第3章自然界中的元素本章重難點專題突破一碳酸鈉、碳酸氫鈉的比較與鑒別方法胃是人體消化系統中的關鍵部位，人體中胃酸過多時，會出現“咯酸水”、“燒心”、“胃部隱隱作痛”等癥狀，醫生通常用“小蘇打片”進行治療。1．碳酸鈉和碳酸氫鈉比較日常生活中常用熱的純堿溶液洗滌油污。下面用類比的方法歸納總結碳酸鈉、碳酸氫鈉的有關知識。碳酸鈉(Na2CO3)碳酸氫鈉(NaHCO3)俗名純堿、蘇打小蘇打溶解性易溶易溶熱穩定性穩定，不易分解2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O溶液酸堿性堿性堿性與酸鹽酸Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑碳酸Na2CO3＋H2CO3=2NaHCO3不反應與堿NaOH不能反應NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O石灰水Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O與CaCl2反應Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaCl不反應與CO2反應Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3不反應用途應用于玻璃、制皂、造紙、紡織、洗滌劑等工業食品工業上作發酵粉，醫療上用于治療胃酸過多，用作泡沫滅火劑相互轉化Na2CO3eq\o(,\s\up7(CO2＋H2O或H＋),\s\do5(加熱或OH－))NaHCO32.碳酸鈉、碳酸氫鈉性質異同的應用(1)除雜凈化①CO2氣體中混有少量HCl氣體：可將混合氣體通入飽和NaHCO3溶液中，然后干燥后收集。NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑②Na2CO3固體粉末中混有NaHCO3，用加熱法2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑③Na2CO3溶液中混有NaHCO3，滴加適量NaOH溶液NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O④NaHCO3溶液中混有Na2CO3，通入過量的CO2氣體Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3(2)鑒別方法①固體受熱法：將兩種粉末加熱，產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3，不產生氣體的是Na2CO3。②CaCl2(或BaCl2)溶液：各取適量兩待鑒溶液分別于潔凈的試管中，向兩溶液中分別加入BaCl2(或CaCl2)溶液，產生白色沉淀的是Na2CO3，不產生白色沉淀的是NaHCO3。③用稀鹽酸：各取適量兩待鑒溶液分別于潔凈的試管中，分別逐滴加入稀鹽酸，立即產生氣體的是NaHCO3；開始無氣泡，加入一定量稀鹽酸后才開始產生氣體的是Na2CO3。【典例1】日常生活中，經常用到蘇打(又叫純堿)和小蘇打兩種物質。(1)下列有關蘇打和小蘇打的敘述中不正確的是()A．蘇打和小蘇打都易溶于水B．在受熱的條件下，蘇打比小蘇打穩定C．蘇打和小蘇打中分別滴加等濃度的鹽酸，蘇打放出氣體的速度比小蘇打慢D．相同質量的蘇打和小蘇打分別與足量等濃度的鹽酸反應，蘇打放出的氣體比小蘇打多(2)欲除去小蘇打溶液中少量的蘇打雜質，加入的物質最適宜的是()A．過量的二氧化碳 B．足量的鹽酸C．適量的NaOH溶液 D．適量的Ca(HCO3)2溶液(3)欲除去蘇打粉中的小蘇打雜質的方法是()A．加入鹽酸 B．通入二氧化碳C．加熱 D．加入氫氧化鈣解析根據Na2CO3和NaHCO3的相互轉化關系得知，除去NaHCO3溶液中混有的Na2CO3，可采取往溶液中通入過量的二氧化碳的方法；除去Na2CO3固體中混有的NaHCO3的簡易方法是加熱。答案(1)D(2)A(3)C二氮的氧化物溶于水的計算方法氮元素有五種正化合價：＋1、＋2、＋3、＋4、＋5，六種氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，除NO2為紅棕色外，其余均為無色氣體，氮的氧化物均有毒，都是大氣污染物。NO2和NO有如下反應：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④1．NO和NO2的混合氣體NO和NO2的混合氣體溶于水時僅涉及反應①：可利用氣體體積變化差值進行計算V剩＝V(NO)原＋eq\f(1,3)V(NO2)2．NO2和O2的混合氣體NO2和O2的混合氣體溶于水時涉及反應③：其計算如下表：x＝eq\f(VNO2,VO2)0<x<eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x>eq\f(4,1)反應情況O2過量，剩余氣體為O2恰好完全反應NO2過量，剩余氣體為NO和O2的混合氣體NO和O2的混合氣體溶于水時涉及反應④：其計算如下表：x＝eq\f(VNO,VO2)0<x<eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x>eq\f(4,3)反應情況O2過量，剩余氣體為O2恰好完全反應NO過量，剩余氣體為NO【典例2】將充滿NO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應后，保持氣體壓強不變，水進入至量筒體積的一半處停止，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是____________。解析3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④NO2和O2的體積比不等于4∶1，則需討論NO2和O2分別過量時的兩種情況。設混合氣體的體積為1，混合氣體中NO2的體積為x，則O2為(1－x)。(1)假定原混合氣體中V(NO2)∶V(O2)<4∶1，則O2過量4NO2＋O2＋2H2O=4HNO341xyeq\f(4,x)＝eq\f(1,y)解得y＝eq\f(x,4)，剩余的O2：(1－x)－eq\f(x,4)＝eq\f(1,2)解得x＝eq\f(2,5)，V(NO2)∶V(O2)＝eq\f(2,5)∶(1－eq\f(2,5))＝2∶3。(2)假定原混合氣體中V(NO2)∶V(O2)>4∶1，則NO2過量4NO2＋O2＋2H2O=4HNO341y(1－x)eq\f(4,y)＝eq\f(1,1－x)解得y＝4(1－x)，暫時剩余NO2：1－[4(1－x)＋(1－x)]＝5x－4由反應式：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知最后剩余NO：eq\f(5x－4,3)由eq\f(5x－4,3)＝eq\f(1,2)得x＝eq\f(11,10)(不合題意，舍去)。答案2∶3三硝酸與金屬反應的有關計算方法硝酸與金屬反應時，金屬被氧化生成金屬陽離子，硝酸被還原為低價氮的化合物。有關的計算方法：1．依據守恒規律計算(1)電子守恒：硝酸與金屬反應屬于氧化還原反應，N原子得到的電子數等于金屬原子失去的電子數，由此可求出氮元素被還原后的價態，根據價態確定反應產物。(2)原子守恒：硝酸與金屬反應時，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式存在，一部分轉化為還原產物，這兩部分中N的物質的量與反應消耗的HNO3中N的物質的量相等。(3)電荷守恒：Mn＋和H＋所帶正電荷總數應等于NOeq\o\al(－,3)所帶負電荷總數(因為這種溶液中OH－濃度很小，可被忽略)。2．利用離子方程式計算HNO3與H2SO4混合液跟金屬的反應，當金屬足量時，不能用HNO3與金屬反應的化學方程式計算，應用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽的NOeq\o\al(－,3)借助H＋仍能繼續與金屬反應。【典例3】將g銅與140mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為L。請回答：(1)NO的體積為________L，NO2的體積為________L。(2)參加反應的HNO3的物質的量是________________________________________________________________________。(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmLamol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為________mol·L－1。解析(1)n(Cu)＝eq\fg,64g·mol－1)＝mol，設混合氣體中NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y。根據氣體的總體積為L，有：x＋y＝mol①根據“得失電子守恒”，有：3x＋y＝mol×2②(重要的隱含條件！)②式中，左邊為N得電子數，右邊為Cu失電子數，得失電子數相同。解方程組得：x＝mol，y＝mol。則：V(NO)＝mol×L·mol－1≈L，V(NO2)＝L－L＝L。(2)參加反應的HNO3分為兩部分：一部分沒有被還原，顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應的HNO3為0．51mol×2＋mol＝mol。(3)HNO3在反應中一部分變成氣體，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質的量為mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部轉化為沉淀，則溶液中只有NaNO3，其物質的量為10－3aVmol，也就是以NOeq\o\al(－,3)形式留在溶液中的HNO3的物質的量為10－3aVmol。所以，c(HNO3)＝eq\f(aV×10－3＋,mol·L－1。答案(1)(2)mol(3)eq\f(aV×10－3＋,【典例4】將一定質量的鐵粉加入到裝有100mL某濃度的稀硝酸溶液中充分反應。(1)容器中剩有mg的鐵粉，收集到NO氣體448mL(標準狀況下)。①所得溶液中的溶質的化學式為________________________________________________________________________。②原溶液中的溶質的物質的量濃度為________________________________________________________________________。(2)向上述固液混合物中逐漸滴加稀硫酸直至剛好不再產生氣體為止，該氣體遇空氣變成紅棕色，此時容器中有鐵粉ng。①此時溶液中的溶質的化學式為________________________________________________________________________。②m－n的值為________(精確到。解析(1)①由于容器中鐵有剩余，故所得溶液中的溶質為Fe(NO3)2。②原HNO3的濃度可以通過反應方程式求解：3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O8mol2×Ln(HNO3)Ln(HNO3)＝eq\fL×8mol,2×L)＝mol，c(HNO3)＝eq\fmol,L)＝mol·L－1。(2)由于鐵仍剩余ng，所以溶液中的溶質為FeSO4，(m－n)g即為參加反應的Fe的質量，通過“該氣體遇空氣變紅棕色”可知產物為NO，3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O32n(Fe)mol－moln(Fe)＝eq\f(3×mol,2)＝molm(Fe)＝mol×56g·mol－1＝g≈g即m－n＝。答案(1)①Fe(NO3)2②mol·L－1(2)①FeSO4②四比較法理解二氧化硫的重要性質1．物質的漂白性比較(1)漂白性分類比較漂白類型漂白原理常見代表物漂白特點加合型與有機色質結合，形成不穩定的無色化合物SO2一定條件下，SO2放出，又恢復原色氧化型將有色物質氧化為無色物質氯水、HClO、Ca(ClO)2、O3、H2O2、Na2O2退色后不能恢復原色吸附型吸附作用物理變化活性炭通過一定的處理可以重復使用(2)SO2和Cl2的漂白性拓展SO2和Cl2雖都有漂白性，但漂白原理和現象各有不同，Cl2的漂白原理是由于Cl2溶于水生成的HClO具有強氧化性，將有色物質氧化成無色物質，退色后不能恢復到原來顏色，而SO2是由于它溶于水生成的H2SO3與有色物質直接化合，形成不穩定的無色化合物，退色后在一定的條件下又能恢復原來的顏色。紫色石蕊eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(通入SO2))很快變成紅色,\o(→,\s\up7(通入Cl2))立即變紅，隨后變成無色))品紅溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(通入SO2))退色\o(→,\s\up7(加熱到沸騰))恢復紅色,\o(→,\s\up7(通入Cl2))退色\o(→,\s\up7(加熱到沸騰))不變色))[特別提示]若將等物質的量的Cl2和SO2氣體相混合，在溶液中會發生反應：SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl，從而失去漂白能力。2．二氧化硫和二氧化碳的比較SO2CO2相同點常溫下是氣體；密度大于空氣；酸性氧化物；非電解質不同點易溶于水(1體積水可溶解40體積SO2)微溶于水具有還原性無還原性使品紅溶液退色不能使品紅溶液退色酸性：H2SO3>H2CO3應用(除雜)CO2中混有少量SO2時，可將氣體通入飽和的NaHCO3溶液中洗氣檢驗CO2和SO2混合氣體中存在CO2氣體的方法：【典例5】下列實驗能證明某無色氣體為SO2的是()①能使澄清石灰水變渾濁②能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅③能使品紅試液退色，加熱后又顯紅色④能使溴水退色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀產生A．①②③④ B．①③④C．③④ D．②③④解析能使澄清石灰水變渾濁的氣體有SO2、CO2；能使濕潤的藍色石蕊試紙變紅的氣體為酸性氣體(如：HCl、HBr、SO2、CO2等)；能使品紅退色的氣體有Cl2、SO2，但Cl2有顏色，退色后加熱又顯紅色的只有SO2；能使溴水退色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，只有SO2氣體符合。答案C五濃硫酸與稀硫酸的比較與判斷1．濃硫酸、稀硫酸的比較名稱濃H2SO4稀H2SO4溶質的主要存在形式H2SO4分子H＋、SOeq\o\al(2－,4)導電性純H2SO4幾乎不導電強酸性強弱弱(不能制H2)強遇堿反應反應遇NaCl固體2NaCl＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑(用于制HCl氣體)不反應氧化性強弱＋6價硫，強氧化性，屬于氧化性酸，還原產物為SO2H＋，弱氧化性，屬非氧化性酸，還原產物為H2遇Fe、Al(常溫)鈍化順利反應遇Cu、C(加熱)反應不反應脫水性有無吸水性有無2.濃、稀硫酸的判斷方法各取少量試樣，做以下實驗，都可進行區分。(1)稱量：取等體積酸，重者為濃硫酸(用手掂掂也能分辨出來)。(2)放出H2：分別加入到有Fe片的試管中，放出氣體者為稀硫酸。(3)脫水性：用玻璃棒分別蘸取試樣在紙上寫字，在常溫下，一會兒變黑者為濃硫酸。也可用鋸末、蔗糖等做相似的實驗。(4)吸水性：分別加到CuSO4·5H2O晶體中，使晶體變白者為濃硫酸；得藍色溶液者為稀硫酸。(5)吸水性：各取等質量試樣，敞口放置一段時間后稱量，增重者為濃硫酸。(6)氧化性：分別加入到有Cu片的試管中，加熱，放出刺激性氣味氣體者為濃硫酸。(7)酸堿指示劑：分別在藍色石蕊試紙上滴1～2滴試液，變紅色者為稀硫酸，一會兒變黑者為濃硫酸。【典例6】某研究小組成員在討論鑒別濃硫酸和稀硫酸的方案時，設計了如下方案：甲乙丙丁戊操作火柴梗加入金屬銅片分別加入到盛水的試管中用玻璃棒蘸濃氨水靠近盛酸試劑瓶的瓶口加到CuSO4·5H2O晶體中結論變黑者為濃硫酸產生刺激性氣味氣體者為濃硫酸放熱者為濃硫酸冒白煙者為濃硫酸使晶體變白者為濃硫酸(1)其中可行的是______________。(2)其中稍作改進就可行的方案是__________________，改進方法是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)完全錯誤的是__________，因為________________________________________________________________________________________________________。(4)請給出另外兩種鑒別方法：______________________________________________________________________________________________________。解析甲經放置后，濃硫酸有脫水性會把木柴炭化，可以區別。乙中Cu與濃硫酸在常溫下反應很慢，現象不明顯，需要加熱才能區分，而稀硫酸不反應。丙可行。丁中因濃、稀硫酸都不揮發，所以不可能區分。戊可行。答案(1)甲、丙、戊(