1、课时16 专题提升【单元网络】课时16 专题提升(本课时对应学生用书第113-115页)【能力提升】硝酸与金属、非金属反应的一般规律1. 硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。(3)金属与HNO3反应的一般通式金属+浓硝酸金属硝酸盐+NO2+H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占 ；表现酸性(生成硝酸盐)的HNO3占 。金属+稀硝酸金属硝酸盐+NO+H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占 ；表现酸性(生成硝酸盐)的HNO3占 。(4
2、)硝酸与变价金属氧化物反应如FeO与稀硝酸反应：3FeO+10HNO3 (稀)3Fe(NO3)3+NO+5H2O，反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性。2. 硝酸与非金属单质反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属单质反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。3. 离子共存判断中的N 在极弱酸性、中性或碱性条件下，N 氧化性很弱或几乎没有氧化性，但溶液中有大量H+存在时，N 就表现出强氧化性，此时不能与Fe2+、S2-、I-、S、Br-等还原性离子共存。硝酸与金属反应的计算思维模型：原子守恒法金属与HNO3反应时，
3、 HNO3 一部分起酸的作用，以N的形式存在于溶液中；另一部分作为氧化剂转化为氮的还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3 中氮原子的物质的量。例如：m g Cu与足量的一定浓度的硝酸充分反应后，产生V L的NO、NO2混合气体(标准状况下)，则参加反应的HNO3为(+)mol电子守恒法HNO3 与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3 中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。例如：m g铜投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到V mL气体(标准状况下)。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通
4、入O2的体积的计算方法：若从一般角度考虑，很难得出结论；但若利用得失电子守恒解，能看到铜失去的电子总数等于氧得到的电子总数，即有2n(Cu)=4n(O2)V(O2)= L电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)则有：c(N)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。酸雨、煤的脱硫与汽车(或硝酸工业)尾气的处理形成酸雨(pH小于5.6的雨水)
5、的气体有：氮的氧化物和二氧化硫。(1)氮的氧化物，来源主要是汽车(或硝酸工业)的尾气。汽车尾气的处理：在催化剂的作用下，将有害气体氮的氧化物转化为氮气。发生的主要反应的化学方程式如下：2NOx+2xCON2+2xCO2硝酸工业的尾气处理主要是利用碱(如氢氧化钠)或碱性溶液(如纯碱溶液)来处理。反应原理如下：NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2(2)二氧化硫，主要来源是煤燃烧所排放的二氧化硫气体。处理的方法是煤的脱硫。【典题演示】【例题1】(
6、2015河南郑州一中)将一定量的晶体A隔绝空气加热到200 时，A全部分解为等物质的量的四种气体。这四种物质与其他物质的相互转化关系如下图所示，C是一种非极性分子(图中部分反应条件及生成物没有列出)。请按要求填空：(1)单质J的化学式为，E的分子式是 。(2)写出B和F反应的化学方程式：，D和Na2O2反应的化学方程式为。(3)写出K与I的稀溶液反应的离子方程式：。(4)A的化学式为。【答案】(1)FeCO(2)4NH3+5O24NO+6H2O2H2O+2Na2O24NaOH+O2(3)3Fe3O4+28H+N9Fe3+NO+14H2O(4)NH4HC2O4(或H5C2O4N)【解析】C是一种
7、非极性分子且能与过氧化钠反应，应为CO2，则F为O2；分析流程图可知，B可与氧气在催化剂条件下加热反应，应为NH3，G为NO，H为NO2，I为HNO3，D为H2O；J与H2O在高温下反应，通过反应最终可以形成红褐色沉淀，J应为Fe，K为Fe3O4，L为Fe(NO3)3，E可与Fe3O4反应生成Fe和CO2，则E是含有C元素的还原性气体，应为CO；晶体A隔绝空气加热到200时，全部分解为B、C、D、E四种气体，且其物质的量相等，则A应为NH4HC2O4。【例题2】(2015江西上饶八校联考)已知A、B、C、D、E、F、G都是中学化学常见的物质，下图中A为淡黄色固体，B、C为溶液，D、G为无色气体
8、，E、F为白色沉淀。(1)写出BC的离子方程式：。(2)写出D和G反应的化学方程式： 。(3)写出过量的D通入Ba(OH)2溶液中的离子方程式：。(4)从上图出现的物质中选出反应物，写出一个置换反应，以验证氯元素原子的氧化性比硫元素原子的氧化性强：。【答案】(1)H2SO3+Cl2+H2O4H+S+2Cl-(2)2SO2+O22SO3(3)OH-+SO2HS(4)H2S+Cl2S+2HCl【解析】B与硫化氢反应得到淡黄色固体A，考虑A为硫；B与氯气反应得到C，C与硝酸钡反应得到白色沉淀F，且A与无色气体反应得到D，D与水反应得到B，可推知B为H2SO3，A为S，G为O2，D为SO2，C为H2S
9、O4，E为BaSO3，F为BaSO4。【例题3】(2015北京卷)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HC占95%，写出CO2溶于水产生HC的离子方程式：。(2)在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式： 。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：+ (CH2O)x+x18O2+xH2O。(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法。气提、吸收CO2。用N2从酸
10、化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)，将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用x molL-1HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度= molL-1。(4)利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合电极反应式和相关的离子方程式简述提取CO2的原理：。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。【答案】(1)CO2+H2OHC+H+(2)Ca2+2HCCaCO3+CO2+H2OxCO2+2xO (3)(4)a室发生阳极反应：4OH-4e-O2+2H
11、2O，c(OH-)下降，H2OOH-+H+平衡右移，c(H+)增大，H+从a室进入b室，发生反应：HC+H+CO2+H2O中和法【解析】(1)考查碳酸的第一步电离：CO2+H2OHC+H+。(2)根据反应物是HC，生成物是CaCO3和CO2，易知本题的离子方程式。根据元素守恒法，及示踪原子的标记可知化学方程式中的填空为xCO2+2xO。(3)注意酸化的试剂要用硫酸，一定不能用盐酸，HCl会挥发出来影响后续的滴定。该滴定过程转化的关系式：CO2 HC HCl 11n(CO2)x molL-1y10-3L n(CO2)=xy10-3 mol，c(CO2)= molL-1(4)海水pH8，显碱性，a
12、室发生阳极反应：4OH-4e-O2+2H2O，c(OH-)下降，H2OOH-+H+平衡右移，c(H+)增大，H+从a室进入b室，发生反应：HC+H+CO2+H2O。阴极H+放电，H2OOH-+H+平衡右移，c(OH-)增大，b室的Na+移向c室，产生NaOH，可用于中和显酸性的海水，再排回大海。【例题4】(2015江苏卷)以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。(1)匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(S)随时间变化见右图。清液pH11时CaSO4转化的离子方程式为；能提高其转化速率的措施有(填字母)。A. 搅拌浆料 B. 加热浆料至100
13、 C. 增大氨水浓度D. 减小CO2通入速率(2)当清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为和(填离子符号)；检验洗涤是否完全的方法是。(3)在敞口容器中，用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(Ca2+)增大的原因是。【答案】(1)CaSO4+2NH3H2O+CO2CaCO3+S+H2O+2N(或CaSO4+CCaCO3+S)AC(2)SHC取少量最后一次的洗涤滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全(3)浸取液温度上升，溶液中c(H+)增大，促进固体中Ca2+浸出【解析】(1)浆料中含有
14、氨水，能吸收CO2，转变成C，利用碳酸钙的溶解度小于硫酸钙，进行沉淀的转化，故离子方程式为CaSO4+2NH3H2O+CO2CaCO3+2N+S+H2O或CaSO4+CCaCO3+S。A项搅拌浆料，增加接触面积，加快反应速率，正确；B项加热浆料，使氨气逸出，不利于吸收，错误；C项增大氨水浓度，有利于吸收CO2，增大C的浓度，加快反应速率，正确；D项减小CO2通入速率，减小反应物的浓度，反应速率降低，错误。(2)pH接近6.5时由图像上得出，溶液中有CaSO4，此时会有部分C转成HC，故阴离子浓度最大的是S、HC；沉淀是否洗净，验证最后一次洗涤滤液是否含有S，故操作步骤：取少量最后一次的洗涤滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全。(3)氯化铵是强酸弱碱盐，其水解反应是吸热反应，温度升高，c(H+)增大，促进固体中Ca2+浸出。趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们完成单元检测卷专题三非金属元素及其化合物中的练习。
