专题1第10讲 非金属元素及其化合物中的常考问题.doc

第十讲非金属元素及其化合物中的常考问题1(2011上海，7)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是()。ABa(OH)2 BBa(NO3)2CNa2S DBaCl22(2012北京理综，10)用下图所示装置进行下列实验，实验结果与预测的现象不一致的是()。中的物质中的物质预测的现象A淀粉KI溶液浓硝酸无明显变化B酚酞溶液浓盐酸无明显变化CAlCl3溶液浓氨水有白色沉淀D湿润红纸条饱和氯水红纸条褪色3.2011山东理综，28(1)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为_。利用反应6NO28NH37N212H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是_L。4(2012北京理综，25)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应：_。(2)在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是_。(3)吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO)：n(HSO)变化关系如下表：n(SO)n(HSO)91911991pH8.27.26.2由上表判断，NaHSO3溶液显_性，用化学平衡原理解释：_。当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母)_。ac(Na)2c(SO)c(HSO)bc(Na)c(HSO)c(SO)c(H)c(OH)cc(Na)c(H)c(SO)c(HSO)c(OH)(4)当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下：HSO在阳极放电的电极反应式是_。当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理：_。考查形式选择题、填空题考向曝光对于非金属元素部分，高考中在保持原有考点不变的情况下，弱化了对磷的考查，但在以往高考中不被看好的元素硅及其化合物的性质在新高考中的地位相当突出，要引起重视。从考点的变化情况来看，常见非金属元素及其化合物的性质仍是高考命题的重点，其命题形式一般为实验探究、计算、推断等。预计2013年的高考中，将会进一步注重非金属元素及其化合物性质知识的整体性和探究性，强化与生活、社会实际问题的联系，试题可能以选择题的形式出现，也可能以实验题和无机推断题的形式出现，以环保为主题设计问题的可能性也比较大，二轮复习时应多关注！1了解常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)单质及其重要化合物的主要性质及应用。2了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。知识必记1氯及其化合物请同学们写出上述标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式： _。2硫及其化合物请同学们写出上述标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：a_；b_；离子方程式：_；离子方程式：_。3氮及其化合物请同学们写出上述标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_。4碳和硅请同学们写出上述标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；_。5与非金属有关的化学工业氯碱工业玻璃工业技能必备1常见无机酸的重要规律和特性(1)重要规律最高价氧化物对应水化物的酸性强弱取决于元素非金属性的强弱，如酸性：HClO4H2SO4H3PO4H2CO3H2SiO3。证明酸性强弱顺序，可利用复分解反应中“强酸制弱酸”的规律，如：Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应，一般不生成H2；金属和浓HNO3反应一般生成NO2，而和稀HNO3反应则生成NO。(2)重要特性H2SiO3(或H4SiO4)为难溶性酸，浓盐酸、浓硝酸为挥发性酸。HNO3、浓H2SO4、HClO具有强氧化性，属于氧化性酸，其中HNO3、HClO见光受热易分解。浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时，随着反应的进行，产物会发生变化或反应停止。浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性。常温下，铁、铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。浓盐酸、浓硝酸、醋酸等遇氨气能冒白烟，即它们挥发出来的酸与氨气反应生成相应的铵盐(固体)的缘故。H2S、HI、HBr遇强氧化性酸能发生氧化还原反应，因此不能用浓硫酸进行干燥。2硅及其化合物的“反常”(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22CSi2CO。(2)非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。(4)非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。(5)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。(6)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。(7)硅酸钠水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。(8)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，但高温下：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2也能发生。3氯及其化合物中的热点(1)HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性依次增强，但氧化性降低；(2)HCl的特殊制法，浓盐酸中滴加浓H2SO4；(3)Cl2实验室制法，氧化剂可以为；(4)卤素化合物以次氯酸盐为重点ClO类似NO，酸性环境氧化性增强，但ClO又不同于NO，任何环境都体现氧化性，如ClO与I、Fe2均不能共存。ClO体现水解性，因HClO酸性很弱，ClO水解显示碱性，如Fe33ClO3H2O=Fe(OH)33HClO。4有HNO3参与的氧化还原反应的计算(1)单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性作用生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。(2)Cu与HNO3的反应中随着反应的进行HNO3浓度逐渐变小，产物由NO2变成NO，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共三部分：Cu(NO3)2HNO3NONO2可以看出：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。5NOx与O2、H2O反应后剩余气体总结3NO2H2O=2HNO3NO4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3常考问题25典型非金属单质的性质及 应用【题型1】 (2012试题调研)瑞典化学家舍勒用软锰矿(主要成分是二氧化锰)和浓盐酸共热得到黄绿色气体。甲、乙两个同学分别采取上述反应原理，各制取了一瓶氯气，并用其验证Cl2与水反应所得产物的性质。请回答：(1)写出实验室制备氯气的化学方程式：_。(2)对于乙同学的实验装置，若要停止实验，其操作顺序是_。停止加热取出集气瓶盖好将导管通入烧碱溶液中(3)甲、乙两同学分别向收集的氯气中加入适量水，充分振荡后分成两份，均做验证氯气与水反应所得产物性质的两个实验。实验操作、现象、结论记录如下：实验序号实验操作现象结论加品红溶液溶液褪色氯气与水反应的产物有漂白性加入NaHCO3粉末有无色气泡产生氯气与水反应的产物具有较强的酸性请你填写下表评价甲、乙同学实验的结论(填“合理”或不合理)：实验序号甲乙(4)丙同学查阅资料发现HClO的氧化性大于MnO2，拟用下列四组试剂在实验室制取氯气。ACaCl2和次氯酸BNaClOC浓盐酸和次氯酸D固体NaCl、固体NaClO和浓硫酸你认为上述四种试剂中_组试剂符合实际且Cl的原子利用率最高；试写出这个反应的化学方程式：_。破题关键(2)乙同学的实验装置要停止实验，应先取出集气瓶，然后将多余的Cl2通入到烧碱溶液中吸收，最后停止加热。(3)甲同学用向上排空气法收集Cl2，乙同学采用排饱和食盐水的方法收集Cl2，故甲同学收集的Cl2中含有大量的杂质气体HCl，溶于水会与NaHCO3粉末反应产生气泡，故甲同学的实验的结论不合理，乙同学的结论均合理。(4)根据题给信息，HClO的氧化性大于MnO2，要使Cl的原子利用率最高，D组试剂符合要求。答案(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)(3)实验序号甲乙合理合理不合理合理(4)DNaClNaClOH2SO4=Na2SO4H2OCl2(产物中Na2SO4也可写为NaHSO4)典型非金属单质的化学性质强氧化性以氧化性为主以还原性为主Cl2O2N2SCSi与O2反应不反应放电加热或点燃加热或点燃与氢气反应点燃或光照反应剧烈点燃(爆炸)加热或高温高温难反应不反应与水反应歧化反应既作氧化剂又作还原剂不反应不反应不反应高温下反应不反应与碱反应卤素单质与碱反应；硫与热浓碱溶液反应；硅与强碱反应；其他不反应与酸反应S、C与强氧化性酸如浓硝酸、浓硫酸反应；Cl2、O2与还原性酸如H2S、H2SO3反应；Si与HF能发生反应【提升1】 (高考题选编)下列说法不正确的是_。新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色(2010山东理综，13D)金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应(2009山东理综，13B)硅单质常用作半导体材料和光导纤维(2011山东理综，10B，改编)1 mol Cl2与足量的铁反应，转移的电子数为3NA(2011海南，10B)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性(2012山东，12A)常考问题26常见非金属化合物的性质 及对环境的影响【题型2】 (2012四川理综，29节选)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题。(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有_。(填写字母编号)。A温室效应 B酸雨C粉尘污染 D水体富营养化(2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为_。亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为_。(3)已知1 mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1 kJ,1 mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3 kJ。写出空气反应器中发生反应的热化学方程式：_。破题关键(1)煤燃烧的产物中有CO2、烟尘以及SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨。没有营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。(2)CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2。亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙。(3)根据题图以及硫酸钙与甲烷反应的气体产物只有水和CO2可知，燃料反应器中发生的热化学方程式为：CH4(g)CaSO4(s)=CO2(g)2H2O(g)CaS(s)H160.1 kJmol1，再写出甲烷在氧气中燃烧的热化学方程式：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJmol1，可得热化学方程式：CaS(s)2O2(g)=CaSO4(s)H962.4 kJmol1。答案(1)ABC(2)Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙)Ca(HSO3)2O2=CaSO4H2SO4(3)CaS(s)2O2(g)=CaSO4(s)H962.4 kJmol1典型非金属氧化物性质及对环境质量影响氧化物SO2SO3NONO2COCO2SiO2等物理性质 SO2、NO2有刺激性气味； NO2是红棕色气体； 除CO2、SiO2外均有毒；SO2易液化，SiO2是坚硬、难熔的固体类型SO2、SO3、CO2、SiO2是酸性氧化物，NO、CO是不成盐氧化物化学性质与水反应SO2、SO3、NO2、CO2能与水反应与碱反应SO2、SO3、CO2、SiO2与OH反应生成酸式盐或正盐氧化性SO2能氧化H2S，NO2能使KI淀粉试纸变蓝，镁条能在CO2中燃烧，SiO2能被C还原还原性SO2具有较强还原性，能被MnO、Fe3、HNO3、Cl2、Br2、I2等氧化为SO，NO遇O2生成NO2，CO是重要的还原剂(能还原CuO、Fe2O3、H2O等)特性SO2具有漂白性，CO、NO与血红蛋白结合，SiO2与氢氟酸反应，NO2能自相结合生成N2O4对环境质量的影响SO2、NO、NO2、CO是大气污染物，SO2、NOx酸雨，NO、NO2光化学烟雾，CO2温室效应【提升2】 (高考题选编)下列说法正确的是_。除去干燥CO2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶(2011浙江理综，8D)二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器(2011江苏，3B)二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒(2011江苏，3C)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在(2010山东理综，13C)向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，在管口观察到红棕色气体，结论：HNO3分解成了NO2(2011四川理综，11A)Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜，将Al箔插入稀HNO3，无明显现象。(2011安徽理综，10C，改编)液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封(2012新课标，7A)常考问题27非金属元素及其化合物的 综合应用【题型3】 (2012大纲全国理综，28)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳，并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。(1)制备一氧化碳的化学方程式是_。(2)实验中，观察到反应管中发生的现象是_；尾气的主要成分是_。(3)反应完成后，正确的操作顺序为_(填字母)。a关闭漏斗开关b熄灭酒精灯1c熄灭酒精灯2(4)若实验中称取铜粉样品5.0 g，充分反应后，反应管中剩余固体的质量为4.8 g，则原样品中单质铜的质量分数为_。(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案：设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节)_；写出有关反应的化学方程式_。破题关键(1)甲酸在浓硫酸作用下脱水，反应方程式为：HCOOHH2OCO。(2)在反应管中发生反应CuOCOCuCO2，现象为黑色固体(CuO)逐渐转变为红色(Cu)，尾气主要成分为CO2和CO。(3)先熄灭酒精灯2，再关闭漏斗开关，最后熄灭酒精灯1，使铜在冷却过程中有CO保护，防止被氧化。(4)CuOCOCuCO2m80 g64 g16 gm(5.04.8)gm1.0 g样品中单质铜的质量分数为：100%80%。(5)将浓硫酸稀释，称取一定质量样品与足量稀硫酸充分反应，过滤、洗涤、干燥，获得单质铜，称重最后计算。答案(1)HCOOHCOH2O(2)固体由黑色逐渐变为红色CO、CO2(3)cab(4)80%(5)将浓硫酸稀释，称取一定量样品，样品与过量稀硫酸反应，过滤、洗涤、干燥、称重、计算CuOH2SO4=CuSO4H2O常见的尾气处理方法通常有毒和有污染的尾气必须适当处理，常用尾气处理装置有：a用于NaOH溶液吸收氯气、CO2(气体溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸)。b用于收集少量气体然后处理。c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。e用于处理难以吸收且可燃的气体，如H2、CO等。【提升3】 (2012江苏化学，16)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K_。(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入。石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是_；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是_(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11，则会导致_；若n(NO)n(NO2)11，则会导致_。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_。解答无机推断题时，要以结构特征、性质特征、实验现象等为主线，并以此为依据，找到解题的突破口，然后再根据性质的衍变关系、变化规律和反应事实进行推理，具体的解题方法为：(1)审题仔细读题，审清题意，把题干中的信息体现在框图中，全面了解框图中的转化关系。(2)解题找准“题眼”、大胆猜测，结合学过的知识进行检验、推理。(3)验证当推断出结果后，应将结果代入框图中进行验证是否合理。(4)慎答答非所问是考生解答此类试题经常出现的错误。案例导析回答下列问题：(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是_；M中存在的化学键类型为_；R的化学式是_。(2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为_。(3)已知A与1 mol Al反应转化为X时(所有物质均为固体)，放出a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_。(4)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式：_。(5)向含4 mol D的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n(X2)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2)的最大值。(2011天津理综)(1)第二周期第A族离子键、共价键(或极性共价键)H2SiO3(或H4SiO4)(2)HS H(3)8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJmol1(4)3Fe3O428HNO=9Fe314H2ONO(5),审题指导1物质衍变确定物质A俗称磁性氧化铁，因此A是Fe3O4，在高温下Fe3O4与单质Al发生铝热反应，生成单质铁和Al2O3，而铁在点燃时与氧气化合即生成Fe3O4，所以X、Y分别是铁和氧气；在水中氧气与NO反应生成硝酸，所以D是硝酸；硝酸具有强氧化性与Fe3O4反应，生成Fe(NO3)3、NO和水，因此G是Fe(NO3)3；又因为E是不溶于水的酸性氧化物，且能与氢氟酸反应，所以E只能是SiO2；因此Z单质是硅，SiO2与NaOH溶液反应生成M，所以M是Na2SiO3，Na2SiO3与硝酸反应即生成硅酸胶体，所以R是H2SiO3。2细究问题规范解答Na2SiO3属于离子化合物，一定含有离子键，同时Si和O之间还存在极性共价键；Si与H2在高温下生成甲硅烷即SiH4，SiH4是由极性键构成的共价化合物，电子式是HS H；向稀硝酸溶液中加入铁粉反应的化学方程式为Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)32H2ONO，当铁粉过量时，铁会继续和Fe(NO3)3反应，生成Fe(NO3)2，化学方程式为Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2。由化学方程式可知4 mol硝酸生成1.5 mol Fe(NO3)2，即n(Fe2)的最大值是1.5 mol。参考答案第一部分高频考点及重点题型突破第十讲非金属元素及其化合物 中的常考问题【细研考题】1DA项，可生成BaSO3沉淀；B项，可生成BaSO4沉淀；C项，可生成S沉淀。2A浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸溶于淀粉KI溶液，会将KI氧化为I2，I2能使淀粉溶液变蓝色，A错误。3解析根据题给化学方程式可知当6 mol NO2全部参加反应时，转移电子6 mol(40)24 mol，故转移1.2 mol电子时，消耗NO2 0.3 mol，即6.72 L。答案3NO2H2O=2HNO3NO6.724解析(3)当n(SO)n(HSO)991时，对应的pH为6.2，可知NaHSO3溶液显酸性。原因是HSO的电离程度强于水解程度。当吸收液呈中性时，c(H)c(OH)，由电荷守恒c(Na)c(H)2c(SO)c(HSO)c(OH)得a正确；当pH7.2时，n(SO)n(HSO)11，则当pH7时，n(SO)n(HSO)11，则b正确。(4)阳极发生氧化反应，HSO被氧化，一定会生成SO，在酸性环境下，氧元素来自H2O，故有H2O参与反应，生成物中有H。答案(1)SO2H2OH2SO32H2SO3O22H2SO4(2)2OHSO2=H2OSO(3)酸HSO存在：HSOHSO和HSOH2OH2SO3OH，HSO的电离程度强于水解程度ab(4)HSOH2O2e=SO3HH在阴极得电子生成H2，溶液中c(H)降低，促使HSO电离生成SO，且Na进入阴极室，吸收液得以再生【细研考纲】知识必记1Cl2SO22H2O=H2SO42HClCl22I=I22Cl3Cl22Fe2FeCl3Cl22OH=ClClOH2OMnO24H2ClMn2Cl22H2O2NaCl(熔融)2NaCl2Cl2H2OClHHClO2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O2FeSFeS2SO2O22SO3a.Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2ObC2H2SO4(浓)CO22SO22H2O2HSOBa22OH=BaSO42H2OSO22OH=SOH2O32NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2ON23H22NH34NH35O24NO