子有Ca2+(4)根據(jù)(3)可知,若CO2過量,溶液中大量存在的離子有Ca2+、HCO3-、NH4+、Cl-,滴加少量Na2CO3溶液,若有沉淀,該沉淀為CaCO3,說明有CO32-和Ca2+的反應,無論CO2是否過量,溶液中都存在Ca2+,因此都會產(chǎn)生白色沉淀,A錯誤;滴加少量鹽酸,若有氣泡產(chǎn)生,為HCO3-和酸的反應,CO2一定過量,B正確;未指明測定溫度,因此不能根據(jù)溶液pH小于7就判斷溶液顯酸性,CO2過量,C錯誤;CO2過量,溶液中大量存在的離子有Ca2+答案:(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2Odegf(2)NH3Ca2++2NH3+H2O+CO2CaCO3(膠體)+2NH4+(3)Ca2+、HCO3-、NH41.氣體制備及其性質(zhì)探究的基本思路2.有氣體參與的實驗的注意事項(1)操作順序問題與氣體有關的實驗操作順序:(2)加熱操作要求①使用可燃性氣體(如H2、CO、CH4等),先用原料氣趕走系統(tǒng)內(nèi)的空氣,驗純后再點燃酒精燈加熱,以防止爆炸。②制備一些易與空氣中的成分發(fā)生反應的物質(zhì)(如H2還原CuO的實驗),反應結束時,應先熄滅酒精燈,繼續(xù)通原料氣至試管冷卻。(3)尾氣處理方法有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或?qū)⒅c燃的方法進行處理,不能直接排放。(4)特殊實驗裝置①制備在空氣中易吸水、潮解以及水解的物質(zhì)(如Al2S3、AlCl3等),往往在裝置的末端再接一個干燥裝置,以防止空氣中的水蒸氣進入。②用液體吸收氣體,若氣體溶解度較大,要加防倒吸裝置。③若制備的物質(zhì)易被空氣中氧氣氧化,應加排空氣裝置。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(C)化學試劑制備的氣體ACa(OH)2+NH4ClNH3BMnO2+HCl(濃)Cl2CMnO2+KClO3O2DNaCl+H2SO4(濃)HCl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,需要選用固液加熱裝置,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反應,能選用固固加熱裝置,氧氣的密度大于空氣,可用向上排空氣法收集,故C正確;氯化鈉與濃硫酸共熱制備氯化氫為固液加熱反應,需要選用固液加熱裝置,不能選用固固加熱裝置,故D錯誤。2.(2020·江蘇卷,10)下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是(C)A.NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)B.NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)C.NaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)D.Mg(OH)2(s)MgCl2(aq)Mg(s)解析:石灰水中Ca(OH)2濃度太小,一般用氯氣和石灰乳反應制取漂白粉,故A錯誤;碳酸的酸性弱于鹽酸,所以二氧化碳與氯化鈉溶液不反應,故B錯誤;氧化性Cl2>Br2>I2,所以氯氣可以氧化NaBr得到溴單質(zhì),溴單質(zhì)可以氧化碘化鈉得到碘單質(zhì),故C正確;電解氯化鎂溶液無法得到鎂單質(zhì),陽極氯離子放電生成氯氣,陰極水電離出的氫離子放電產(chǎn)生氫氣,同時產(chǎn)生大量氫氧根離子,與鎂離子產(chǎn)生沉淀,故D錯誤。3.(2021·全國甲卷,9)實驗室制備下列氣體的方法可行的是(D)氣體方法A氨氣加熱氯化銨固體B二氧化氮將鋁片加到冷濃硝酸中C硫化氫向硫化鈉固體滴加濃硫酸D氧氣加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物解析:氯化銨不穩(wěn)定,加熱易分解生成氨氣和氯化氫,但兩者遇冷又會化合生成氯化銨固體,不能用此方法制備氨氣,A不可行;將鋁片加到冷濃硝酸中會發(fā)生鈍化,不能用此方法制備二氧化氮,B不可行;硫化氫為還原性氣體,濃硫酸具有強氧化性,硫化氫氣體會與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應,不能用此方法制備硫化氫氣體,C不可行;實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物,生成氯化鉀和氧氣,二氧化錳作催化劑,可用此方法制備氧氣,D可行。4.(2021·浙江6月選考,28)固體化合物X由3種元素組成,某學習小組開展如下探究實驗。其中,白色沉淀B能溶于NaOH溶液。請回答:(1)白色固體C的化學式是,藍色溶液D中含有的溶質(zhì)是

(用化學式表示)。

(2)化合物X的化學式是;化合物X的一價陰離子與CH4具有相同的空間結構,寫出該陰離子的電子式:

。

(3)藍色溶液A與N2H5①寫出該反應的離子方程式:

。

②設計實驗驗證該白色沉淀的組成元素:

。

解析:含有Cu2+的溶液顯藍色,含有[Cu(NH3)4]2+的溶液顯深藍色,化合物X溶解后得到的溶液A呈現(xiàn)藍色,且加入足量氨水后得到深藍色溶液,即可推得化合物X中含有Cu2+;向含有Al3+的溶液中加入氨水可用于制備Al(OH)3,且Al(OH)3為可溶于NaOH溶液的白色沉淀,即可推斷白色沉淀B為Al(OH)3沉淀;深藍色溶液在加入硝酸酸化的AgNO3溶液后有白色沉淀析出,可推得化合物X中含有Cl-,綜上所述,化合物X中含有Al3+、Cu2+和Cl-。(1)由上述分析可得,白色沉淀B為Al(OH)3,灼燒Al(OH)3得到Al2O3,故白色固體C為Al2O3;藍色溶液D中含有的陽離子有Cu2+、NH4+、Ag+、H+,陰離子有NO3-,故藍色溶液D中含有的溶質(zhì)是Cu(NO3)(2)由圖示數(shù)據(jù)并根據(jù)原子守恒可知,4.020gX中含有鋁離子的物質(zhì)的量為1.020g102g/mol×2=0.02mol,含有氯離子的物質(zhì)的量為11.480g143.5g/mol(3)①由上述分析可知,藍色溶液A中含有Al3+、Cu2+和Cl-,與N2H5+反應時溶液藍色褪去,即反應后溶液中不存在Cu2+,可推測銅元素以沉淀形式析出,反應得到的沉淀為白色且可溶于硝酸,可推測銅元素在其中不是藍色且穩(wěn)定的+2價,而是+1價,即反應過程中Cu元素化合價降低,N2H5+中氮元素顯-2價,具有還原性,反應過程中N元素化合價升高生成N2,符合反應中有氣體產(chǎn)生,根據(jù)化合價升降守恒、電荷守恒以及原子守恒可知反應的離子方程式為4Cu2++N2H5++4Cl-②Cu2+在溶液中顯藍色,CuCl中Cu元素為+1價,能被硝酸氧化為+2價,則將白色沉淀溶于硝酸,得到藍色溶液,說明有Cu元素;CuCl與硝酸反應過程中,Cl元素以Cl-形式存在于溶液中,Cl-與AgNO3溶液反應生成不溶于硝酸的白色沉淀,則向溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀,說明有Cl元素。答案:(1)Al2O3Cu(NO3)2、NH4NO3、AgNO3、HNO3(2)CuAl2Cl8[

··(3)①4Cu2++N2H5++4Cl-4CuCl↓+N2↑+5H+②將白色沉淀溶于硝酸,得到藍色溶液,說明有Cu元素;再向溶液中加入AgNO3題號知識易中難無機物的轉(zhuǎn)化與推斷1,2,46常見氣體的制備3綜合應用578一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.(2022·山東泰安檢測)中學化學常見物質(zhì)之間,在一定條件下可以發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關系(部分反應中的H2O沒有標明),其中A、B、C中均含有同一種元素。下列說法錯誤的是(D)A.若A、B、C、D都是中學化學常見氣體,則D可能是氧氣B.若A是氣體,D是常見金屬,則反應①、②、③都是化合反應C.若B物質(zhì)具有兩性,A、B、C、D都是化合物,則C溶液可能呈酸性,也可能呈堿性D.若①、②、③反應都是氧化還原反應,則A、B、C中含有的同一種元素一定呈現(xiàn)三種不同化合價解析:若A為NH3,B為N2,C為NO,則D為O2,A正確;若A為Cl2,D為Fe,B為FeCl3,C為FeCl2,反應①、②、③都是化合反應,B正確;常見的兩性化合物是Al2O3和Al(OH)3,若A為AlCl3,D為NaOH,則B為Al(OH)3,C為NaAlO2,NaAlO2溶液呈堿性,若A為NaAlO2,D為鹽酸,C為AlCl3,AlCl3溶液呈酸性,C正確;若A為Cl2,D為Fe,B為FeCl3,C為FeCl2,①、②、③都是氧化還原反應,A、B、C中含有的同一種元素為氯元素,只呈現(xiàn)0和-1兩種價態(tài),D錯誤。2.(2021·重慶巴蜀中學月考)某固體混合物X可能含有FeO、NaHCO3、NaNO3、SiO2、BaO和Al2O3中的幾種,某實驗小組探究過程如圖:下列說法正確的是(D)A.固體甲一定含有SiO2B.無色氣體甲只含有NOC.固體乙中一定含有Al元素D.固體X中一定含有FeO、NaNO3解析:固體混合物X加入足量稀硫酸后,產(chǎn)生的固體甲可能是和稀硫酸不反應的固體SiO2,但也可能是和BaO反應生成的硫酸鋇,也可能兩者都有,產(chǎn)生的無色氣體甲遇空氣變成紅棕色,說明無色氣體甲中一定含有NO,但也可能同時含有CO2氣體,說明固體X中一定含有NaNO3和具有還原性的FeO,但也可能同時含有NaHCO3,那么溶液甲中就一定含有硫酸鐵,也可能含有與Al2O3生成的硫酸鋁,與NaHCO3生成的硫酸鈉,則固體乙中一定含有氫氧化鐵,也可能含有氫氧化鋁,溶液乙一定含有硫酸銨和氨水。經(jīng)分析,固體甲可能是SiO2,也可能是生成的BaSO4沉淀,或兩者都有,故A錯誤;經(jīng)分析,無色氣體甲中一定含有NO,但也可能同時含有CO2氣體,故B錯誤;經(jīng)分析,固體乙中一定含有氫氧化鐵,可能含有氫氧化鋁,則固體乙中可能含有Al元素,故C錯誤;經(jīng)分析,固體X中一定含有FeO、NaNO3,故D正確。3.(2021·云南昭通摸底測試)用如圖裝置制取氣體(圖中加熱及氣體收集裝置均已略去;必要時可加熱;a、b、c、d表示相應儀器中加入的試劑),利用下列方案可得到干燥、純凈氣體的是(C)選項制備氣體abcdACl2濃鹽酸MnO2NaOH溶液堿石灰BNH3濃氨水CaOH2O固體NaOHCNO稀硝酸CuH2OP2O5DH2稀硝酸ZnNaOH溶液無水CaCl2解析:濃鹽酸與MnO2共熱可制備Cl2,但NaOH溶液、堿石灰會與Cl2反應,不能用來除雜和干燥,故A錯誤;NH3極易溶于水,不能通入水中除雜,故B錯誤;稀硝酸與銅反應生成NO,NO難溶于水,且不與P2O5反應,故可以用水除雜,用P2O5干燥,故C正確;稀硝酸與Zn反應生成NO,不生成H2,故D錯誤。4.(2021·北京豐臺期末)A、B、C、D、E是中學化學中的常見物質(zhì),A、B是短周期元素組成的單質(zhì)。其轉(zhuǎn)化關系如圖:若C是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體,D是黃綠色氣體。下列說法正確的是(A)A.E物質(zhì)可能是氯化銨B.C、D均極易溶于水C.組成A的元素在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族D.反應中D得到1.2mol電子時,在標準狀況下生成B氣體2.24L解析:C是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體,則C是氨氣,D是黃綠色氣體,則D是氯氣,氨氣與氯氣反應生成氮氣和氯化氫(或氯化銨),故A是氫氣,B是氮氣,E是氯化氫(或氯化銨)。由上述分析可知,E物質(zhì)可能是氯化銨,故A正確;氨氣極易溶于水,但氯氣的溶解度不大,故B錯誤;組成B的元素在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族,故C錯誤;反應中D得到1.2mol電子時,氮元素失去1.2mol電子,生成氮氣(B)的物質(zhì)的量是0.2mol,在標準狀況下體積是4.48L,故D錯誤。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)5.(2021·山東青島二模)鉻與氮能形成多種化合物,其中氮化鉻(CrN)是一種良好的耐磨材料。實驗室可用無水氯化鉻(CrCl3)與氨氣在高溫下反應制備,反應原理為CrCl3+NH3CrN+3HCl。下列說法正確的是(CD)A.無水氯化鉻可以通過直接加熱氯化鉻晶體(CrCl3·6H2O)脫水得到B.反應開始時應先將硬質(zhì)玻璃管預熱,再打開分液漏斗活塞C.硬質(zhì)玻璃管右端的導氣管過細,易產(chǎn)生堵塞D.將12.8g產(chǎn)品在空氣中充分加熱,得15.2g固體殘渣(Cr2O3),產(chǎn)品中可能含有Cr2N解析:CrCl3·6H2O會水解,直接加熱會得到Cr(OH)3或鉻的氧化物,A錯誤;反應開始時應先打開分液漏斗活塞,產(chǎn)生氨氣,排盡裝置中的空氣,再加熱硬質(zhì)玻璃管,B錯誤;硬質(zhì)玻璃管右端的導氣管過細,則反應生成的HCl與NH3結合NH4Cl,易堵塞導氣管,C正確;若12.8g產(chǎn)品全部為CrN,則在空氣中充分加熱,得到的Cr2O3為12.8g66g/mol×12×6.已知:甲、乙、丙、丁、戊是均含有同一種短周期元素的純凈物,A是強堿溶液,B為強酸溶液,其轉(zhuǎn)化關系如圖所示(反應條件和部分產(chǎn)物均省略)。下列說法錯誤的是(D)A.若丁為具有臭雞蛋氣味的氣體,可判斷乙、丙溶液均呈堿性B.若甲為黃綠色有毒氣體,則乙、丙中有一種物質(zhì)可能具有漂白性C.若甲為二氧化氮,且各反應能夠順利進行,則丁和戊反應生成甲的化學方程式為HNO2+HNO32NO2↑+H2OD.各物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化中,乙和戊、丙和丁一定不能大量共存解析:若丁為具有臭雞蛋氣味的氣體,可判斷丁為硫化氫,乙、丙為硫化物和亞硫酸鹽,均可水解使溶液呈堿性,A項正確;若甲為黃綠色有毒氣體,可判斷甲為氯氣,則乙、丙為氯化物、次氯酸鹽,其中次氯酸鹽具有漂白性,B項正確;若甲為二氧化氮,各反應能夠順利進行,則乙、丙為硝酸鹽和亞硝酸鹽,丁、戊是對應的酸,丁、戊反應生成甲的化學方程式為HNO2+HNO32NO2↑+H2O,C項正確;各物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化中,乙和丁、丙和戊可以是S2-和H2S、SO32-和SO2或Cl-和HCl、ClO-和HClO或NO2-和HNO三、非選擇題7.(2021·浙江麗水、湖州、衢州三地市教學質(zhì)量檢測)某興趣小組對化合物X開展探究實驗。其中:X是由3種常見元素組成的黑灰色粉末;A和B均為純凈物;D為無色、無味氣體;由D和E組成的混合氣體遇濕潤的紅色石蕊試紙變藍色。請回答:(1)組成X的3種元素是(填元素符號),X的化學式為。

(2)步驟Ⅳ,發(fā)生反應生成固體A的離子方程式是。

(3)步驟Ⅰ,發(fā)生反應的化學方程式是

。

(4)工業(yè)上,通常先往飽和氯化鈉溶液中通氣體E,然后再通氣體D,能得到較多的晶體。不能先通氣體D再通氣體E的原因是

。

(5)氣體E具有還原性。請設計實驗證明:

。

解析:固體X與H2O、CO2反應產(chǎn)生固體A、液體B,根據(jù)X與A、B的質(zhì)量關系可知反應消耗的n(H2O+CO2)=5.0g+2.1g-4.0g62g/mol=0.05mol;液體B水解產(chǎn)生D、E的混合氣體,已知由D與E組成的混合氣體遇濕潤的紅色石蕊試紙變藍色,則該混合氣體中含NH3,將該混合氣體通過足量濃硫酸,濃硫酸增加質(zhì)量1.7g,則說明該氣體中含有NH31.7g,因此X中含有N元素,根據(jù)N元素守恒可得n(N)=n(NH3)=1.7g174.0(2)在步驟Ⅳ中,CO2與Ca(OH)2溶液反應產(chǎn)生CaCO3沉淀和水,發(fā)生反應的離子方程式是Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O。(3)在步驟Ⅰ中,CaCN2與H2O、CO2反應產(chǎn)生的A是CaCO3,產(chǎn)生的液體B含有C、N、H元素,n(H)=2.1g-0.05mol×12g/mol-0.1mol×14g/mol1mol/L=0.1mol,n(C)∶n(H)∶n(N)=0.05mol∶0.1mol∶0.1mol=1∶2∶2,則B的化學式為CH2N(4)工業(yè)上,通常先往飽和氯化鈉溶液中通氣體E,然后再通氣體D,能得到較多的晶體,可說明E是NH3,D是CO2,物質(zhì)制取時先通入NH3再通入CO2,是由于NH3在水中的溶解度遠大于CO2,NH3的水溶液顯堿性,先