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专题三 身边的化学物质一、气体的制取、收集和除杂1．发生装置的选择(1)选择原则①反应物的状态；②反应是否需要条件。(2)装置：固体反应需加热，如图①；固液反应不需加热，如图②③④。2．收集方法的选择 (1)排水法：难溶于水或微溶于水且不与水反应的气体，可用排水集气法收集(如右图)。O2、H2、CO、CH4等均可用排水集气法收集。注意：①倒立在水槽中的集气瓶不得留有气泡，否则会影响收集气体的纯度。②导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，而是当气泡连续均匀放出时，才能收集，这样收集的气体才会更纯净些。③若被收集的气体密度大于空气，应将集气瓶(盖有毛玻璃片)正放在桌面上；若被收集的气体密度小于空气，则应将集气瓶(仍盖有毛玻璃片)倒放在桌面上。(2)排空气法：密度与空气有一定差别且不与空气反应的气体可用排空气集气法。密度比空气小的气体用向下排空气法(如图1)；密度比空气大的气体用向上排空气法(如图2)；如用图3装置收集气体时，当用于收集密度比空气小的气体时，气体由B进A出；当用于收集密度比空气大的气体时，气体由A进B出。注意：①集气瓶要干燥；②集气瓶中的导气管要伸到接近集气瓶的底部，便于排尽空气。3．气体的净化和干燥9
(1)实验装置(2)气体的干燥选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。如下表中常见气体的干燥剂：干燥剂可干燥的气体不能干燥的气体浓硫酸H2、O2、CO、HCl等中性、酸性气体不能干燥碱性气体，如NH3无水硫酸铜(CuSO4)、无水氯化钙(CaCl2)H2、O2、CO、CO2、HCl无水氯化钙不能干燥NH3氢氧化钠固体或生石灰或碱石灰H2、O2、CO、NH3等中性、碱性气体不能干燥酸性气体，如CO2、SO2、HCl、H2S等 (3)气体的净化选择气体吸收剂应根据气体的性质和要除去杂质的性质而定。原则：①所用的吸收剂只能吸收气体中的杂质；②不能与被提纯的气体反应，也不能引入新的杂质。常见的气体及其吸收剂：水蒸气：吸收剂为浓硫酸、无水硫酸铜、氢氧化钠固体、碱石灰(氢氧化钠与生石灰的混合物)等。HCl：吸收剂为氢氧化钠溶液、碱石灰等。CO2：吸收剂为氢氧化钠溶液、澄清石灰水、碱石灰等。气体的净化顺序：先除杂，后干燥；加热之前先除去水。二、常见物质间的转化1．CO2的重要性围绕CO2展开的一系列转化反应2．金属及碱的重要性(1)9
(2)3．盐的重要性酸、碱、盐以及单质、氧化物的化学性质均与盐有密切的联系，盐将这些物质联系在一起。三、空气和水空气是一种混合物，其组成是通过测定空气中各成分的体积分数来表示的，但各成分的体积分数是相对的，并不是固定不变的。空气中氧气含量的测定方法很多，但原理基本是一样的，即一般是先把氧气消耗掉，而后利用压强和体积的变化来确定。所以，在选择燃烧物时一般选用红磷；不选用铁丝是因为铁丝在空气中不能燃烧；不选用硫或碳是因为硫或碳燃烧后有二氧化硫、二氧化碳气体生成，如选用硫或碳，则瓶内可放一些NaOH溶液来吸收生成的气体。对实验误差的分析应重点放在燃烧物的用量(要充分消耗氧气)、装置的气密性(装置气密性要好)、记录实验数据的时间(温度冷却到常温下)等。四、溶液1．溶液是均一、稳定的混合物。判断某物质是否是溶液，一般看以下两点：是否具有均一、稳定的性质；是否是一种混合物。溶液是澄清、透明的，但不一定是无色的。当溶液中有水存在时，不论水的量有多少，习惯上把水看做是溶剂，而且通常不指明溶剂的某溶液，一般指的是其水溶液。2．饱和溶液与不饱和溶液只有在“一定温度下”和“一定量的溶剂里”才有确定的意义。在改变溶剂或温度的情况下，饱和溶液与不饱和溶液可以进行相互转化。溶液的饱和、不饱和与浓、稀之间无必然联系，即饱和溶液不一定是浓溶液，不饱和溶液也不一定是稀溶液；但对于同一温度下、同一溶质的溶液，其饱和溶液溶质的质量分数比其不饱和溶液溶质的质量分数大。3．溶解度曲线的应用：①可以查出某种物质在某温度下的溶解度；②可以确定温度对溶解度的影响状况；③可以比较不同物质在不同温度下的溶解度大小；④可以确定怎样制得某温度时该物质的饱和溶液等。五、溶液的酸碱性1．溶液的酸碱性指的是溶液呈酸性、碱性还是中性，通常用酸碱指示剂来测定(定性)。溶液的酸碱度是指溶液酸碱性的强弱程度，常用pH表示(定量)，测定pH最简单的方法是使用pH试纸。2．酸具有相似化学性质的原因是溶液中都含有H＋；碱具有相似化学性质的原因是溶液中都含有OH－。9
3．NaOH和Ca(OH)2同属碱类物质，由于金属阳离子不同，因而有各自的不同特性，如NaOH易溶于水，而Ca(OH)2微溶于水。因此，要充分吸收混合气体中的CO2应选用NaOH溶液，检验CO2的存在时应选用Ca(OH)2溶液。4．“酸、碱、盐”这部分知识是初中化学的重点内容，其知识点多而琐碎。要想扎实地学好这部分知识，就要认真分析、归纳好其中的重要知识点：会用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性；掌握常见酸、碱、盐的特性；会用pH试纸测量溶液的酸碱性强弱；认识中和反应的实质，知道中和反应在生产、生活中的应用；知道复分解反应及该反应发生的条件等。考向一 气体的制取、收集和除杂【例1】 下图是实验室常用的一些装置。(1)仪器a的名称是__________；(2)实验室制取并收集二氧化碳气体应选择的装置是________(填序号)，检验二氧化碳是否收集满的方法是__________________；(3)用装置A与C连接制取并收集氧气，则装置A中反应的化学方程式为___________，当观察到装置C中________时才开始收集；(4)SO2通常是一种无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水，排放到空气中会形成酸雨。实验室用下图装置收集一瓶干燥的SO2，装置的导管按气流方向连接的顺序是________→________→________→________→e(填字母)，装置中的X是__________。解析：(1)仪器a为试管；(2)制取CO2用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应制取不需加热，故选B作为发生装置；CO2密度比空气大，能溶于水，故选用向上排空气法收集；(3)用装置A与C连接制取氧气时，制氧气药品是高锰酸钾，高锰酸钾在加热条件下，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，用排水法收集时，当导管口有气泡连续均匀冒出时开始收集；(4)要收集一瓶干燥的SO2，用浓硫酸除去水蒸气，X为浓硫酸，长管进短管出，气体由c进入，d出；SO2的密度比空气大，故干燥后的SO2由b进入，a出；SO2有毒，故把SO2溶于水。答案：(1)试管(2)B、D 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则CO2已集满(3)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 气泡连续均匀放出(4)c d b a 浓硫酸方法归纳 由反应物状态和反应条件确定发生装置；由气体的性质确定收集装置；除去气体杂质先除去其他气体，最后除去水蒸气；有毒的、会污染空气的气体一定用尾气装置处理。考向二 空气和氧气9
【例2】 “减少污染，净化空气，还我一片蓝天”已成为城市居民共同的心声。(1)洁净的空气中含量较多的气体有氧气和__________(填化学式)。(2)汽车燃料燃烧不充分时，会产生炭粒和有毒的________(填化学式)气体，污染空气。(3)汽车使用压缩天然气(CNG)作燃料，会减少对空气的污染。天然气所含主要成分的化学式是__________。压缩天然气(CNG)加气站必须悬挂图标，因为_______________。解析：空气中含量较多的是氧气和氮气；汽车燃料燃烧不充分会产生炭粒和一氧化碳；天然气的主要成分是甲烷；压缩天然气加气站必须禁止烟火，以防引燃加气站中空气里的天然气，发生爆炸。答案：(1)N2 (2)CO (3)CH4 加气站空气中含有天然气，遇到明火，可能发生爆炸方法归纳 空气的污染包括气体污染和粉尘污染，气体污染包括SO2、NO2和CO的污染等，在明确污染原因的前提下，分析防治措施是否可行，是否能起到防治污染的作用。考向三 溶液【例3】 水和溶液在生命活动和生产、生活中起着十分重要的作用。(1)“生命吸管”(如下图)是一种可以随身携带的小型水净化器，里面装有网丝、注入了活性炭和碘的树脂等。其中活性炭起到________和过滤的作用。(2)水常用来配制各种溶液，硝酸钾溶液中的溶质为____________________。(3)农业生产常用溶质的质量分数为10%～20%的NaCl溶液来选种。现将300g25%的NaCl溶液稀释为15%的NaCl溶液，需要加水的质量为________g。(4)根据下表回答问题。温度/℃020406080100溶解度/gNaCl35.736.036.637.338.439.8NH4Cl29.437.245.855.265.677.3①60 ℃时，向两个分别盛有50gNaCl和NH4Cl的烧杯中，各加入100g的水，充分溶解后，为饱和溶液的是__________溶液。②采用一种操作方法，将上述烧杯中的剩余固体全部溶解，变为不饱和溶液。下列说法正确的是________(填字母序号)。A．溶质的质量不变 B．溶液中溶质的质量分数一定减小C．溶液质量可能不变 D．可升高温度或增加溶剂解析：(1)活性炭具有吸附作用；(2)硝酸钾溶液是固体硝酸钾溶于水形成的，即溶质是硝酸钾；(3)设需加水的质量为x，则有：300g×25%＝(300g＋x)×15%，x＝200g；(4)①60 ℃时，NaCl的溶解度为37.3g，即100g水中溶解37.3gNaCl恰好饱和，而50gNaCl在100g水中不能完全溶解，即得饱和溶液，同理，由60 ℃时NH4Cl的溶解度为55.2g知：50gNH4Cl能够完全溶解在100g水中，得到不饱和溶液；②因NaCl的溶解度随温度的升高而增大，可采用升温或增加溶剂的方法使饱和溶液变为不饱和溶液。答案：(1)吸附 (2)硝酸钾 (3)200 (4)①NaCl ②D方法归纳 溶液稀释的计算依据：稀释前后溶液中溶质质量不变；溶液在饱和溶液和不饱和溶液之间相互转化条件：9
饱和溶液不饱和溶液[Ca(OH)2除外]。考向四 碳和碳的化合物【例4】 如图中的物质都是初中化学中所学的，其中A、B为单质，B是可供动植物呼吸的气体；甲、乙、丙为化合物，甲与过量的丙、乙与过量的丙两两反应的所有产物相同。图中“—”表示两端的物质间能发生化学反应；“―→”表示物质间存在转化关系，部分反应物或生成物已略去。(1)写出B的化学式______________；写出一种丙的名称__________。(2)写出A和甲反应的化学方程式：_________________________________________。(3)写出乙―→甲的化学方程式：________________。解析：B是可供动植物呼吸的气体，可知是O2，由于单质A能生成甲，并且A与甲相互之间还能反应，可推知A为C，甲为CO2，又根据甲与过量的丙、乙与过量的丙反应的产物相同，可知丙是碱溶液，乙是酸，因为碱与酸和碱与酸性氧化物反应都生成盐与水，乙又能生成甲，则乙应是碳酸。答案：(1)O2 氢氧化钠(或氢氧化钙等)(2)C＋CO22CO(3)H2CO3===CO2↑＋H2O(合理答案均可)方法归纳 解答此类推断题，首先要抓住突破口，然后顺藤摸瓜进行推理，若遇到多种可能情况，则可用试探法，即假设某物质可能是什么，然后依据题中关系推理，若不合理则排除，若合理则继续推理，直到推断出所有物质的名称，然后给出答案。考向五 金属【例5】 向AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，反应完成后过滤，下列情况不可能存在的是( )。A．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2＋、Fe2＋B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Zn2＋、Fe2＋C．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋D．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋解析：由于D中滤纸上有Fe，因此滤液中不会存在Cu2＋，因为Fe会将Cu2＋从溶液中置换出来，选D。答案：D方法归纳 如果盐溶液中有多种金属离子，金属先置换出较不活泼金属对应的离子，然后再置换出较活泼的金属对应的离子。考向六 酸 碱 盐【例6】 能大量共存且形成无色溶液的一组离子是( )。A．Cu2＋、SO、H＋ B．Cl－、NH、OH－C．Ba2＋、SO、NO D．Na＋、K＋、NO9
解析：A中各离子共存，但Cu2＋在溶液中呈蓝色溶液；B中NH、OH－结合生成NH3和水，故不能共存；C中Ba2＋、SO结合生成难溶于水、也难溶于酸的白色沉淀，不能共存；D中离子能大量共存，且形成无色溶液。答案：D方法归纳 溶液中物质共存问题的实质是物质溶于水发生电离，电离的各种离子两两结合不能产生沉淀、气体或水。其基本类型有：①溶液若无色时则不存在有色离子：如Fe3＋(黄色)、Fe2＋(浅绿色)、Cu2＋(蓝色)；②在酸性溶液中，不能大量共存的离子：OH－、CO、SO、HCO等；③在碱性溶液中，不能大量存在的离子：H＋、NH、Cu2＋、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、Ag＋等；④彼此结合能生成沉淀的金属离子和酸根离子不能大量共存，Cl－和Ag＋、Ba2＋和SO、Ca2＋和CO等。1．下列关于O2的说法不科学的是( )。A．常用带火星的木条来检验空气中的O2B．硫在O2里燃烧产生明亮的蓝紫色火焰C．工业上将空气液化后再进行分离来制取O2D．加热KClO3制O2，可用MnO2作催化剂2．下列有关碳及其氧化物的说法错误的是( )。A．CO与CO2可用澄清石灰水区分B．CO具有还原性，可用于铁的冶炼C．CO2的过多排放可导致酸雨的产生D．金刚石和石墨结构中碳原子排列方式不同3．下列有关铁的说法不正确的是( )。A．生铁和钢都是铁合金B．铁是地壳中含量最多的金属元素C．工业炼铁的原理是：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2D．铁锅使用后及时洗净、干燥，以防生锈4．除去下列物质中少量杂质(括号内的物质)的方法，合理的是( )。A．CaO(CaCO3)：加入足量的稀盐酸B．CO2(CO)：在氧气中点燃C．H2(HCl、H2O)：通过盛有足量生石灰和烧碱混合固体的干燥管D．N2(O2、H2O)：先通过加热的铜网，再通过盛有浓盐酸的洗气瓶5．化学与我们的生活息息相关。现存：①氮气；②生石灰；③碳酸氢钠；④熟石灰；⑤二氧化硫；⑥酒精。回答下列问题(均填序号)：(1)可作燃料的是__________。(2)可作食品干燥剂的是__________。(3)能形成酸雨的是__________。(4)常用来改良酸性土壤的是__________。(5)可作食品发酵粉的是__________。(6)充入灯泡可延长灯泡使用寿命的是__________。6．下列是初中化学部分重要的实验或实验装置。请按要求填空：(1)A实验玻璃管②中产生的气体是__________；(2)B实验如果实验数据小于21%，可能原因是__________________(写出一点)；9
(3)C实验说明二氧化碳具有的性质是_______________________________________；(4)写出用D装置制取一种气体的化学方程式：______________________。7．(1)下列三种金属被发现、使用的先后顺序为：铜、铁、铝。金属大规模被使用的先后顺序跟(选填字母)________(A.地壳中金属元素的含量 B．金属的导电性 C．金属的活动性)关系最大；目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用，其目的是(选填字母)____________(A.节约金属资源 B．合理开采矿物 C．防止钢铁生锈)；生锈的铁制品放入盛有过量稀盐酸的洗槽中，观察到溶液变黄，有无色气泡逸出。写出其中一个反应的化学方程式__________________，其反应类型是________。若要验证银、铁、锌的活动性顺序，某同学已经选择了打磨过的铁丝，你认为他还需要的另外两种溶液是________、________。 (2)A、B两种固体物质的溶解度曲线如下图所示。①t1 ℃时，A和B的溶解度大小关系是________。②把t1 ℃时A的饱和溶液变成不饱和溶液，除了升高温度外，还可以采取的方法有________。③t2 ℃时，A的溶解度为25g，在t2 ℃时，向50g水中加入20g的A物质，充分溶解所得溶液的溶质质量分数为________。④A中混有少量的杂质B，若想得到较为纯净的A，可以采用的方法是____________。参考答案专题提升演练1．A 带火星的木条在空气中不复燃，不能检验空气中的氧气。2．C CO2排放过多可引起温室效应；导致酸雨的气体是SO2、NO2等。3．B 铝是地壳中含量最多的金属元素。4．C CaO和CaCO3都能与盐酸反应，故无法除杂；因CO2中有少量CO不能被点燃，不能用点燃的方法除去CO；H2中混有HCl、H2O，HCl能与生石灰、烧碱反应，H29
O能与生石灰反应，且能被烧碱吸收，能除去HCl和H2O；D项中通过加热的铜网，O2被除去，通过盛有浓盐酸的洗气瓶无法除去H2O，应通过浓硫酸的洗气瓶，可除去H2O。5．答案：（1）⑥ （2）② （3）⑤ （4）④ （5）③ （6）①解析：酒精具有可燃性，可作燃料；生石灰能吸收水分，生成熟石灰，故可作食品干燥剂；二氧化硫能与水反应生成酸，随水降落形成酸雨；熟石灰能中和酸，常用来改良酸性土壤；碳酸氢钠受热易分解，放出CO2气体，使食品松软可口，故可作发酵粉；氮气化学性质稳定，不与灯丝反应，充入灯泡可延长灯泡使用寿命。6．答案：（1）氢气（或H2）（2）装置漏气（或加热时间短，反应不充分；或铜的量太少，氧气没完全反应；或未冷却至室温就读数等）（3）不能燃烧，不支持燃烧，能灭火，密度比空气大（4）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑（或2H2O22H2O＋O2↑）解析：（1）水的电解实验中与负极相连接产生的气体为氢气；（2）装置漏气、铜的量太少，氧气没完全反应，未冷却至室温就读数等都能造成测定氧气的含量小于21%；（3）由C中实验可知CO2不能燃烧也不支持燃烧，能灭火，密度比空气大的性质；（4）用D来制取气体时，可用锌和稀硫酸反应制取氢气或可用大理石或石灰石反应制取CO2，或用双氧水和二氧化锰作催化剂制氧气。7．答案：（1）C A Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 置换反应（或Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，复分解反应） 硝酸银（AgNO3） 硫酸锌（ZnSO4或可溶性锌盐等）（2）①AA） ②增加溶剂（或加水） ③20% ④降温结晶（或冷却热饱和溶液法）解析：（1）金属大规模使用的先后顺序与金属的活动性有关，金属的活动性越弱，使用越早；回收利用废金属是为了节约金属资源；生锈的铁制品放入过量的稀盐酸中，发生的反应有：铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，反应类型分别为置换反应和复分解反应；验证银、铁、锌的活动性顺序，已使用铁丝，再选用可溶性锌盐和硝酸银溶液。（2）t1℃时B的溶解度大于A的溶解度；t1℃A的饱和溶液变成不饱和溶液可采用升温或加溶剂。（3）t2℃时A的溶解度为25g,50g水中最多溶解12.5g的A物质，所得溶液已达到饱和，其溶质的质量分数为×100%＝20%；A的溶解度受温度影响较大，B的溶解度受温度影响较小，A中混有少量B，可采用降温结晶得到较纯净的A。9
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