- 十年阿桑
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硝酸是一种强氧化性酸,其强氧化性是中学化学知识中的重点及难点,也是高考中常见的热点,现将考查硝酸强氧化性的知识要点及题型归类分析如下:
一、考查硝酸与指示剂(或试纸)的变色情况
知识要点:浓硝酸中滴入石蕊试液先变红(酸性引起),微热后褪色(强氧化性引起);而稀硝酸则只能使石蕊试液变红,不能使之褪色,因稀硝酸的氧化性不如浓硝酸强,不能将石蕊氧化。
例1 取三张蓝色石蕊试纸置于表面皿上,然后按顺序滴加65%的硝酸,98.3%的硫酸和新制氯水,三张试纸最终呈现的颜色是( )。
A. 白 红 白 B. 红 黑 红
C. 红 红 红 D. 白 黑 白
解析:因上述两酸均为浓酸,均具有强氧化性,新制氯水中含强氧化性的次氯酸,浓硫酸还表现出脱水性,所以应选D。
二、考查气体制取及装置的选择
(1)硝酸具有强氧化性,不能用其来制取还原性气体(如:H2S、SO2、HI、HBr等);(2)因NO3-的氧化性强于H+,所以硝酸与金属反应不会产生H2;(3)由于硝酸具有强氧化性,对橡胶制品有强腐蚀作用,所以制取HNO3时常用曲颈玻璃仪器,涉及连接仪器的胶管应尽可能短,尽可能使两玻璃接口非常接近,盛放硝酸的试剂瓶不能用橡皮塞等。
例2 一定量的盐酸和过量铁粉反应,为减缓反应速率,且不影响H2的总量,可向盐酸中加入适量的( )
(1)氢氧化钠固体(2)醋酸钠固体 (3)氯化钠溶液 (4)水 (5)硝酸钾溶液
A. (1)(2)(3) B. (2)(3)(4)
C. (3)(4)(5) D. (1)(3)(5)
解析:要减缓反应速率且不影响H2的总量,可以稀释,也可将强酸转化为弱酸。(1)氢氧化钠要消耗盐酸,(2)醋酸钠固体能将强酸转化为弱酸,(3)、(4)相当于稀释,加(5)相当于溶液中有硝酸,将不再产生H2,所以应选B。
三、考查常温下浓硝酸使铁、铝钝化现象
知识要点:铁、铝遇冷的浓硝酸、浓硫酸均可发生钝化。
例3 欲迅速除去铝壶中的水垢又不损坏铝壶,最佳的方法是加入下列物质中的( )
A. 浓盐酸 B. 稀硝酸 C. 冷的浓硫酸 D. 冷的浓硝酸
解析:该题加入试剂必须满足:不但能与水垢(CaCO3、Mg(OH)2)反应,而且要求不能与铝反应。因浓盐酸和稀硝酸均与铝反应,冷的浓硫酸尽管使铝钝化,但与CaCO3反应不彻底(生成难溶物CaSO4),冷的浓硝酸不但能与水垢反应,还可使铝钝化,所以应选D。
四、考查硝酸对金属的溶解情况
知识要点:(1)Pt、Au不与硝酸反应,只溶于王水。(2)一般情况下,在金属活动顺序表中排在氢以后的金属与硝酸反应时,浓硝酸产生NO2,稀硝酸产生NO。
例4 用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡屡发生,下列不易区别其真伪的方法是( )。
A. 测密度 B. 放入硝酸中 C. 放入盐酸中 D. 观察外观
解析:铜锌合金与金的密度不同;合金放入硝酸中会全部溶解;合金放入盐酸中会部分溶解;而金在硝酸或盐酸中不会溶解无明显变化,即A、B、C均能区别其真伪,所以应选D。
五、考查与NO3-有关的溶液中离子共存问题
知识要点:NO3-在中性或碱性溶液中氧化性极弱,通常认为不显氧化性;而NO3-在酸性溶液中将会显示极强的氧化性,可以氧化许多具有还原性的微粒(如:S2-、HS-、I-、Br-、HSO3-、SO32-、Fe2+等),使之在溶液中不能共存。
例5 在pH=1的无色溶液中,下列各离子组因发生氧化还原反应而不能共存的是( )。
A. NH4+、K+、Na+、CO32- B. K+、Na+、Fe2+、NO3-
C. NH4+、K+、Na+、CO32-、AlO2- D.NH4+、K+、Na+、NO3-、I-
解析:本题必须抓住三个关键点:(1)酸性环境,(2)无色溶液,(3)氧化还原而不能共存。A、C中由于CO32-、HCO3-、AlO2-与H+作用均属非氧化还原反应而不能共存,而B、D中NO3-与H+共同作用均可氧化Fe2+与I-而不能共存,但B溶液中Fe2+有色,所以只选D。
高考化学专题复习离子共存
1.离子在溶液中能否大量共存,首先应看其能否发生以下反应:
(1)能发生复分解反应,即能够形成沉淀、易挥发性物质(气体)、弱电解质(如水、弱酸、弱碱等)的离子不能大量共存。其中,微溶物如CaSO4等少量可以共存,大量不能共存。
例1.下列各组离子在水溶液中能大量共存的是( )
(A)Na+、Ba2+、OH-、AlO2- (B)H+、Na+、Cl-、SO32-
(C)H+、Na+、HPO42-、NO3- (D)K+、Ca2+、ClO-、SO42-
(2)能发生完全双水解的阴阳离子在水溶液中不能大量共存。
例2.下列各组离子在水溶液中能够大量共存的是( )
(A)Al3+、SO42-、HCO3-、NO3- (B)NH4+、Cl-、SiO32-、SO42-
(C)NH4+、NO3-、CH3COO-、HCO3- (D)Fe3+、Cl-、HCO3-、NO3-
【总结】一般地,生成物中有沉淀或气体产生的双水解反应可以完全进行。
(3)能发生氧化还原反应的离子不能大量共存。
例3.下列各组离子在水溶液中不能大量共存的是( )
(A)Na+、Mg2+、NO3-、I- (B)H+、Fe2+、NO3-、Cl-
(C)Na+、K+、ClO-、S2- (D)H+、Fe2+、SO42-、I-
(4)能形成络合物的离子不能大量共存,如 Fe3+和SCN-。
2.注意题干的附加条件。如“无色溶液”中不应含MnO4-、Fe2+、Fe3+、Cu2+等有色离子;又如“pH=1的溶液”中有大量H+,再如“加入金属铝有H2放出的溶液”或“由水电离出的 H+的浓度为10-13mol/L的溶液”可能有大量 H+或 OH-。
例4.下列各组离子中,在[H+]=10-13 mol/L的溶液中能大量共存,且加入NaHSO4溶液过程中会产生气体和沉淀的是( )
(A)Na+、NO3-、AlO2-、Cl- (B)Na+、K+、NO3-、SiO32-
(C)K+、Cl-、AlO2-、CO3- (D)Na+、Mg2+、HCO3-、Cl-
【练习】1.下列各组离子在水溶液中不能大量共存的是( )
(A)H+、Na+、CH3COO-、Cl- (B)Na+、[Ag(NH3)2]+、OH-、NO3-
(C)H+、K+、MnO4-、Cl- (D)Na+、K+、AlO2-、NO3-
2.向某溶液中加入金属铝时有H2放出,则下列各组离子在该溶液中一定能大量共存的是________;一定不能大量共存的是_____________;可能大量共存的是______________。
⑴Na+、K+、Cl-、SO42- ⑵Na+、K+、Ba2+、Cl- ⑶Na+、Mg2+、Cl-、SO42-
⑷K+、Ba2+、Cl-、SO42- ⑸K+、Mg2+、NO3-、SO42- ⑹K+、NH4+、Cl-、CO32-
⑺K+、Na+、Cl-、HCO3- ⑻K+、Ca2+、Br-、Cl- ⑼K+、Na+、AlO2-、SO42-
3.某无色透明的溶液跟金属铝反应时放出H2,试判断下列离子Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42-、SO32-、HCO3-、OH-、NO3-何者能大量在此溶液中共存。
⑴当生成Al3+时可存在________________________;
⑵当生成AlO2-时可存在_______________________。
二氧化硫和二氧化碳比较
硫元素和碳元素在元素周期表中分别位于第三周期第IVA族和第二周期第VIA族。虽然它们是不同的周期和不同的主族,但两者氧化物(SO2、CO2)的性质却有着惊人地相似之处。现将SO2和CO2的性质归纳如下。
一、相似性
1.通常情况下,SO2、CO2都是无色气体。
2.SO2和CO2都是酸性氧化物,溶解于水均能形成不稳定的二元酸,分别是H2SO3和H2CO3,因此,它们具有酸性氧化物的通性。
SO2+H2OH2SO3 CO2+H2OH2CO3
如能与Ca(OH)2溶液反应,少量时分别生成难溶于水的CaCO3和CaSO3;过量时分别生成易溶于水的Ca(HCO3)2和Ca(HSO3)2;所以不能用澄清石灰水鉴别它们。
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2
SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O SO2+CaSO3+H2OCa(HSO3)2
3.SO2和CO2都能与CaCl2、BaCl2溶液反应;所以不能用CaCl2、BaCl2溶液鉴别它们。
4.在实验室制取SO2和CO2气体时,都是用相对应的含氧酸盐与强酸反应。反应方程式:
Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
5.实验室收集SO2和CO2都用向上排空气法,都不能用排水法。
6.SO2和CO2都不与浓H2SO4反应,均可以用浓H2SO4干燥。
7.SO2和CO2的密度都比空气的密度大。在标准状况下,SO2的密度为2.8572 g/㎝3;CO2的密度为1.964 3 g/cm3。
8.SO2和CO2都容易对环境造成污染。
9.SO2和CO2都是非电解质。
10.SO2和CO2都有一定的弱氧化性。
SO2+2H2S3S↓+2H2O
CO2+C2CO CO2+2Mg2MgO+C
11.SO2和CO2二者对应的+4价含氧酸盐的溶解性。除钾、钠、铵盐都易溶于水,镁盐都微溶于水以外,其他盐都难溶于水或在溶液中不存在。
二、差异性
1.从结构上看,SO2是极性分子,而CO2是非极性分子。
2.SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体,空气中SO2含量较高会形成酸雨,CO2是无色无味的气体,CO2排放量过多会产生温室效应。
3.SO2和CO2在水中的溶解性差别很大。在通常情况下,1体积水中能溶解40体积的SO2;1体积水中只能溶解1体积CO2。
4.SO2容易液化,而CO2不能液化。
5.SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2不具有漂白性。因此可利用这一特性鉴别SO2和CO2。
6.SO2的水溶液酸性比CO2的水溶液酸性强。即H2SO3 >H2CO3.
7.SO2有氧化性。在通常情况下SO2能和还原性强的H2S反应:SO2+2H2S3S+2H2O,而CO2不能与H2S反应。
8.SO2有还原性。
①SO2在一定条件下能和O2反应:2SO2+O22SO3,而CO2不与O2反应。
②SO2能和KMnO4(H+)溶液反应:2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4,使酸性KMnO4溶液褪色,而CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色。实验室通常用酸性KMnO4溶液来鉴别SO2和CO2,或除去CO2中混有的SO2。
③SO2能和溴水反应:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,使溴水褪色;CO2不能和溴水反应,也不能使溴水褪色。实验室通常用溴水来检验SO2的还原性,或用溴水鉴别SO2和CO2。
④SO2能和H2O2反应:SO2+H2O2H2SO4,而CO2不能和H2O2反应。
⑤SO2和Na2O2反应只生成盐:SO2+Na2O2Na2SO4,而CO2和Na2O2反应除生成正盐以外还要放出O2:2CO2+2Na2O2Na2CO3+O2↑。
⑥SO2能和FeCl3溶液反应:SO2+2FeCl3+2H2O2FeCl2+H2SO4+2HCl,而CO2不能与FeCl3反应。
⑦SO2能和滴有氯水的BaCl2溶液反应产生白色的沉淀:
SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4,
H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl,而CO2不能发生类似反应。
⑧SO2能和用硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液反应产生白色沉淀:
3SO2+2HNO3+2H2O3H2SO4+2NO↑,H2SO4+Ba(NO3)2BaSO4↓+2HNO3,而CO2不能发生此类反应。
9.与某些盐的反应
①SO2可以和NaHCO3溶液反应:2NaHCO3+SO2Na2SO3+2CO2↑+H2O;而CO2不与NaHCO3溶液反应。实验室通常用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的SO2。
②SO2和漂白粉溶液反应不能生成次氯酸:Ca(ClO)2+2SO2+2H2OCaSO4+H2SO4+2HCl,而CO2和漂白粉溶液反应可以生成次氯酸:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO。
三、SO2和CO2的相互鉴别
1.鉴别SO2气体的常用方法是用品红溶液,看能否使其褪色,有时还需要加热观察能否再复原。
2.鉴别CO2气体的常用方法是用澄清的石灰水,看能否使其变浑浊,足量时再变澄清。
适量:CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
过量:CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2
3.当混有CO2时不会影响SO2的鉴别,当混有SO2时会干扰CO2的鉴别,应先除去SO2后再用澄清石灰水鉴别CO2气体。
4.除去CO2中的SO2常用的方法:是使混合气体先通过足量的溴水或酸性KMnO4溶液吸收SO2,再通过品红溶液检验SO2是否被除尽。
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