《2022年高考化学二轮复习讲义第6讲 非金属化合物的制备及性质探究（教案）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考化学二轮复习讲义第6讲 非金属化合物的制备及性质探究（教案）.doc（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第6课时学科素养非金属化合物的制备及性质探究素养1思维方法含氯化合物的制备及性质含氯化合物的制备及性质探究题是高考命题的重点，此类问题大多以氯气的制备为母体，延伸到考查其他含氯化合物的制备、气体的净化、尾气处理、实验操作及分析等。含氯化合物的制备及性质探究体现中国高考评价体系中学科素养“思维方法”涉及的“科学思维”、“创新思维”，要求采用严谨求真的、实证性的逻辑思维方式应对各种问题，要求运用开放性、创新性的思维方式应对问题情境，组织教材中氯及其化合物相关的知识与能力，注重独立性、批判性、发散性的思考，提出新视角、新观点、新方法、新设想，设计含氯化合物的制备及性质探究实验方案，并解决物质制备及性
2、质探究过程中出现的各种问题。1制备氯气的两种方法装置类型装置图示反应原理方法1固体液体气体MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O方法2固体液体气体2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O2.氯气的净化Cl2中含有HCl、H2O(g)，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶除去杂质。3制备含氯化合物制备无水氯化铁、氯化镁等易水解的金属氯化物时，要注意两点：(1)排出装置内空气：先制取氯气，利用生成的Cl2排出装置内的空气，防止加热时金属被空气中O2氧化。(2)防止金属氯化物水解：在盛有金属粉末(如铁粉、铝粉等)的硬质试管左右两侧均连接干燥装置，隔绝水蒸气，防止水
3、蒸气进入而引起金属氯化物水解。4含Cl2尾气的处理含氯化合物的制备及性质探究实验中，尾气含有毒的Cl2，要利用NaOH溶液吸收尾气Cl2，发生反应：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O。提升1 (2021·湖北荆州中学检测)PCl3是一种重要的化工原料，实验室用如图装置制取PCl3。已知PCl3的熔点是112，沸点是75.5，极易水解，受热易被氧气氧化。请回答下列问题：(1)实验开始前的操作依次是：组装仪器，_，加药品，_，最后点燃酒精灯。(2)导管a的作用是_；F装置的作用是_。(3)测定产品纯度，步骤如下：i称取5.00 g产品，溶于水配成100 mL溶液(发生反应：PCl
4、33H2O=H3PO33HCl)；ii.取上述溶液25.00 mL，加入20.00 mL 0.400 0 mol/L碘水， 充分氧化H3PO3；iii.以淀粉溶液为指示剂，用0.050 0 mol/L 硫代硫酸钠溶液滴定ii中所得溶液，发生的反应为I22S2O=S4O2I，消耗硫代硫酸钠溶液12.00 mL。滴定终点时的现象是_。该产品的纯度为_。解析(1) 实验开始前的操作依次是：组装仪器；检查装置的气密性；加药品；由于PCl3极易水解，受热易被氧气氧化，因此打开K通一段时间的CO2，排除装置中的氧气，然后关闭K。(2) 导管a的作用是平衡三颈烧瓶与分液漏斗上方的气压，使B仪器中的液体能够顺
5、利滴下；由于PCl3的熔点是112，沸点是75.5，因此E装置的作用是冷凝并收集PCl3。(3) 开始是单质碘过量，用硫代硫酸钠溶液滴定，不断消耗单质碘，因此滴定终点时的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色；由PCl33H2O=H3PO33HCl、H3PO3I2H2O=H3PO42HI和I22S2O=S4O2I可知，n(H3PO3)n(S2O)=n(I2)，即n(H3PO3)×0.050 0 mol/L×0.012 L 0.400 0 mol/L ×0. 020 L，解得n(H3PO3)7.7×103 mol，所以5.00 g产品中含有4
6、15;7.7×103 mol PCl3，产品中PCl3的质量分数为×100%84.7%。答案(1)检查装置的气密性打开K通一段时间的CO2，然后关闭K(2)平衡三颈烧瓶与分液漏斗上方的气压，使B仪器中液体能移顺利滴下吸收多余的氯气防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应(3)溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色84.7%提升2 (2021·河北唐山检测)三氯化硼是重要的化工原料。可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有机合成的催化剂。查阅资料BCl3的沸点为12.5 ，熔点为107.3 ；2B6HCl2BCl33H2，硼也能与强碱反应。某研究性学习小组用如图所示
7、装置制备三氯化硼。回答下列问题：(1)A装置中反应的离子方程式：_。(2)B装置的作用是_；如果拆去B装置，可能的后果是_。(3)D装置中发生反应的化学方程式：_。(4)G装置的作用是_；为使实验装置简便，可用一个装置代替F和G装置。该装置所用仪器是_，所装试剂是_。(5)A、D两处加热的先后顺序是_，其理由是_。(6)检验制得的产品中含有硼粉的实验操作是_。解析(1)装置A制取Cl2，因此离子反应方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)盐酸易挥发，制取的Cl2中含有HCl，B装置的作用是除去Cl2中的HCl杂质气体；如果拆去B装置，可能的后果是硼粉与HCl反应生成的产物中有H2
8、，加热H2与Cl2的混合气体，易发生爆炸。(3)D装置中发生的反应是硼粉与Cl2反应生成BCl3，反应的化学方程式为2B3Cl22BCl3。(4)G装置其作用是吸收未反应完的Cl2，防止污染空气；为使实验装置简便，可用一个装置代替F和G装置，可防止空气中的水蒸气进入E，又能吸收未反应完的Cl2，该装置所用仪器是干燥管或U形管，所装试剂是碱石灰。(5)A、D两处加热的先后顺序是先A后D，其理由是排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉反应生成B2O3。(6)检验制得的产品中含有硼粉的实验操作是取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉。答案(1)
9、MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)除去Cl2中的HCl杂质气体硼粉与HCl反应生成的产物中有H2，加热H2与Cl2的混合气体，易发生爆炸(3)2B3Cl22BCl3(4)吸收未反应完的Cl2，防止污染空气干燥管或U形管碱石灰(5)先A后D排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉反应生成B2O3(6)取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉素养2实践探索含硫化合物的制备及性质含硫化合物的制备及性质探究是高考命题的热点，近几年高考试题多次考查了硫代硫酸钠(Na2S2O3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)等物质的制备及性质。含硫化合物的制备
10、及性质探究体现中国高考评价体系中学科素养“实践探索”涉及的“研究探索”、“操作运用”，要求考生根据应对新的问题情境的需要，合理地组织、调动各种相关知识与能力，实施调研、探究或实验活动，分析结果，提出新观点或发现新问题，运用实验等动手操作方法，探究所要解决的生活实践或学习探索情境中的各种问题；综合各种技术方法进行组合创新，创新性地解决现实情境问题。一、硫代硫酸钠(Na2S2O3)1物理性质Na2S2O3·5H2O俗名为大苏打，无色透明晶体，易溶于水，溶于水后呈碱性。2化学性质(1)与酸反应生成单质硫，放出SO2气体：S2O2H=SSO2H2O。(2)Na2S2O3是较强的还原剂，能被I
11、2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化：2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI，此反应用于定量测定碘。Na2S2O34Cl25H2O=Na2SO4H2SO48HCl，此反应在纺织和造纸工业上作脱氯剂。5Na2S2O38KMnO47H2SO4=8MnSO45Na2SO44K2SO47H2O。3制备方法将Na2S和Na2CO3以21的物质的量比配成溶液，然后通入SO2，反应大致可分三步进行：(1)Na2CO3和SO2反应生成Na2SO3：Na2CO3SO2=Na2SO3CO2。(2)Na2S与SO2反应生成Na2SO3和H2S：Na2SSO2H2O=Na2SO3H2S，(3)Na2SO3和S作用
12、生成Na2S2O3：Na2SO3S=Na2S2O3。将上面三个反应合并得到总反应：2Na2SNa2CO34SO2=3Na2S2O3CO2。溶液蒸发浓缩后，冷却至293303 K时即析出Na2S2O3·5H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等杂质。二、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)1性质成品为白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇，露置空气中易氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类，加热到150 分解。Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。2制备方法通常用NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得，化学方程式为2NaHSO3=Na2S2
13、O5H2O。3用途(1)医药工业用于生产氯仿、苯甲醛等；(2)食品工业用作漂白剂、防腐剂、疏松剂、抗氧化剂、护色剂及保鲜剂；(3)印染工业用作棉布漂白后的脱氯剂、棉布煮炼剂；(4)制革工业用于皮革处理，能使皮革柔软、丰满、坚韧，具有防水、抗折、耐磨等性能。提升3 (2021·山东章丘四中质检)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，白色晶体，可溶于水，微溶于乙醇；暴露在空气中易被氧化成亚硫酸氢钠或硫酸氢钠，75以上会分解。(1)Na2S2O4的制取(实验装置如图)：在甲酸钠(HCOONa)的甲醇溶液中，边搅拌边滴加Na2CO3的甲醇溶液，同时通SO2，反应放热，保持温度为6070，
14、即可生成Na2S2O4，同时生成另一种气体。仪器A的名称是_，与普通分液漏斗相比，其优点是_。三颈烧瓶中生成Na2S2O4离子方程式为_。为了使反应充分进行，得到更多更纯的产品Na2S2O4，应采取的主要措施有_。A控制水浴温度不超过75B加快通SO2的速率C加快滴加Na2CO3的甲醇溶液的速率D充分搅拌，使反应物充分接触E用乙醇洗涤产品，减少因溶解导致的损失F在通入SO2前还应该通入一段时间N2，以排尽装置内的空气(2)Na2S2O4的性质：取纯净的Na2S2O4晶体，隔绝空气加热，Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和气体产物_(填化学式)。请设计实验验证Na
15、2S2O4固体完全分解后的固体产物中有Na2S2O3存在，完成下表中内容。(供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液)实验步骤预期现象和结论：实验步骤预期现象和结论_ (3)Na2S2O4的应用六价铬对人体有毒，Na2S2O4可以用于处理含铬废水，使含六价铬的离子浓度降低而达到排放标准，即含六价铬的离子浓度0.5 mg·L1。具体操作是在含六价铬(Cr2O)的酸性废水中先加入Na2S2O4，再加入过量的石灰水，生成的沉淀主要有_(用化学式表示)。解析在甲酸钠(HCOONa)的甲醇溶液中，边搅拌边用恒压滴液漏斗滴加Na2CO3的甲醇溶液，由于产物Na2S2O3暴露在
16、空气中易被氧化成NaHSO3或NaHSO4，在通入SO2前还应该通入一段时间N2，以排尽装置内的空气，75以上会分解，且反应放热，用水浴加热，保持温度为6070，根据化合价的变化可知二氧化硫将甲酸钠转化为二氧化碳，即可生成Na2S2O4和CO2，由于Na2S2O4微溶于乙醇，用乙醇洗涤产品，减少因溶解导致的损失，再进行尾气处理吸收CO2。(1)根据仪器的形状可知，仪器A的名称是恒压滴液漏斗，与普通分液漏斗相比，其优点是平衡气压，使液体能顺利滴下。三颈烧瓶中是甲酸钠溶液和二氧化硫反应生成Na2S2O4，根据硫元素的化合价从4价降低到3价，得到一个电子，碳元素的化合价从2升高到4价，失去两个电子，
17、根据得失电子守恒得到2SO2 Na2S2O4，根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。由于Na2S2O4在75以上会分解，故控制水浴温度不超过75，可以提高产品的纯度，A错误；加快通SO2的速率，可以加快反应速率，由于反应放热，会使温度超过75，会使Na2S2O4分解而降低产率，B错误；加快滴加Na2CO3的甲醇溶液的速率，可以加快反应速率，由于反应放热，会使温度超过75，会使Na2S2O4分解而降低产率，C正确；充分搅拌，使反应物充分接触，可使反应充分进行，提高产率，D正确；由于Na2S2O4可溶于水，微溶于乙醇；用乙醇洗涤产品，减少因溶解导致的损失，E正确；由已知信息，Na2S2O3暴露在空
18、气中易被氧化成亚硫酸氢钠或硫酸氢钠，在通入SO2前还应该通入一段时间N2，以排尽装置内的空气，F正确。(2)Na2S2O4中硫元素的化合价为3价，固体完全分解得到固体产物Na2SO3中硫的化合价为4价，是还原产物、Na2S2O3中硫的化合价为2价，是氧化产物，根据氧化还原反应中得失电子守恒和原子守恒可知气体是二氧化硫；根据反应Na2S2O32HCl=2NaClSSO2H2O可知，取少量Na2S2O4完全分解后的固体产物于试管中，加入稀盐酸，若有淡黄色沉淀生成，则说明产物中有Na2S2O3存在。(3)在含六价铬(Cr2O)的酸性废水中先加入Na2S2O4，由于Cr2O具有强氧化性，S2O具有还原
19、性，二者会发生氧化还原反应，离子反应为Cr2OS2O6H=2Cr32SO3H2O，再加入过量的石灰水，Cr3和OH，Cr3和SO会发生复分解反应生成的沉淀主要有Cr(OH)3、CaSO4。答案(1)恒压滴液漏斗平衡气压，使液体能顺利滴下2HCOO4SO2CO=2S2OH2O3CO2ADEF(2)SO2取少量Na2S2O4完全分解后的固体产物于试管中，加入稀盐酸若有淡黄色沉淀生成，则说明产物中有Na2S2O3存在(3)Cr(OH)3、CaSO4提升4 (2018·全国卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由
20、NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：pH4.1时，中为_溶液(写化学式)。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.010 00 mol·L1的碘标准液滴定至
21、终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_g·L1(以SO2计)。解析(1)根据题给信息，将NaHSO3过饱和溶液结晶脱水可得到Na2S2O5，则化学方程式为2NaHSO3=Na2S2O5H2O。(2)酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液生成NaHSO3。工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。(3)阳极上阴离子OH放电，电极反应式为2H2O4e=O24H，电解过程中H透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。(4)根据电子、电荷及质量守恒，可写出反应的离子方程式为S2O2I23H2O
22、=2SO4I6H。n(S2O)×n(I2)×0.010 00 mol·L1×10.00×103 L5×105 mol，该样品中S2O的残留量(以SO2计)为5×105 mol×2×64 g·mol1×0.128 g·L1。答案(1)2NaHSO3=Na2S2O5H2O(2)NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O4e=4HO2a(4)S2O2I23H2O=2SO4I6H0.128素养3实践探索含氮化合物的制备及性质以NH3的制备为基础的含氮化合物的制备及性质探究是
23、高考实验命题的热点之一，主要涉及NH3、氮氧化物、硝酸盐、亚硝酸盐等，解答此类问题的实验基础是掌握教材中有关NH3的制备及性质实验。“实践探索”包括认知操作和行动操作两个方面，是个体改造世界的核心品质，是信息输入和认知加工之后的必然结果，是完成认知学习和实践的关键环节。含氮化合物的制备及性质探究涉及中国高考评价体现中“实践探索”涉及的研究探索、操作运用、语言表达等学科素养，体现“分析与推测”、“探究与创新”等化学学科关键能力。1制备NH3的两种方法装置类型装置图示反应原理方法1固体固体气体2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O方法2固体液体气体NH3·H2OCaO=NH
24、3Ca(OH)22.NO和NO2的实验室制备方法装置图示反应原理收集方法NO3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)24H2O2NO排水法NO2Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O向上排空气法提升5 (2021·湖北武汉联考)叠氮化钠(NaN3)是易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚，常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下：关闭止水夹K2，打开止水夹K1，开始制取氨气。加热装置A中的金属钠，使其熔化并充分反应后，停止通入氨气并关闭止水夹K1。向装置A中的b容器内充入加热介质，并加热到210220，然后打开止水夹K2，制取并
25、通入N2O。请回答下列问题：(1)制取氨气可选择的装置是_。(2)步骤中先通氨气的目的是_，步骤氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为_，步骤中最适宜的加热方式为_。(3)生成NaN3的化学方程式为_。(4)反应完全结束后，进行以下操作，得到NaN3固体：a中混合物NaN3固体已知NaNH2能与水反应生成NaOH和氨气。操作的目的是_，操作最好选用的试剂是_。(5)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数：将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。取50.00 mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00 mL 0.101 0 mol·L1(NH4)2Ce(NO3)6
26、溶液。充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入8mL浓硫酸，滴入3滴邻菲哕啉指示剂，用0.050 0 mol·L1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4，消耗溶液体积为29.00 mL。测定过程的反应方程式为2(NH4)2Ce(NO3)62NaN3=4NH4NO32Ce(NO3)32NaNO33N2、Ce4Fe2=Ce3Fe3，试样中NaN3的质量分数为_。解析(1)实验室可以用浓氨水与氧化钙固体制备氨气，可以选用D装置制备，也可以用氯化铵固体与氢氧化钙固体加热制取氨气，可以选用C装置制备，或者通过加热浓氨水制备氨气，可以选用B装置。(2)钠容易与空气中的氧气反应，步骤中
27、先通氨气可以排尽装置中的空气；步骤氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为2Na2NH32NaNH2H2，步骤中选用加热到210220，最适宜的加热方式为油浴加热。(3)根据步骤可知，NaNH2与N2O在210220 时反应生成NaN3，反应的化学方程式为NaNH2N2ONaN3H2O。(4) 反应后a中固体中可能含有钠、NaNH2、NaN3，NaNH2能与水反应生成NaOH和氨气，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，叠氮化钠(NaN3)易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，操作中加入乙醇，降低NaN3的溶解度，使NaN3析出，然后用乙醚洗涤后干燥可以得到较为纯净的NaN3固体。(5)消耗的(NH
28、4)2Fe(SO4)2的物质的量为0.050 0 mol·L1×0.029 L0.001 45 mol，加入的(NH4)2Ce(NO3)6物质的量为0.101 0 mol·L1×0.05 L0.005 05 mol，根据Ce4Fe2Ce3Fe3可知，与NaN3反应的(NH4)2Ce(NO3)6的物质的量为0.005 05 mol0.001 45 mol0.003 6 mol，2(NH4)2Ce(NO3)62NaN3=4NH4NO32Ce(NO3)32NaNO33N2知，50.00 mL溶液中含有的NaN3的物质的量为0.003 6 mol，则试样中NaN
29、3的质量分数为×100%93.60%。答案(1)BCD(2)排尽装置中的空气2Na2NH32NaNH2H2油浴加热(3)NaNH2N2ONaN3H2O(4)降低NaN3的溶解度乙醚(5)93.60%提升6 (2021·山西晋城检测)氨基甲酸铵是一种重要化工产品，常温时，为白色晶体或粉末，易溶于水，难溶于CCl4，59时分解为氨及二氧化碳，其制备原理：2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H272 kJ·mol1。某化学兴趣小组利用下图实验装置(部分固定装置已省略)模拟制备NH2COONH4。试回答下列问题：(1)仪器组装完毕后，首先应进行的操作是_。(
30、2)装置A用于实验室制取NH2COONH4的原料气体之一，该反应的化学方程式为_。(3)装置F中试剂的名称为_，装置G的作用为_。(4)为提高原料气的利用率，应控制装置C和E中最佳鼓泡速率比为_，装置D采用冰水浴的原因为_。(5)生成的氨基甲酸铵悬浮于CCl4 中，下列操作可实现产品分离的是_。(6)实验装置中存在明显不足之处的是_，有同学认为装置H、G和F组成的装置过于复杂可简化，请简述该方法：_。解析(1)该实验利用NH3和CO2反应制取NH2COONH4，故仪器组装完毕后，首先要检查装置的气密性，再装入药品。(2)装置B中盛有碱石灰，可与CO2发生反应，故装置A利用NH4Cl与Ca(OH
31、)2反应制取NH3，化学方程式为Ca(OH)22NH4ClCaCl22NH32H2O。(3)装置H利用CaCO3与稀盐酸反应制取CO2，制取的CO2中混有挥发出的HCl，G中饱和NaHCO3溶液用于除去CO2中的HCl；装置F用于干燥CO2气体，则F中盛有试剂为浓硫酸。(4)结合反应2NH3(g)CO2(g) NH2COONH4(s)可知，控制装置C中NH3和E中CO2的最佳鼓泡速率比为21，二者恰好完全反应。NH2COONH4在59时分解为氨及二氧化碳，且该反应的H0，故装置D采用冰水浴，降低温度，有利于平衡正向移动，提高反应物的转化率，防止因反应放热造成NH2COONH4分解。(5)生成的
32、氨基甲酸铵悬浮于CCl4中，可采用过滤的方法分离NH2COONH4(s)，故C正确。(6)D装置中尾气直接排放到空气中，由于尾气中含有NH3，易污染环境。装置H、G和F组成的装置用于制取纯净、干燥的CO2气体，可采用干冰升华的方法制取CO2。答案(1)检查装置气密性(2)Ca(OH)22NH4ClCaCl22NH32H2O(3)浓硫酸除去CO2中混有的HCl杂质(4)21降低温度，有利于提高反应物的转化率(或降低温度，防止因反应放热造成NH2COONH4分解)(5)C(6)缺少尾气处理装置采用干冰升华直接制取纯净干燥的CO2(其他合理方案均可)训练(二十二)非金属化合物的制备及性质探究1(20
33、21·广西钦州一中检测)金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广泛。某学校化学兴趣小组在实验室利用如图装置模拟制备氮化镓：已知：Ga转化为GaN的化学方程式是：2Ga2NH32GaN3H2NH3H3BO3=NH3·H3BO3；NH3·H3BO3HCl=NH4ClH3BO3(1)镓元素在周期表中的位置是_。(2)仪器X中的试剂是_。A浓氨水B稀硫酸C浓氢氧化钠溶液 D浓氯化铵溶液E饱和食盐水(3)仪器Y的名称是_；装置Z的作用是_。(4)加热前，需先通入一段时间的H2，原因是_。(5)取某GaN样品a g溶于足量热NaOH溶液，发生反应GaNOHH2OGa
34、ONH3，用H3BO3溶液将产生的NH3完全吸收，滴定吸收液时消耗浓度为b mol/L的盐酸V mL，则样品的纯度是_。解析由制备装置可知，Zn与稀硫酸反应生成氢气，利用氢气将装置内的空气排出防止金属被氧化，浓硫酸可干燥氢气，X为浓氨水，滴入到氧化钙上制备氨气，Y为碱石灰可干燥氨气， Z可防止倒吸，稀硫酸可吸收尾气。(2)仪器X中的试剂是浓氨水，将浓氨水滴入盛有CaO的烧瓶中发生反应：CaO2NH3·H2O=Ca(OH)22NH3，也可以把浓氯化铵溶液滴入烧瓶中，和CaO反应：2NH4ClCaOH2O=CaCl22NH32H2O，都可以制取NH3。(3)装置Y为球形干燥管，装置Z作安
35、全瓶，起到了防倒吸的作用。(4)空气中的氧气能与镓反应，且镓与氨气反应生成氢气能与空气中的氧气反应，发生爆炸，所以加热前需要通入一段时间的H2，排除装置中的空气，避免空气与镓反应，使产物不纯，防止氢气和氧气混合反应爆炸。(5)由题目所给方程式可知：GaNNH3NH3·H3BO3HCl，由关系式可知n(GaN)n(HCl)bV×103mol，则样品的纯度为×100%。答案 (1)第四周期第A族(2)AD(3)球形干燥管防倒吸(4)排除装置中的空气，避免空气与镓反应产物不纯，防止氢气与氧气反应爆炸(5) %2(2021·重庆第一中学检测)三氯氧磷(POCl3
36、)是重要的基础化工原料，广泛用于制药、染化、塑胶助剂等行业。某兴趣小组模拟PCl3直接氧化法制备POCl3，实验装置设计如下：有关物质的部分性质如下表：熔点/沸点/其他PCl311275.5遇水生成H3PO3和HCl，遇O2生成POCl3POCl32105.3遇水生成H3PO4和HCl；能溶于PCl3回答下列问题：(1)仪器a的名称是_，装置A中发生反应的化学方程式为_。(2)B装置的作用除观察O2的流速之外，还有_。(3)C装置控制反应在6065进行，其主要目的是_。(4)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量，实验步骤如下：.取x g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，待完全反
37、应后加稀硝酸至酸性。.向锥形瓶中加入0.100 0 mol/L的AgNO3溶液 40.00 mL，使 Cl完全沉淀。.向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。.加入指示剂，用c mol/L NH4SCN溶液滴定过量Ag至终点，记下所用体积V mL。已知：Ksp(AgCl)3.2×1010，Ksp(AgSCN)2×1012滴定选用的指示剂是_(填标号)，滴定终点的现象为_。aFeCl2BNH4Fe(SO4)2c淀粉 D甲基橙Cl元素的质量百分含量为(列出算式)_。步骤加入硝基苯的目的是_，如无此操作，所测Cl元素含量将会_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
38、解析(1)仪器a 的名称是球形冷凝管(或冷凝管)。该实验模拟PCl3直接氧化法制备POCl3，PCl3遇O2生成POCl3，装置C三颈烧瓶中盛有PCl3，缺少氧化剂O2，故装置A用于制取O2，考虑装置特点，可利用H2O2催化分解，或Na2O2与水反应，结合守恒规律写出化学方程式。(2)PCl3遇水生成H3PO3和HCl，装置A中制得O2中混有H2O(g)，要通过装置B除去H2O(g)，显然B中盛有浓硫酸。B装置中长颈漏斗下端插入浓硫酸中，上端与大气相通，起到平衡气压的作用，故B装置的作用除观察O2的流速之外，还有干燥气体、平衡气压的作用。(3)PCl3的沸点为75.5，C装置控制反应在6065
39、进行，其目的是加快化学反应速率，同时防止PCl3挥发，提高原料的利用率。(4)用c mol/LNH4SCN溶液滴定过量Ag，要用Fe3作指示剂，达到滴定终点时，Ag完全沉淀生成AgSCN，SCN与Fe3反应生成Fe(SCN)3而使溶液呈红色，故应选用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。据Ag守恒可得：n(AgNO3)n(Cl)n(NH4SCN)，则有n(Cl)n(AgNO3)n(NH4SCN)0.100 0 mol/L×40.00×103 Lc mol/L×V×103 L(4cV)×103mol，m(Cl)(4cV)×103mol&#
40、215;35.5 g/mol35.5(4cV)×103 g，故产品中Cl元素的质量百分含量为35.5(4cV)×103g/x g×100%×100% 。由于Ksp(AgCl)Ksp(AgSCN)，则AgCl的溶解度大于AgSCN的溶解度。步骤加入硝基苯的目的是防止在滴加NH4SCN时，将AgCl沉淀转化为更难溶的AgSCN沉淀，导致消耗NH4SCN溶液的体积增大，所测Cl元素含量将会偏小。答案(1)冷凝管(或球形冷凝管)2Na2O22H2O=4NaOHO2(或2H2O22H2OO2)(2)平衡气压、干燥O2(或平衡气压和除去水，防止PCl3和POCl3遇
41、水反应引入杂质)(3)加快反应速率，同时防止PCl3气化，逸出损失(4)b溶液刚好变为红色，且半分钟内不褪色 ×100% 防止在滴加NH4SCN时，将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀，导致多消耗NH4SCN溶液偏小3(2021·北京师大附中检测)二氧化氯(ClO2)是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。美国阿莱德公司开发的“Solvey法”制备ClO2，其原理是用NaClO3、稀硫酸和CH3OH在Mn作催化剂、60时发生反应制备ClO2。实验室利用下图所示装置(夹持装置已略去)模拟“Solvey法”制备ClO2：已知：ClO2的浓度较大时易分解，实验室用稳定剂吸收ClO2生成NaClO2，使用时加酸释放出ClO2；ClO2和CH3OH 的沸点分别为11和64.7