摘要:教与学方案 [自学反馈]一.概念辨析

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(10分)N2在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法,进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。

【查阅资料】 N2的制法有下列三种方案:

方案1:加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2

方案2:加热条件下,以NH3还原CuO可制得N2,同时获得活性铜粉。

方案3:将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2

【实验准备】以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。

【分析交流】

⑴若以方案1制得N2,应选择的发生装置是                               

⑵若按方案2制得干燥、纯净的N2,且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料,整套制气装置按气流从左到右的顺序连接的顺序是(填写序号,下同)                 。获得N2的反应原理是(写反应方程式)                                      

⑶若以排水法收集N2,其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法,其原因是                          。你提出的收集方法是                          

⑷上述三个方案中,制得的N2纯度最差的是                               。在N2纯度要求不甚严格的情况下,有人建议将方案2和方案3结合使用,你认为其优点是                                                                         

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某工业铁红中混有一种黑色的铁的氧化物杂质,为了解杂质的成分及测定铁红的纯度,化学兴趣小组的同学进行了实验研究。请你参与过程分析与交流。

【查阅资料】

①铁的常见氧化物

名称

化学式

色、态

铁元素的质量分数

氧化亚铁

FeO

黑色粉末

w(Fe)=77.8%

氧化铁

Fe2O3

红棕色粉末(俗称铁红)

w(Fe)=70.0%

四氧化三铁

Fe3O4

黑色晶体(俗称磁性氧化铁)

w(Fe)=72.4%

②草酸(乙二酸H2C2O4)在浓硫酸存在下受热分解的化学方程式为H2C2O4CO2↑+ CO↑+H2O

【实验准备】

①实验的装置图如下

②药品

a.草酸          b.工业铁红        c.NaOH溶液         d.澄清石灰水          e.浓硫酸           f.盐酸

【实验及数据】

取不同质量的样品进行实验,所得实验数据如下:

实验序号

样品质量/g

生成铁的质量/g

1

4.00

2.91

2

8.00

7.00

3

10.00

7.27

4

12.00

8.72

5

14.00

10.18

6

16.00

11.63

【讨论与分析】

(1)兴趣小组的同学拟以纯净的CO还原铁的氧化物,所设计的实验装置中D、E、F应分别盛放的试剂为____________、____________、___________(填写序号),其作用依次是____________、____________、_____________。上述装置还有不完善之处,你建议改进的措施是________________________。

(2)由实验数据不难得出,有一组实验数据不可靠,该组数据是____________(填序号),该工业铁红所含杂质的化学式为________________________。

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 非金属知识规律总结

【高考导航】

一、非金属元素在周期表中的位置和结构特点

1、除H外,非金属元素均在“阶梯线”的右上方。共有16种非金属元素,其中包括稀有气体元素6种。

2、非金属元素(包括稀有元素)均在主族(零族)。非金属元素一般都有变价。

3、最外层电子数一般≥4(H、B除外)。

4、原子半径比同周期金属半径小(稀有元素除外)。

二、非金属性强弱的判断依据

    元素非金属性的本质是元素的原子吸引电子的能力。试题常通过以下几个方面来比较元素的非金属性:

1、单质跟H2化合难易程度(反应条件,剧烈程度,反应热的大小,生成气态氢化物的稳定性)。

2、最高价氧化物对应水化物的酸性。

3、化合物中元素化合价的正负,如BrCl中,Cl为-1价,Br为+1价,说明非金属性Cl>Br。

4、通过氧化还原反应确定非金属单质的氧化能力,进而比较非金属性。

    需要指出的是,非金属单质的活动性与非金属元素的活动性,有密切的联系,但不是一回事。例如氮元素的非金属性相当强,可是它的单质N2化学性质却不很活泼。单质的化学性质不仅取决于原子结构,而且取决于分子结构和晶体结构。

三、非金属元素的性质及递变规律

1、单质:

(1)结构:除稀有气体外,非金属原子间以共价键结合。非金属单质的成键有明显的规律性。若它处在第N族,每个原子可提供8-N个价电子去和8-N个同种原子形成8-N个共价单键,可简称8-N规则;(H遵循2-N规则)。如ⅦA族单质:x-x;H的共价数为1,H-H,第ⅥA族的S、Se、Te共价单键数为8-6=2,第ⅤA族的P、As共价单键数8-5=3。但第二周期的非金属单质中N2、O2形成多键。

(2)熔沸点与聚集态。它们可以分为三类:

①小分子物质。如:H2、O2、N2、Cl2等,通常为气体,固体为分子晶体。

②多原子分子物质。如P4、S8、As4等,通常为液态或固态。均为分子晶体,但熔、沸点因范德华力较大而比①高,Br2、I2也属此类,一般易挥发或升华。

③原子晶体类单质。如金刚石、晶体硅和硼等,是非金属单质中高熔点“三角区”,通常为难挥发的固体。

(3)导电性:非金属一般属于非导体,金属是良导体,而锗、硅、砷、硒等属于半导体。但半导体与导体不同之处是导电率随温度升高而增大。

(4)化学活性及反应:

  

    ③非金属一般为成酸元素,难以与稀酸反应。 固体非金属能被氧化性酸氧化。

2、氢化物:

(1)气态氢化物性质比较



(2)由于氢键的存在,使得第ⅤA、ⅥA、ⅦA氢化物的熔沸点出现了反常。第ⅤA中:SbH3>NH3>AsH3>PH3;第ⅥA中: H2O>H2Te>H2Se>H2S;第ⅦA中HF>HI>HBr>HCl。

(3)气态氢化物水溶液的酸碱性及与水作用的情况。①HCl、HBr、HI溶于水成酸且都是强酸。②HF、H2S、H2Se、H2Te溶于水成酸且都是弱酸。③NH3溶于水成碱,氨水是弱碱。④PH3、AsH3、CH4与水不反应。⑤SiH4、B2H6与水作用时分解并放出H2

3、非金属氧化物的通性:

(1)许多非金属低价氧化物有毒,如SO2、NO、NO2、CO等,注意不能随便排放于大气中。

(2)非金属氧化物(除SiO2外)大都是分子晶体,熔沸点相差不大。

(3)非金属氧化物大都为酸酐,相应的酸易溶于水,则氧化物易与水化合,反之水化反应难以进行。

(4)不成盐氧化物(如CO、NO)不溶于水,也不与碱反应。虽然NO2能与碱反应生成盐,但NO2不属于酸酐。

4、含氧酸

(1)同周期非金属元素最高价含氧酸从左到右酸性增强。

(2)氧化性:同种元素低价强于高价含氧酸.

如:HClO>HClO3>HClO4(稀)

   H2SO3>H2SO4(稀)

   HNO2>HNO3(稀)

(3)对于同种非金属形成的不同含氧酸,价态越高,酸性越强。其顺序如:HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3

(4)难挥发的H2SO4、H3PO4受热难分解;强氧化性的HNO3、HNO2、HClO见光或受热易分解;非氧化性的H2CO3、H2SO3易分解。强酸可制弱酸,难挥发性酸制挥发性酸。

(5)常见含氧酸的一般性质:

①H2SO4:无色粘稠的油状液体,强酸,沸点高,不挥发,稳定。浓硫酸有吸水性、脱水性和强氧化性。

②H2SO3:仅存在于溶液中,中强酸,不稳定。

③HClO4:在水溶液中相当稳定,最强无机酸,有强氧化性。

④HClO:仅存在于溶液中,是一种弱酸,有强氧化性和漂白性,极不稳定,遇光分解。⑤HNO3:无色液体,强酸,沸点低,易挥发,不稳定,易分解,有强氧化性。

⑥H3PO4:无色晶体,中强酸,难挥发,有吸水性,稳定,属于非氧化性酸。

⑦H2CO3:仅存在于溶液中,弱酸,不稳定。

⑧H2SiO3:白色固体,不溶于水,弱酸,不挥发,加热时可分解。

⑨常见酸的酸性强弱。强酸:HCl、HNO3、H2SO4;中强酸:H2SO3>H3PO4(H3PO4中强偏弱);弱酸:HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO>H2SiO3

四、11种无机化学气体的制取和性质(O2、H2、Cl2、CO、NO、SO2、NO2、CO2、H2S、HCl、NH3)。

(1)利用氧化还原反应原理制取的气体有:O2、H2、Cl2、NO、NO2等。

(2)利用复分解制取的气体有:SO2、CO2、H2S、HCl、NH3等。

(3)可用启普发生器制取的气体有:H2、CO2、H2S等。

(4)只能用排气法收集的是:Cl2、SO2、NO2、CO2、H2S、HCl、NH3等。只能用排水法收集的气体是:NO、CO。

(5)使红色石蕊变蓝的气体是NH3;使石灰水变浑浊的气体是SO2和CO2;使品红溶液褪色的气体是SO2和Cl2;使高锰酸钾溶液和溴水褪色的气体有H2S和SO2

(6)臭鸡蛋气味的气体是H2S;刺激性气味的气体有:Cl2、SO2、NO2、HCl、NH3等;毒性气体有:Cl2、CO、NO、SO2、NO2、H2S等。

(7)能在空气中燃烧的气体:H2S、CO、H2

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(1)(19分)①研究性学习小组为了证明铁的金属性比铜强,他设计了如下几种方案,其中合理的是         (填序号)

A.铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出;

B.铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2

C.铜片置于FeCl3溶液中,铜片逐渐溶解(2FeCl3+Cu=2FeCl2+ CuCl2

D.铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中,铁片上有气泡产生,而铜片无气泡

E.常温下,分别将铁片和铜片置于浓硝酸中,铁片不溶解,而铜片溶解

②请你另设计一个能证明铁的金属活动性比铜强的实验。要求:

a.此方案的原理不同于上述任一合理方案;

b.在方框内绘出实验装置图并注明所需的药品;

c.写出实验过程中的主要实验现象并用相关化学用语解释现象

(2)学完原电池的相关知识后,甲组同学认为构成原电池必须有三个条件:①活动性不同的两极;②电解质溶液;③闭合回路。乙组同学对条件①提出异议,认为相同的两极也可以构成原电池,以下为乙组同学的实验装置简图以及实验报告的部分内容。请仔细阅读实验报告,然后将实验报告补充完整并填在相应的横线上。装置中盐桥的作用之一是使整个装置构成闭合回路。

浓差电池与温差电池

一、【实验目的】

1、电池中两杯溶液及电极均相同,两杯溶液的浓度不同,可否形成原电池

2、电池中两杯溶液及电极均相同,两杯溶液的温度不同,可否形成原电池

3、电池中两杯溶液及电极均相同,研究两杯溶液的                对电池电压和电流的影响

4、电池中两杯溶液及电极均相同,研究两杯溶液的                对电池电压和电流的影响

二、【仪器与药品】略。

三、【实验方法与步骤】

Ⅰ、实验方法:略。

Ⅱ、研究的步骤

㈠实验A:浓差电池

电解液均为硫酸铜,电极均为铜片:

1、甲烧杯中固定装入浓度 0.8 mol/L 的硫酸铜溶液。

2、乙烧杯中分別装入浓度 0.8 mol/L、0.4 mol/L 、0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L 的硫酸铜溶液。

3、使用铜片当电极。测量这六种组合电池的稳定电压及电流,将结果记录于表 1。

㈡实验B:温差电池

电解液均为硫酸铜,电极均为铜片:(步骤略,结果记录于表2)

四、【实验结果】

实验A:浓差电池 :表1

甲杯硫酸铜浓度 mol/L

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

乙杯硫酸铜浓度 mol/L

0.8

0.4

0.2

0.1

0.05

0.025

两杯溶液浓度差值

0

0.4

0.6

0.7

0.75

0.775

电压  mV

0

6

12

16

22

26

电流  mA

0

0.02

0.04

0.06

0.07

0.08

实验B:温差电池:表2

甲杯硫酸铜温度℃

19

19

19

19

19

19

乙杯硫酸铜温度℃

19

29

39

49

59

69

两杯溶液温差℃

0

10

20

30

40

50

电压  mV

0

6.1

12

20

27

34

电流  mA

0

0.025

0.047

0.07

0.15

0.18

五、【讨论】

1、浓差电池:若硫酸铜浓差电池放电较长一段时间后,可观察到甲杯高浓度的溶液颜色逐渐变浅,而乙杯颜色变深,而电压也逐渐下降,同时可观察到甲杯中铜片表面有铜析出。

这说明:甲杯中的电极反应式为                                           

        乙杯中的电极反应式为                                           

电池放电一段较长时间后电压下降的原因:                            

    2、温差电池(略)

六、【结论】

由上述【实验结果】可得结论:

实验A:                                                       [来源:&&Z&X&X&K]

实验B:(略)

甲、乙两小组同学给你什么启示:

                                                                                   

 

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