2024高考化學(xué)課件 發(fā)展素養(yǎng)(六) 科學(xué)探究-以非金屬及其化合物為主體的“微實(shí)驗(yàn)”和“微流程”

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化工生產(chǎn)中的重要

非金屬元素發(fā)展素養(yǎng)(六)科學(xué)探究——以非金屬及其化合物為主體的

“微實(shí)驗(yàn)”和“微流程”探究點(diǎn)1

非金屬及其化合物的制備“微實(shí)驗(yàn)”探究點(diǎn)2

非金屬及其化合物的制備

“微流程”作業(yè)手冊(cè)探究命題角度發(fā)展核心素養(yǎng)以非金屬及其化合物的制備為主體的“微實(shí)驗(yàn)”“微流程”及分析是高考命題的熱點(diǎn)之一,考查非金屬及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、反應(yīng)條件的控制等,突出考查考生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、創(chuàng)新思維能力等[科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)]通過(guò)對(duì)非金屬及其化合物為主體的“微實(shí)驗(yàn)”“微流程”及分析,能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題;能從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā),確定探究目的,運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究探究點(diǎn)1

非金屬及其化合物的制備“微實(shí)驗(yàn)”例1已知Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng),需密封保存。利用如圖所示裝置制取氮?dú)?并用氮?dú)庵苽銫a3N2,下列說(shuō)法不正確的是(焦性沒(méi)食子酸溶液用于吸收少量氧氣)(

)A.裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2OB.裝置③④⑥中依次盛裝濃硫酸、焦性沒(méi)食子酸溶液、堿石灰C.裝置②為安全瓶,防止停止加熱時(shí),裝置③中的溶液進(jìn)入裝置①中D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取裝置⑤中少量產(chǎn)物于試管中,加適量蒸餾水,再滴加石蕊溶液,溶液變藍(lán)

[解析]由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知,裝置①為氯化銨溶液與亞硝酸鈉固體共熱反應(yīng)制備氮?dú)獾难b置,裝置②作安全瓶,防止停止加熱時(shí),裝置③中的溶液進(jìn)入裝置①中,裝置③中盛有的焦性沒(méi)食子酸溶液用于除去氮?dú)庵谢煊械难鯕?防止氧氣與裝置⑤中的鈣反應(yīng),裝置④中盛有的濃硫酸用于干燥氮?dú)?防止鈣與水蒸氣反應(yīng),裝置⑤為鈣與氮?dú)夤矡岱磻?yīng)制備氮化鈣的裝置,裝置⑥中盛有的堿石灰用于吸收水蒸氣,防止水蒸氣進(jìn)入裝置⑤中導(dǎo)致氮化鈣水解,裝置⑦中盛有的焦性沒(méi)食子酸溶液用于吸收空氣中的氧氣,防止氧氣與裝置⑤中的鈣反應(yīng)。由分析可知,裝置①中氯化銨溶液與亞硝酸鈉固體共熱反應(yīng)生成氯化鈉、氮?dú)夂退?反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,故A正確;裝置③中盛有的試劑為焦性沒(méi)食子酸溶液,裝置④中盛有的試劑為濃硫酸,故B錯(cuò)誤;裝置②作安全瓶,防止停止加熱時(shí),裝置③中的溶液進(jìn)入裝置①中,故C正確;向氮化鈣中加適量蒸餾水,氮化鈣與水發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鈣和氨,氫氧化鈣溶液能使石蕊溶液變藍(lán)色,故D正確。

變式題[2023·浙江舟山普陀中學(xué)返校考]某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制取H2S并探究其性質(zhì),裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

(

)A.若F中產(chǎn)生黑色沉淀,則說(shuō)明H2SO4的酸性比H2S強(qiáng)B.若G中產(chǎn)生黃色沉淀,則說(shuō)明H2S的還原性比Fe2+強(qiáng)C.若H中溶液變紅色,則說(shuō)明H2S是二元弱酸D.若E中FeS換成Na2S,該裝置也可達(dá)到相同的目的

[解析]H2S和CuSO4溶液反應(yīng)生成黑色沉淀CuS和H2SO4,不能說(shuō)明H2SO4的酸性比H2S強(qiáng),只能說(shuō)明CuS不溶于硫酸,A錯(cuò)誤;若G中產(chǎn)生黃色沉淀,證明H2S可以被Fe3+氧化成S,而Fe3+被還原為Fe2+,則說(shuō)明H2S的還原性比Fe2+強(qiáng),B正確;若H中溶液變紅色,則說(shuō)明H2S的水溶液呈酸性,但不能說(shuō)明H2S是二元弱酸,C錯(cuò)誤;若E中FeS換成Na2S,由于Na2S可溶于水,無(wú)法達(dá)到該裝置隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨停的目的,D錯(cuò)誤。探究點(diǎn)2

非金屬及其化合物的制備“微流程”例2水合肼(N2H4·H2O)的性質(zhì)類似氨水。利用水合肼處理銅氨{[Cu(NH3)4]2+}廢液回收銅粉的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.上述三步反應(yīng)過(guò)程均為氧化還原反應(yīng)B.反應(yīng)1的目的是制備NaClOC.合成水合肼的反應(yīng)中,消耗1molCO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA(設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值)D.反應(yīng)2完成后要用到過(guò)濾操作

[解析]反應(yīng)1是氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉,氯元素化合價(jià)變化;次氯酸鈉把尿素氧化為水合肼,Cl元素、N元素化合價(jià)變化;反應(yīng)2是{[Cu(NH3)4]2+}被水合肼還原為Cu,Cu、N元素化合價(jià)變化,上述三步反應(yīng)過(guò)程均為氧化還原反應(yīng),A正確。

反應(yīng)1是氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉,反應(yīng)1的目的是制備NaClO,用NaClO將尿素氧化為水合肼,B正確。NaClO將尿素氧化為水合肼,氮元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為-2價(jià),消耗1molCO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA,C錯(cuò)誤。

反應(yīng)2完成后要把銅粉分離出來(lái),用到過(guò)濾操作,D正確。

變式題[2023·山東臨沂開(kāi)學(xué)摸底]一種以硼鎂礦(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量FeO、Fe2O3、Al2O3等)為原料生產(chǎn)硼酸(H3BO3)的工藝流程如下。已知:H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[B(OH)4]。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.H3BO3的電離方程式為H3BO3+H2O?H++[B(OH)4]-B.“熱過(guò)濾”的目的是防止H3BO3從溶液中結(jié)晶析出C.“除雜”過(guò)程中加入的試劑X依次為MgO、H2O2D.“母液”經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可得到硫酸鎂晶體

[解析]根據(jù)H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[B(OH)4],則H3BO3是一元酸,電離方程式為H3BO3+H2O?H++[B(OH)4]-,A正確;“熱過(guò)濾”的目的是防止H3BO3從溶液中結(jié)晶析出,B正確;“除雜”過(guò)程中加入的試劑X應(yīng)該首先是H2O2溶液,將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子,再加入MgO調(diào)節(jié)溶液的pH,使鐵離子、鋁離子均轉(zhuǎn)化為沉淀,C錯(cuò)誤;“母液”中主要含有硫酸鎂和硼酸,則經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可得到硫酸鎂晶體,D正確。1.[2022·江蘇卷]實(shí)驗(yàn)室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列實(shí)驗(yàn)裝置和操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)A.用裝置甲制取SO2氣體

B.用裝置乙制取SO2水溶液C.用裝置丙吸收尾氣中的SO2

D.用干燥pH試紙檢驗(yàn)SO2水溶液的酸性1234567891011探究點(diǎn)一以非金屬及其化合物為主體的“微實(shí)驗(yàn)”

[解析]硫酸的酸性強(qiáng)于H2SO3,利用60%硫酸與NaHSO3(s)發(fā)生反應(yīng),可制得SO2氣體,A正確;SO2溶于水,裝置乙中左側(cè)安全瓶起到防止倒吸的作用,右側(cè)集氣瓶可制取SO2水溶液,B正確;SO2不易溶于飽和NaHSO3溶液,也不發(fā)生反應(yīng),不能吸收尾氣中的SO2,C錯(cuò)誤;SO2水溶液呈酸性,但不能漂白指示劑,故可用干燥pH試紙檢驗(yàn)SO2水溶液的酸性,D正確。12345678910112.實(shí)驗(yàn)室可用反應(yīng)2CuSO4+2KI+SO2+2H2O=2CuI↓+2H2SO4+K2SO4來(lái)制備CuI(CuI受熱易被氧化)。下列實(shí)驗(yàn)裝置和操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/p>

(

)

A.制備SO2

B.制備CuI

C.分離出CuI

D.干燥CuI固體

1234567891011[解析]Cu與濃硫酸加熱生成SO2,可制備SO2,A正確;由制備CuI反應(yīng)原理可知,SO2通入CuSO4、KI混合液,發(fā)生氧化還原反應(yīng)可制備CuI,B正確;CuI難溶于水,可利用過(guò)濾的方法分離出CuI,C正確;CuI受熱易被氧化,干燥CuI固體要在干燥器中進(jìn)行,不能選用蒸發(fā)裝置,D錯(cuò)誤。12345678910113.

[2023·湖北四地六校聯(lián)考]利用下列裝置模擬“侯氏制堿法”,通過(guò)制備的NH3和CO2與飽和食鹽水反應(yīng)先制備NaHCO3。下列說(shuō)法正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置Ⅰ產(chǎn)生的氣體要最先通入裝置Ⅳ中B.裝置Ⅲ中的試劑為濃硫酸C.導(dǎo)管口的連接順序?yàn)閍→e,f←d←c←bD.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,裝置Ⅳ內(nèi)會(huì)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象

1234567891011[解析]利用裝置Ⅰ(碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng))產(chǎn)生的氣體是CO2,用飽和NaHCO3溶液除去CO2氣體中混有的HCl雜質(zhì);利用裝置Ⅱ(熟石灰與氯化銨反應(yīng))產(chǎn)生氨氣,氨氣極易溶于水(注意防倒吸),且水溶液顯堿性,利于CO2氣體的吸收,實(shí)驗(yàn)過(guò)程先通氨氣,后通二氧化碳。實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置Ⅰ產(chǎn)生的氣體是CO2,應(yīng)后通入裝置Ⅳ中,A錯(cuò)誤;裝置Ⅲ中的試劑為飽和NaHCO3溶液,主要吸收CO2中的HCl雜質(zhì),B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)室制得的氨氣先通入飽和食鹽水中,再把已經(jīng)除雜的CO2氣體通入飽和食鹽水中,導(dǎo)管口的連接順序?yàn)閍→d→c→e,f←b,C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,二氧化碳、氨氣和飽和食鹽水共同作用生成NaHCO3晶體,裝置Ⅳ內(nèi)會(huì)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,D正確。12345678910114.探究是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的手段。用如圖所示裝置探究氯氣的性質(zhì),三支試管口均放置浸有NaOH溶液的棉花。下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析錯(cuò)誤的是(

)A.①中淀粉KI試紙變藍(lán),說(shuō)明Cl2的氧化性強(qiáng)于I2B.②中產(chǎn)生白色沉淀,說(shuō)明氯氣與水反應(yīng)生成Cl-C.③中的溶液變?yōu)樽攸S色,說(shuō)明氯氣具有氧化性D.④中溶液先變紅后褪色,說(shuō)明氯水有酸性和漂白性

1234567891011[解析]

Cl2可與KI反應(yīng)生成I2,使淀粉KI試紙變藍(lán),Cl2是氧化劑,I2是氧化產(chǎn)物,則Cl2的氧化性強(qiáng)于I2,A正確;濃鹽酸易揮發(fā)出HCl,伴隨Cl2進(jìn)入AgNO3溶液,故不能說(shuō)明Cl2與水反應(yīng)生成Cl-,B錯(cuò)誤;Cl2與FeCl2溶液反應(yīng),FeCl2被氧化生成FeCl3,溶液變?yōu)樽攸S色,Cl2作氧化劑,表現(xiàn)氧化性,C正確;Cl2與水反應(yīng)生成HCl和HClO,溶液呈酸性,使紫色石蕊溶液變紅色,HClO具有漂白性,可使指示劑褪色,D正確。12345678910115.[2023·山東日照校際聯(lián)考]碳酸鑭[La2(CO3)3]常用于慢性腎衰患者高磷血病的治療,實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置,利用反應(yīng)2LaCl3+6NH4HCO3

=La2(CO3)3↓+6NH4Cl+3CO2↑+3H2O來(lái)制取。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.裝置X中盛放的試劑應(yīng)為飽和NaHCO3溶液B.實(shí)驗(yàn)中各裝置導(dǎo)管口的連接方式為F→B→A→D,E←CC.實(shí)驗(yàn)時(shí)可以不用X裝置,將W中的鹽酸用稀硫酸代替,實(shí)驗(yàn)效果相同D.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先打開(kāi)Y中分液漏斗的活塞,一段時(shí)間后再打開(kāi)W中分液漏斗的活塞

1234567891011[解析]裝置X是為了除去二氧化碳中混有的HCl雜質(zhì),試劑應(yīng)為飽和NaHCO3溶液,A正確;裝置Y用于制氨氣,氨氣極易溶于水,通入LaCl3溶液時(shí)要注意防倒吸,則C連E,裝置W用于制二氧化碳,制取的二氧化碳中混有HCl雜質(zhì),需通過(guò)裝置X除去HCl氣體,則F連接B,A連接D,導(dǎo)管口的連接方式為F→B→A→D,E←C,B正確;裝置W用于制取二氧化碳,將鹽酸用稀硫酸代替,生成的CaSO4附著在石灰石表面,不利于氣體的產(chǎn)生,C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),先打開(kāi)Y中分液漏斗的活塞,先通入氨氣,使LaCl3溶液呈堿性以吸收更多的二氧化碳,一段時(shí)間后再打開(kāi)W中分液漏斗的活塞,D正確。12345678910116.某小組利用如圖所示裝置,正確檢驗(yàn)出了草酸的分解產(chǎn)物CO和CO2,下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述錯(cuò)誤的是(

)A.裝置前后的澄清石灰水都會(huì)變渾濁B.盛濃硫酸的洗氣瓶,瓶外壁或溶液溫度上升C.紅色氧化鐵變黑D.倒扣的玻璃漏斗尖端燃燒時(shí)有藍(lán)色火焰,同時(shí)火焰夾帶黃色

1234567891011[解析]第一個(gè)澄清石灰水的作用是判斷氫氧化鈉溶液是否除盡CO2,保證結(jié)論正確,此石灰水沒(méi)有變渾濁,A錯(cuò)誤;濃硫酸吸收水蒸氣放熱,洗氣瓶外壁或溶液溫度上升,B正確;草酸分解生成二氧化碳和一氧化碳,一氧化碳還原氧化鐵生成黑色鐵,C正確;倒扣玻璃漏斗尖端有剩余CO燃燒,產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰,由于玻璃漏斗含有鈉元素,燃燒時(shí)存在鈉的焰色,帶有黃色,D正確。1234567891011

探究點(diǎn)二

以非金屬及其化合物為主體的“微流程”

1234567891011[解析]電解NH4Cl溶液和稀鹽酸混合液得到NCl3和氣體X,NH4Cl→NCl3發(fā)生氧化反應(yīng),酸性條件下不能生成NH3,氣體X必然是還原產(chǎn)物,則X應(yīng)為H2,電解方程式為NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3;NCl3溶液中加入NaClO2溶液,得到ClO2、氣體Y和溶液Z,化學(xué)方程式為6NaClO2+NCl3+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH,則Y為NH3,Z為NaCl和NaOH的混合溶液。氣體X為H2,為陰極的還原產(chǎn)物,氣體Y為NH3,既不是氧化產(chǎn)物,又不是還原產(chǎn)物,A錯(cuò)誤。1234567891011

12345678910118.

[2023·江蘇南京六校聯(lián)合體調(diào)研]工業(yè)上以SO2和純堿為原料制備無(wú)水NaHSO3的主要流程如圖,下列說(shuō)法不正確的是

(

)已知:NaHSO3溶液呈弱酸性A.工業(yè)上用黃鐵礦(FeS2,其中硫元素為-1價(jià))在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO2B.結(jié)晶后母液中含有NaHCO3C.中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3D.侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl

1234567891011[解析]由流程可知,結(jié)晶析出大量NaHSO3晶體,分離得到的濕料進(jìn)行氣流干燥,最終得到純凈的NaHSO3產(chǎn)品,母液含飽和NaHSO3和過(guò)量的二氧化硫形成的亞硫酸,溶液呈酸性,所以加入純堿進(jìn)行中和,中和時(shí)發(fā)生H2SO3+2Na2CO3

=Na2SO3+2NaHCO3、NaHSO3+Na2CO3=Na2SO3+NaHCO3,所以調(diào)節(jié)pH為8進(jìn)行中和后得到Na2SO3和NaHCO3,通入二氧化硫氣體進(jìn)行混合吸收,此時(shí)吸收過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)為Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3、SO2+NaHCO3

=CO2+NaHSO3。1234567891011黃鐵礦(FeS2,其中硫元素為-1價(jià))在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO2,同時(shí)生成Fe2O3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS2+11O2

8SO2+2Fe2O3,故A正確;母液含NaHSO3和過(guò)量的二氧化硫溶于水形成的亞硫酸,不含NaHCO3,故B錯(cuò)誤;中和時(shí)發(fā)生H2SO3+2Na2CO3

=Na2SO3+2NaHCO3,NaHSO3+Na2CO3=Na2SO3+NaHCO3,則中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3,故C正確;侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl,反應(yīng)原理為