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新教材2023版高中化学微专题大素养1第五章化工生产中的重要非金属元素学案新人教版必修第二册
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微专题·大素养① 第五章 章末共享微专题一 常见非金属元素的特征转化关系与应用1.直线转化关系A eq \o(――→,\s\up7(O2)) B eq \o(――→,\s\up7(O2)) C eq \o(――→,\s\up7(H2O)) 酸或碱，符合此条件的常见A物质有：NH3、N2、H2S、S、CH4、C、Na等，如NH3（N2） eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂，△)) NO eq \o(――→,\s\up7(O2)) NO2 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) HNO3；H2S（S） eq \o(――→,\s\up7(O2)) SO2 eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂，△)) SO3 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) H2SO4；CH4（C） eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(不完全燃烧)) CO eq \o(――→,\s\up7(O2)) CO2 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) H2CO3。2.三角转化关系3.交叉转化关系[微训练一]1.合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下：下列说法不正确的是（ ）A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂一定相同C．Ⅵ的产物可在上述流程中被再次利用D．丁为NaHCO32.CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 （ ）A．相对于途径①，途径②更好地体现了“绿色化学”思想B．Y在反应中起到还原剂的作用C．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可制得胆矾晶体D．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体3.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题： eq \x(A) eq \o(――→,\s\up7(O2)) eq \x(B) eq \o(――→,\s\up7(O2)) eq \x(C) eq \o(――→,\s\up7(H2O)) eq \x(D) 若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。（1）A、C的化学式分别是：A ；C 。（2）D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。4.A、B、C、D、E五种物质的相互转化关系如下：请完成下列问题：（1）若A通常状态下为固态单质，则A→E分别为（写化学式）A ，B ，C ，D ，E 。（2）若A通常状态下为气态单质，则A→E分别为（写化学式）A ，B ，C ，D ，E 。（3）写出（2）中E→C转化的离子方程式________________________________________________________________________。5.下图中A～J分别代表相关反应中的一种物质，已知A分解得到等物质的量的B、C、D，B、D为常温下的气态化合物，C为常温下的液态化合物，图中有部分生成物未标出。请填写以下空白：（1）A的化学式为________________________________________。（2）写出下列反应的化学方程式：D＋G―→H：______________________________________________。F＋J―→B＋C＋I：__________________________________________。（3）0.3 mol I与足量C反应转移电子的物质的量为 mol。（4）容积为10 mL的试管中充满I和G的混合气体，倒立于盛水的水槽中，水全部充满试管，则原混合气体中I与G的体积分别为 mL、 mL。6.晶体硅是信息科学和能源科学的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。下列流程图是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题：（1）反应Ⅰ的化学方程式为 ；在上述生产过程中除反应Ⅰ属于置换反应外还有 （填反应的代号“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。（2）A、B、C三种气体中，在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是 。（写化学式）（3）纯硅可与强碱反应放出氢气，其化学方程式为 。（4）工业上制取合成氨的原料H2是先将焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气，从而得到纯净的H2，则工业上制得纯净H2的化学方程式为 。练后感悟1.特殊反应条件（1）高温、高压、催化剂：N2＋3H2 eq \o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂)) 2NH3（2）加热、催化剂：2SO2＋O2 eq \o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 2SO3、4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 4NO＋6H2O（3）放电：N2＋O2 eq \o(=====,\s\up7(放电)) 2NO2.特殊的实验现象（1）H2在Cl2中燃烧产生苍白色火焰。（2）使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是氨气。（3）在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。（4）遇SCN－显红色或遇OH－生成红褐色沉淀的离子是Fe3＋。（5）遇BaCl2溶液生成不溶于稀HNO3的白色沉淀，则溶液中可能含有Ag＋或S或S。（6）使品红溶液褪色的气体可能是Cl2或SO2，但将褪色后的液体加热又复原的是SO2。（7）实验现象为白色沉淀―→灰绿色―→红褐色的转化一定是Fe（OH）2―→Fe（OH）3。微专题二 环境污染与防治1.常见的环境污染2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化（1）NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O（2）氨气吸收2NH3＋H2O＋SO2===（NH4）2SO38NH3＋6NO2 eq \o(=====,\s\up7(一定条件)) 7N2＋12H2O4NH3＋6NO eq \o(=====,\s\up7(一定条件)) 5N2＋6H2O（3）汽车尾气转换器2CO＋2NO eq \o(=====,\s\up7(催化剂)) 2CO2＋N2（4）石灰吸收CaO＋SO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4特别提醒（1）氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。（2）NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：NO＋O3―→NO2＋O2①NO2＋O―→NO＋O2②总反应方程式为O3＋O===2O2，从整个反应来看NO作催化剂。（3）NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。[微训练二]1.SO2属于严重的大气污染物，可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染，其反应原理可分为两步，过程如图所示：下列说法正确的是（ ）A．SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨B．可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成C．在100～200 ℃时发生的是置换反应D．工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO22.某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。（固定装置略去）（1）实验前，关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是_______________________________。（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是________________________________。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是______________________________________________________________________________________________。（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 ，理由是________________________________________________________________________。（4）该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是_____________________________________________________________________________________________________________；该小组同学实验目的是________________________________________________________________________，但此实验的不足之处是________________________________________________________________________。3.氮的氧化物（用NOx表示）是大气污染物，必须进行处理。（1）汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。①汽车尾气中的CO来自于 ，NO来自于 。汽车尾气对环境的危害主要有________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（至少填两种）。②在适宜温度下采用催化转化法处理汽车尾气中的CO、NOx，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2 eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 7N2＋12H2O。同温同压下，3.5`L`NH3恰好将3.0`L`NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积比是____________________________________________。（3）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比为1∶1混合时被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是____________________________________________。4.烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________________________________________。（2）C中填充的干燥剂是__________（填序号）。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。（4）采样步骤②加热烟道气的目的是________________________________________________________________________________________。微专题·大素养①[微训练一]1．解析：由图可知，甲是氮气，与氢气化合生成氨气。反应Ⅴ是侯氏制碱法，故丁是碳酸氢钠。氨气发生催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，故乙是一氧化氮，丙是二氧化氮。由上述分析可知，甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确。反应Ⅱ为氨气的催化氧化反应，氧化剂为氧气；反应Ⅲ为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，氧化剂为氧气；反应Ⅳ为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，氧化剂和还原剂均是二氧化氮，B错误。碳酸氢钠受热分解生成的二氧化碳可以在反应Ⅴ中循环利用，C正确。由上述分析可知，丁为NaHCO3，D正确。答案：B2．解析：途径①，铜和浓硫酸反应会生成二氧化硫气体污染空气，途径②，制取等质量胆矾需要的硫酸少且无污染性气体产生，更好地体现了“绿色化学”思想，故A正确。硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜和Y反应生成氧化亚铜，铜元素化合价降低，得到电子，被还原，则Y在反应中起到还原剂的作用，故B正确。将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤可制得胆矾晶体，故C正确。硫酸铜分解生成Cu2O、氧气、SO3和SO2，根据2CuSO4 eq \o(=====,\s\up14(1 100 ℃)) Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，若只是二氧化硫和三氧化硫，铜元素、硫元素化合价只有降低，无元素化合价升高，不符合氧化还原反应规律，故D错误。答案：D3．解析：依据图示中的连续氧化转化关系和D为含氧酸、强酸，可确定D为H2SO4或HNO3。A在常温下为气体非金属单质，C是红棕色的气体，则A为N2，C为NO2，D为HNO3。答案：(1)N2 NO2(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O4．解析：由题目中各物质间的相互转化关系可知，A为非金属单质，B为其氢化物。A和B能发生两步连续氧化反应，且E eq \o(――→,\s\up14(Cu)) C，D eq \o(――→,\s\up14(H2O)) E，因此若A为固态非金属单质，则A为S，B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为浓H2SO4；若A为气态非金属单质，则A为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为稀HNO3。答案：(1)S H2S SO2 SO3 H2SO4(2)N2 NH3 NO NO2 HNO3(3)3Cu＋8H＋＋2N===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O5．解析：根据A分解得到等物质的量的B、C、D，可知A是NH4HCO3，已知B、D为常温下的气态化合物，A与NaOH反应生成D，则D是NH3，B是CO2，C为常温下的液态化合物，则C是H2O，根据框图中的转化关系可知G为O2，H为NO，I为NO2，J为HNO3，结合2Mg＋CO2 eq \o(=====,\s\up14(点燃)) 2MgO＋C，可知E、F分别是MgO和C。(1)A的化学式为NH4HCO3。(2)氨催化氧化得到一氧化氮和水：4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(△)) 4NO＋6H2O；碳和浓硝酸发生氧化还原反应：C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up14(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(3)根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，0.3 mol NO2与足量水反应转移电子的物质的量为0.2 mol。(4)水最终充满试管说明NO2和O2恰好完全反应，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，NO2的体积是10 mL×＝8 mL，O2的体积是10 mL×＝2 mL。答案：(1)NH4HCO3(2)4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(△)) 4NO＋6H2O C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up14(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(3)0.2(4)8 26．解析：二氧化硅与焦炭在高温下反应生成硅和CO，即A是CO，CO与水蒸气在高温下反应生成氢气和CO2，即B是CO2，粗硅与氯化氢在523～573 K下反应生成氢气和SiHCl3，SiHCl3与氢气在1 357 K下反应生成硅和氯化氢，即C是氯化氢。(1)根据以上分析可知反应Ⅰ的化学方程式为2C＋SiO2 eq \o(=====,\s\up14(3 273 K)) 2CO↑＋Si(粗)。置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，所以属于置换反应的除了Ⅰ以外还有Ⅱ、Ⅲ。(2)A、B、C分别为CO、CO2、HCl，作为减排目标的一种气体是CO2。(3)纯硅可与强碱反应放出氢气，其化学方程式为Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(4)水蒸气与CO在催化剂存在、1 073 K条件下反应生成氢气和二氧化碳的化学方程式为CO＋H2O eq \o(=====,\s\up14(1 073 K),\s\do13(催化剂)) CO2＋H2。答案：(1)2C＋SiO2 eq \o(=====,\s\up14(3 273 K)) 2CO↑＋Si(粗) Ⅱ、Ⅲ(2)CO2(3)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(4)CO＋H2O eq \o(=====,\s\up14(1 073 K),\s\do13(催化剂)) CO2＋H2[微训练二]1．解析：因为酸雨的pH<5.6，所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的，A项错误；分析可知X气体为H2S，能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水的硫化铜沉淀，所以可用CuSO4溶液检验是否有H2S气体生成，B项正确；在100～200 ℃时发生的反应为2H2S＋SO2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(100～200 ℃)) 3S＋2H2O，不是置换反应，C项错误；若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2，则会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物)，D项错误。答案：B2．解析：(1)形成封闭系统的气体在热胀冷缩作用下压强发生变化，可用于检查装置封闭是否完好。(2)铜与浓硝酸反应较剧烈，生成NO2气体呈红棕色，铜与稀硝酸反应相对平稳，放出无色气体NO，即混合气体颜色变浅。(3)铜直接与浓、稀HNO3反应都有对环境有危害的污染物NOx产生，而Cu先与O2化合生成CuO后，再与HNO3发生复分解反应，生成Cu(NO3)2时不产生对环境有危害的物质，且消耗HNO3量较少。(4)KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成氯气，氯气置换KBr溶液中的溴使溶液显橙色，通过反应现象证明有氧化还原反应发生，证明给定物质氧化性(或还原性)强弱；氯气有毒，实验装置中还应该有尾气处理部分。答案：(1)检查装置气密性(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 反应变缓，气体颜色变浅(3)丙 耗酸量最少，无污染(4)c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色 证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2 没有处理尾气3．解析：(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应等。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 LV(NO)＋V(NO2)＝3.5 L则V(NO)＝0.75 L V(NO2) ＝2.25 LV(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(3)NO中氮的化合价为＋2，NO2中氮的化合价为＋4，利用得失电子数守恒，二者以物质的量之比为1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3，即为NaNO2。答案：(1)①汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等 ②2xCO＋2NOx eq \o(=====,\s\up14(催化剂)) 2xCO2＋N2(2)1∶3 (3)NaNO24．解析：(1)烟道气中含有粉尘、空气、H2O、NOx，过滤器A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)烟道气中的NOx与空气中的O2在加热器中反应生成高价态氮氧化物，碱石灰只能干燥碱性气体，无水CuSO4一般用于检验生成的H2O而不作干燥剂，P2O5是酸性干燥剂，可干燥氮氧化物，故选c。(3)吸收器D用于吸收氮氧化物，考虑氮氧化物可与碱溶液反应，故可将气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，装置如图所示：。(4)采样步骤②中加热器将烟道气加热至140℃，可减少氮氧化物(NOx)在水中的溶解。答案：(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水 环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境方案反应物甲Cu、浓HNO3乙Cu、稀HNO3丙Cu、O2、稀HNO3
微专题·大素养① 第五章 章末共享微专题一 常见非金属元素的特征转化关系与应用1.直线转化关系A eq \o(――→,\s\up7(O2)) B eq \o(――→,\s\up7(O2)) C eq \o(――→,\s\up7(H2O)) 酸或碱，符合此条件的常见A物质有：NH3、N2、H2S、S、CH4、C、Na等，如NH3（N2） eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂，△)) NO eq \o(――→,\s\up7(O2)) NO2 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) HNO3；H2S（S） eq \o(――→,\s\up7(O2)) SO2 eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂，△)) SO3 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) H2SO4；CH4（C） eq \o(――→,\s\up7(O2),\s\do5(不完全燃烧)) CO eq \o(――→,\s\up7(O2)) CO2 eq \o(――→,\s\up7(H2O)) H2CO3。2.三角转化关系3.交叉转化关系[微训练一]1.合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下：下列说法不正确的是（ ）A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂一定相同C．Ⅵ的产物可在上述流程中被再次利用D．丁为NaHCO32.CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 （ ）A．相对于途径①，途径②更好地体现了“绿色化学”思想B．Y在反应中起到还原剂的作用C．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可制得胆矾晶体D．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体3.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题： eq \x(A) eq \o(――→,\s\up7(O2)) eq \x(B) eq \o(――→,\s\up7(O2)) eq \x(C) eq \o(――→,\s\up7(H2O)) eq \x(D) 若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。（1）A、C的化学式分别是：A ；C 。（2）D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。4.A、B、C、D、E五种物质的相互转化关系如下：请完成下列问题：（1）若A通常状态下为固态单质，则A→E分别为（写化学式）A ，B ，C ，D ，E 。（2）若A通常状态下为气态单质，则A→E分别为（写化学式）A ，B ，C ，D ，E 。（3）写出（2）中E→C转化的离子方程式________________________________________________________________________。5.下图中A～J分别代表相关反应中的一种物质，已知A分解得到等物质的量的B、C、D，B、D为常温下的气态化合物，C为常温下的液态化合物，图中有部分生成物未标出。请填写以下空白：（1）A的化学式为________________________________________。（2）写出下列反应的化学方程式：D＋G―→H：______________________________________________。F＋J―→B＋C＋I：__________________________________________。（3）0.3 mol I与足量C反应转移电子的物质的量为 mol。（4）容积为10 mL的试管中充满I和G的混合气体，倒立于盛水的水槽中，水全部充满试管，则原混合气体中I与G的体积分别为 mL、 mL。6.晶体硅是信息科学和能源科学的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。下列流程图是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题：（1）反应Ⅰ的化学方程式为 ；在上述生产过程中除反应Ⅰ属于置换反应外还有 （填反应的代号“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。（2）A、B、C三种气体中，在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是 。（写化学式）（3）纯硅可与强碱反应放出氢气，其化学方程式为 。（4）工业上制取合成氨的原料H2是先将焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气，从而得到纯净的H2，则工业上制得纯净H2的化学方程式为 。练后感悟1.特殊反应条件（1）高温、高压、催化剂：N2＋3H2 eq \o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂)) 2NH3（2）加热、催化剂：2SO2＋O2 eq \o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 2SO3、4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 4NO＋6H2O（3）放电：N2＋O2 eq \o(=====,\s\up7(放电)) 2NO2.特殊的实验现象（1）H2在Cl2中燃烧产生苍白色火焰。（2）使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是氨气。（3）在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。（4）遇SCN－显红色或遇OH－生成红褐色沉淀的离子是Fe3＋。（5）遇BaCl2溶液生成不溶于稀HNO3的白色沉淀，则溶液中可能含有Ag＋或S或S。（6）使品红溶液褪色的气体可能是Cl2或SO2，但将褪色后的液体加热又复原的是SO2。（7）实验现象为白色沉淀―→灰绿色―→红褐色的转化一定是Fe（OH）2―→Fe（OH）3。微专题二 环境污染与防治1.常见的环境污染2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化（1）NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O（2）氨气吸收2NH3＋H2O＋SO2===（NH4）2SO38NH3＋6NO2 eq \o(=====,\s\up7(一定条件)) 7N2＋12H2O4NH3＋6NO eq \o(=====,\s\up7(一定条件)) 5N2＋6H2O（3）汽车尾气转换器2CO＋2NO eq \o(=====,\s\up7(催化剂)) 2CO2＋N2（4）石灰吸收CaO＋SO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4特别提醒（1）氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。（2）NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：NO＋O3―→NO2＋O2①NO2＋O―→NO＋O2②总反应方程式为O3＋O===2O2，从整个反应来看NO作催化剂。（3）NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。[微训练二]1.SO2属于严重的大气污染物，可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染，其反应原理可分为两步，过程如图所示：下列说法正确的是（ ）A．SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨B．可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成C．在100～200 ℃时发生的是置换反应D．工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO22.某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。（固定装置略去）（1）实验前，关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是_______________________________。（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是________________________________。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是______________________________________________________________________________________________。（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 ，理由是________________________________________________________________________。（4）该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是_____________________________________________________________________________________________________________；该小组同学实验目的是________________________________________________________________________，但此实验的不足之处是________________________________________________________________________。3.氮的氧化物（用NOx表示）是大气污染物，必须进行处理。（1）汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。①汽车尾气中的CO来自于 ，NO来自于 。汽车尾气对环境的危害主要有________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（至少填两种）。②在适宜温度下采用催化转化法处理汽车尾气中的CO、NOx，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 5N2＋6H2O，8NH3＋6NO2 eq \o(=====,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)) 7N2＋12H2O。同温同压下，3.5`L`NH3恰好将3.0`L`NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积比是____________________________________________。（3）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比为1∶1混合时被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是____________________________________________。4.烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。（1）A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________________________________________。（2）C中填充的干燥剂是__________（填序号）。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5（3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。（4）采样步骤②加热烟道气的目的是________________________________________________________________________________________。微专题·大素养①[微训练一]1．解析：由图可知，甲是氮气，与氢气化合生成氨气。反应Ⅴ是侯氏制碱法，故丁是碳酸氢钠。氨气发生催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，故乙是一氧化氮，丙是二氧化氮。由上述分析可知，甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确。反应Ⅱ为氨气的催化氧化反应，氧化剂为氧气；反应Ⅲ为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，氧化剂为氧气；反应Ⅳ为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，氧化剂和还原剂均是二氧化氮，B错误。碳酸氢钠受热分解生成的二氧化碳可以在反应Ⅴ中循环利用，C正确。由上述分析可知，丁为NaHCO3，D正确。答案：B2．解析：途径①，铜和浓硫酸反应会生成二氧化硫气体污染空气，途径②，制取等质量胆矾需要的硫酸少且无污染性气体产生，更好地体现了“绿色化学”思想，故A正确。硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜和Y反应生成氧化亚铜，铜元素化合价降低，得到电子，被还原，则Y在反应中起到还原剂的作用，故B正确。将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤可制得胆矾晶体，故C正确。硫酸铜分解生成Cu2O、氧气、SO3和SO2，根据2CuSO4 eq \o(=====,\s\up14(1 100 ℃)) Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，若只是二氧化硫和三氧化硫，铜元素、硫元素化合价只有降低，无元素化合价升高，不符合氧化还原反应规律，故D错误。答案：D3．解析：依据图示中的连续氧化转化关系和D为含氧酸、强酸，可确定D为H2SO4或HNO3。A在常温下为气体非金属单质，C是红棕色的气体，则A为N2，C为NO2，D为HNO3。答案：(1)N2 NO2(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O4．解析：由题目中各物质间的相互转化关系可知，A为非金属单质，B为其氢化物。A和B能发生两步连续氧化反应，且E eq \o(――→,\s\up14(Cu)) C，D eq \o(――→,\s\up14(H2O)) E，因此若A为固态非金属单质，则A为S，B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为浓H2SO4；若A为气态非金属单质，则A为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为稀HNO3。答案：(1)S H2S SO2 SO3 H2SO4(2)N2 NH3 NO NO2 HNO3(3)3Cu＋8H＋＋2N===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O5．解析：根据A分解得到等物质的量的B、C、D，可知A是NH4HCO3，已知B、D为常温下的气态化合物，A与NaOH反应生成D，则D是NH3，B是CO2，C为常温下的液态化合物，则C是H2O，根据框图中的转化关系可知G为O2，H为NO，I为NO2，J为HNO3，结合2Mg＋CO2 eq \o(=====,\s\up14(点燃)) 2MgO＋C，可知E、F分别是MgO和C。(1)A的化学式为NH4HCO3。(2)氨催化氧化得到一氧化氮和水：4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(△)) 4NO＋6H2O；碳和浓硝酸发生氧化还原反应：C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up14(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(3)根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，0.3 mol NO2与足量水反应转移电子的物质的量为0.2 mol。(4)水最终充满试管说明NO2和O2恰好完全反应，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，NO2的体积是10 mL×＝8 mL，O2的体积是10 mL×＝2 mL。答案：(1)NH4HCO3(2)4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(△)) 4NO＋6H2O C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up14(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O(3)0.2(4)8 26．解析：二氧化硅与焦炭在高温下反应生成硅和CO，即A是CO，CO与水蒸气在高温下反应生成氢气和CO2，即B是CO2，粗硅与氯化氢在523～573 K下反应生成氢气和SiHCl3，SiHCl3与氢气在1 357 K下反应生成硅和氯化氢，即C是氯化氢。(1)根据以上分析可知反应Ⅰ的化学方程式为2C＋SiO2 eq \o(=====,\s\up14(3 273 K)) 2CO↑＋Si(粗)。置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，所以属于置换反应的除了Ⅰ以外还有Ⅱ、Ⅲ。(2)A、B、C分别为CO、CO2、HCl，作为减排目标的一种气体是CO2。(3)纯硅可与强碱反应放出氢气，其化学方程式为Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。(4)水蒸气与CO在催化剂存在、1 073 K条件下反应生成氢气和二氧化碳的化学方程式为CO＋H2O eq \o(=====,\s\up14(1 073 K),\s\do13(催化剂)) CO2＋H2。答案：(1)2C＋SiO2 eq \o(=====,\s\up14(3 273 K)) 2CO↑＋Si(粗) Ⅱ、Ⅲ(2)CO2(3)Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(4)CO＋H2O eq \o(=====,\s\up14(1 073 K),\s\do13(催化剂)) CO2＋H2[微训练二]1．解析：因为酸雨的pH<5.6，所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的，A项错误；分析可知X气体为H2S，能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水的硫化铜沉淀，所以可用CuSO4溶液检验是否有H2S气体生成，B项正确；在100～200 ℃时发生的反应为2H2S＋SO2 eq \o(=====,\s\up14(催化剂),\s\do13(100～200 ℃)) 3S＋2H2O，不是置换反应，C项错误；若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2，则会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物)，D项错误。答案：B2．解析：(1)形成封闭系统的气体在热胀冷缩作用下压强发生变化，可用于检查装置封闭是否完好。(2)铜与浓硝酸反应较剧烈，生成NO2气体呈红棕色，铜与稀硝酸反应相对平稳，放出无色气体NO，即混合气体颜色变浅。(3)铜直接与浓、稀HNO3反应都有对环境有危害的污染物NOx产生，而Cu先与O2化合生成CuO后，再与HNO3发生复分解反应，生成Cu(NO3)2时不产生对环境有危害的物质，且消耗HNO3量较少。(4)KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成氯气，氯气置换KBr溶液中的溴使溶液显橙色，通过反应现象证明有氧化还原反应发生，证明给定物质氧化性(或还原性)强弱；氯气有毒，实验装置中还应该有尾气处理部分。答案：(1)检查装置气密性(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 反应变缓，气体颜色变浅(3)丙 耗酸量最少，无污染(4)c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色 证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2 没有处理尾气3．解析：(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应等。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 LV(NO)＋V(NO2)＝3.5 L则V(NO)＝0.75 L V(NO2) ＝2.25 LV(NO)∶V(NO2)＝1∶3。(3)NO中氮的化合价为＋2，NO2中氮的化合价为＋4，利用得失电子数守恒，二者以物质的量之比为1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3，即为NaNO2。答案：(1)①汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应等 ②2xCO＋2NOx eq \o(=====,\s\up14(催化剂)) 2xCO2＋N2(2)1∶3 (3)NaNO24．解析：(1)烟道气中含有粉尘、空气、H2O、NOx，过滤器A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)烟道气中的NOx与空气中的O2在加热器中反应生成高价态氮氧化物，碱石灰只能干燥碱性气体，无水CuSO4一般用于检验生成的H2O而不作干燥剂，P2O5是酸性干燥剂，可干燥氮氧化物，故选c。(3)吸收器D用于吸收氮氧化物，考虑氮氧化物可与碱溶液反应，故可将气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，装置如图所示：。(4)采样步骤②中加热器将烟道气加热至140℃，可减少氮氧化物(NOx)在水中的溶解。答案：(1)除尘(2)c(3)(4)防止NOx溶于冷凝水 环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰川融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境方案反应物甲Cu、浓HNO3乙Cu、稀HNO3丙Cu、O2、稀HNO3
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