非金属及其化合物教案

非金属及其化合物 适用学科高中化学适用年级高中三年级 适用区域新课标课时时长 分钟 60 知识点 氮及其化合物之间的转化 碳元素的单质及氧化物 氢化物的性质和用途 硅及其化合物之间的转化关系 卤素的性质及应用 二氧化硫的化学性质 重要的硫酸盐和硫酸根离子的检验 浓硫酸的强氧化性 硝酸与金属反应常用计算方法 教学目标 知识与技能 知识与技能 突出重点物质 以典型物质为信息源联系非金属元素 基本概念和基本理 论 联系无机化工生产和实验 提高知识应用能力 过程与方法 过程与方法 通过综合练习 掌握综合分析问题 处理信息的能力 情感态度与价值观 建立事物是普遍联系和抓主要矛盾的观点 教学重点 氮 硫 氯 碳 硅等非金属及其化合物的性质及应用 教学难点 综合分析和图像计算题 教学过程 一 复习预习 二 知识讲解 考点考点 1 碳 硅及其化合物的知识网络碳 硅及其化合物的知识网络 考点考点 2 卤素其化合物的知识网络卤素其化合物的知识网络 考点考点 3 氮其化合物的知识网络氮其化合物的知识网络 考点考点 4 氧 硫其化合物的知识网络氧 硫其化合物的知识网络 考点考点 4 环境污染和环境保护环境污染和环境保护 人类社会进入二十世纪八十年代以来 人们越来越关心环境问题 我们在享受科学 技术迅速发展带来物质文明的同时 也因一次次以牺牲环境为代价 而受到大自然的 一次次报复 如全球变暖 臭氧层破坏 酸雨 死鱼事件 沙尘暴等 人们逐渐意识 到 保护环境 就是保护人类赖以生存的空间 作为关系到千家万户的高考已经把环 境问题列为一个重要考点 1 环境污染的主要类型 大气污染 水污染 土壤污染 食品污染 固体废弃物污染 放射性污染 噪音污染 等类型 2 二氧化硫的污染及治理 二氧化硫是空气中有害气体的罪魁祸首 当空气中 SO2的含量达到百万分之零点一到 百万分之一时 植物 建筑物的结构材料就会严重受损 若达到百万分之一到百万分 之十时 会引起呼吸道痉挛 流泪 咳嗽甚至死亡 若达到万分之一时 一切生命都 无法存在 控制酸雨的根本措施是减少 SO2和 NO2的人为排放量 火力发电厂是 SO2主要的污染 源之一 目前全世界的火力发电厂通常利用石灰石泥浆吸收尾气中的 SO2生产石膏 较先进的方法是采取烟气脱硫 重油脱硫等方法 生产硫酸的工厂也是主要的污染源 硫酸工业通常采用氨吸收法 3 化学中的环保 1 环境 大气 土地 水 矿产 森林 生物及风景游览区 自然保护区 生活居住 区等构成了人类生存的环境 2 环保措施 控制和减少污染物的排放 如硫酸厂尾气在排放前的回收处理 城市机 动车的排气限制等 3 工业三废 废水 废气 废渣 4 粉尘 指煤 矿石 SiO2等固体物料在运输 筛选 粉碎 卸料等机械处理过程中 产生的或是由风扬起的灰尘等 5 破坏臭氧层的物质 SO2 NO NO2 CF2Cl2 氟利昂 等 6 氰化物 CN 有剧毒 电镀液中常含有 含 CN 的污水 废气会严重污染环境 7 汞 剧毒 不慎洒出 可在汞上撒上硫粉 Hg S HgS 为了排除室内汞蒸气 排风机应装在墙的下部 三 例题精析 例题 1 题干 单晶硅是信息产业中重要的基础材料 通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅 含铁 铝 硼 磷等杂质 粗硅与氯气反应生成四氯化硅 反应温度 450 500 四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅 以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图 相关信息如下 a 四氯化硅遇水极易水解 b 硼 铝 铁 磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 c 有关物质的物理常数见下表 物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5 沸点 57 712 8 315 熔点 70 0 107 2 升华温度 180300162 请回答下列问题 1 写出装置 A 中发生反应的离子方程式 2 装置 A 中 g 管的作用是 装置 C 中的试剂是 装置 E 中 的 h 瓶需要冷却的理由是 3 装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏 类似多次蒸馏 得到高纯度四氯化硅 精 馏后的残留物中 除铁元素外可能还含有的杂质元素是 填写元素符号 4 为了分析残留物中铁元素的含量 先将残留物预处理 使铁元素还原成 Fe2 再 用 KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定 反应的离子方程式 5Fe2 MnO 8H 5Fe3 Mn2 4H2O 4 滴定前是否要滴加指示剂 填 是 或 否 请说明理由 某同学称取 5 000 g 残留物 经预处理后在容量瓶中配制成 100 mL 溶液 移取 25 00 mL 试样溶液 用 1 000 10 2 mol L 1 KMnO4标准溶液滴定 达到滴定终点时 消耗标准溶液 20 00 mL 则残留物中铁元素的质量分数是 答案 1 MnO2 4H 2Cl Mn2 Cl2 2H2O 2 平衡气压 浓 H2SO4 SiCl4沸点较低 用冷却液可得到液态 SiCl4 3 Al B P 4 否 MnO有色 故不需其他指示剂 4 48 4 解析 依题中信息可知 A 为 Cl2的发生装置 B C 为 Cl2净化装置 D 中发生 2Cl2 Si SiCl4 生成 SiCl4用 E 收集 B 中为饱和食盐水将氯化氢气体除去 C 中应为 浓 H2SO4除水 由 E 中可知 SiCl4沸点较低 用冷却液可得到液态 SiCl4 由题中信息粗硅 含铁 铝 硼 磷等杂质 即可轻松完成 3 问 4 因 MnO本来有颜色 故不再需其他指示剂 4 由关系式 5Fe2 MnO 4 5 1 n Fe2 20 00 10 3 L 10 2 mol L 1 可求出 25 00 mL 试样溶液中 n Fe2 0 001 mol 所以残留物中铁元素的质量分数 w Fe 4 48 0 001 mol 100 mL 25 00 mL 56 g mol 1 5 00 g 例题 2 题干 2013 广东理综 33 1 在实验室中用浓盐酸与 MnO2共热制取 Cl2并进行相关实 验 下列收集 Cl2的正确装置是 将 Cl2通入水中 所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 设计实验比较 Cl2和 Br2的氧化性 操作与现象是 取少量新制氯水和 CCl4于试管 中 答案 C Cl2 HClO ClO 加入一定量的 NaBr 溶液 充分振荡 静置 若观察到 CCl4层呈橙红色 证明 Cl2 的氧化性强于 Br2 解析 1 氯气的密度比空气的大 收集时采取向上排空气法 又因为氯气有毒 所以 在收集装置后要有尾气处理装置 NaOH 溶液 氯气与水反应生成盐酸和次氯酸 具有较 强的氧化性 次氯酸电离生成的 ClO 溶液中溶解的 Cl2也具有氧化性 比较 Cl2和 Br2的氧化性强弱 可以通过非金属单质间的置换反应来判断 即把溴化钠溶液加入到盛有 新制氯水以及四氯化碳的试管中 然后振荡 静置后可发现溶液出现分层现象 下层溶液 变为橙红色 说明生成了溴单质 从而说明 Cl2的氧化性强于 Br2 例题 3 题干 下图所示的是验证二氧化硫性质的微型实验 a b c d 是浸有相关溶液的棉球 将硫酸滴入装有亚硫酸钠固体的培养皿中 关于此实验的 现象 解释或结论 以及对应关系均正确的是 选项现象解释或结论 Aa 处黄色褪去非金属性 Br S Bb 处变为红色二氧化硫与水反应生成酸性物质 Cc 处变为蓝色二氧化硫具有一定的氧化性 Dd 处红色先褪去后恢复二氧化硫具有漂白性且漂白性不稳定 答案 B 解析 Na2SO3 H2SO4 Na2SO4 SO2 H2O a 处反应为 SO2 Br2 H2O H2SO4 2HBr 证明 SO2的还原性大于 Br 而不是非金属性 Br S A 错误 b 处反应为 SO2 H2O H2SO3 H HSO 显酸性 B 正 3 确 I2能氧化 SO2 SO2不能氧化 I C 处不变蓝 C 错误 d 处红色褪去 加热后才会恢 复红色 证明 SO2的漂白性不稳定 D 错误 例题 4 题干 2012 上海 16 实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置 其中正确的是 A 是氨气发生装置 B 是氨气发生装置 C 是氨气吸收装置 D 是氨气收集 检验装置 答案 B 解析 装置 中 NH4Cl 受热易分解生成 NH3和 HCl 但在试管口附近两者又能结合生 成 NH4Cl 选项 A 错误 装置 中的漏斗放置过低 不能防止倒吸 选项 C 错误 装置 中的试管口应放一团干燥的棉花 选项 D 错误 四 课堂运用 基础 1 2012 上海 1 今年 3 月修订的 环境空气质量标准 中新纳入的强制监测指标是 A PM2 5 B NOx C SO2 D 可吸入颗粒物 答案 A 解析 PM2 5被纳入强制监测指标 2 2012 江苏 1 化学在资源利用 环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着 积极作用 下列做法与社会可持续发展理念相违背的是 A 改进汽车尾气净化技术 减少大气污染物的排放 B 开发利用可再生能源 减少化石燃料的使用 C 研发可降解高分子材料 减少 白色污染 D 过度开采矿物资源 促进地方经济发展 答案 D 解析 可持续发展是一种注重长远发展的经济模式 充分 合理利用资源 减少污染 等方面都是可持续发展的内容 3 下列有关物质用途的说法 错误的是 A 二氧化硫常用于漂白纸浆 B 漂粉精可用于游泳池水消毒 C 晶体硅常用于制作光导纤维 D 氧化铁常用于红色油漆和涂料 答案 C 解析 制作光导纤维的材料是 SiO2而不是 Si C 项错误 4 咖喱是一种烹饪辅料 白色衬衣被咖喱汁玷污后 用普通肥皂洗涤 发现黄色污渍变 成红色 经水漂洗后红色又变成黄色 与咖喱汁具有上述相似化学原理的试剂有 A 石蕊试液 B 品红试液 C 氯水 D 淀粉 KI aq 答案 A 解析 肥皂水呈碱性 呈红色 水漂洗后 碱性减弱 又变成黄色 和指示剂的变色 原理相似 巩固 1 2013 安徽理综 8 实验室中某些气体的制取 收集及尾气处理装置如图所示 省略夹 持和净化装置 仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验 最合理的选项是 选项a 中的物质b 中的物质 c 中收集 的气体 d 中的 物质 A浓氨水CaONH3H2O B浓硫酸Na2SO3SO2 NaOH 溶液 C稀硝酸CuNO2H2O D浓盐酸MnO2Cl2 NaOH 溶液 答案 B 解析 NH3的密度比空气的小 不能用向上排空气法收集 NH3 A 错误 SO2可通过 Na2SO3固体与浓硫酸在常温下反应制取 且能用向上排空气法收集 能用 NaOH 溶液进行 尾气吸收 B 正确 铜与稀硝酸反应生成物为 NO 且在 c 中无法收集到纯净的 NO2 且 不能用水吸收尾气 C 错误 用浓盐酸和 MnO2反应制取 Cl2需要加热 D 错误 2 下列物质间能直接转化的元素是 单质 氧气 氧化物 水 酸或碱 碱或酸 盐 A 氯 B 硫 C 铝 D 铁 答案 B 解析 Cl2不能直接被 O2氧化 铝的氧化物 铁的氧化物不能和水反应 3 化学中有许多物质之间的反应符合下列关系图 图中其他产物及反应所需条件均已略 去 A X B O2 C O2 D 对于上图的变化下列判断不正确的是 A 当 A 是正盐 X 是强酸时 D 是酸性氧化物 B 当 X 是强碱溶液时 B 一定是 NH3 C B 可能是单质 D D 可能是一种酸 答案 B 解析 A 项 可以是 Na2SH2S SO2 SO3正确 C 项 H2SS H2SO4 浓H2SO4 SO2SO3正确 B 项 CH3ClCH3OHHCHOHCOOH B 错 O2 O2 NaOH O2 O2 误 则 D 正确 4 2013 北京理综 26 1 3 NOx是汽车尾气中的主要污染物之一 1 NOx能形成酸雨 写出 NO2转化为 HNO3的化学方程式 3 在汽车尾气系统中装置催化转化器 可有效降低 NOx的排放 当尾气中空气不足时 NOx在催化转化器中被还原成 N2排出 写出 NO 被 CO 还原 的化学方程式 当尾气中空气过量时 催化转化器中的金属氧化物吸收 NOx生成盐 其吸收能力顺 序如下 12MgO 20CaO 38SrO 56BaO 原因是 元素的金属性逐渐增强 金属氧化物对 NOx的吸收能力逐渐增强 答案 1 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 2CO 2NON2 2CO2 催化剂 根据 Mg Ca Sr 和 Ba 的质子数 得知它们均为 A 族元素 同一主族的元素 从 上到下 原子半径逐渐增大 解析 1 NO2转化为 HNO3的化学方程式为 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 NO 和 CO 发生反应生成 N2和 CO2 其化学方程式为 2CO 2NON2 2CO2 催化剂 分析12MgO 20CaO 38SrO 56BaO 的排列顺序 不难发现上述四种氧化物对应的 金属元素为 A 族元素 且质子数依次增大 电子层数依次增多 原子半径依次增大 元素的金属性逐渐增强 结合元素周期表的知识 作出合理的解释 拔高 1 在下列物质转化关系中 反应的条件和部分产物已略去 回答下列问题 1 若甲 乙是两种常见金属 反应 是工业制盐酸的反应 反应 中 甲在通常条件下和水剧烈反应 除丙外 还生成一种焰色反应为黄色的 物质 则工业上生产甲的一般方法是 填字母 A 热分解法 B 热还原法 C 电解法 反应 中 乙与 H2O 在高温下反应 除丙外 还生成一种有磁性的物质 则反应 的化学方程式是 通过比较反应 的反应条件 可得出甲的金属性比乙的金属性 填 强 或 弱 比较二者金属性强弱的依据还可以是 写出一种即可 2 若甲 乙是化合物 且反应 是工业制漂白粉的反应 反应 的化学方程式是 反应 的另一种产物为有机物 则该有机物的电子式是 在饱和氯水中加块状石灰石 能制得较浓 HClO 溶液 同时放出一种气体 其反应 的离子方程式是 答案 1 C 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 强 元素最高价氧化物对 高温 应的水化物的碱性 NaOH Fe OH 3 其他合理答案也可 2 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O H C C H 2Cl2 H2O CaCO3 CaCl2 2HClO CO2 解析 1 由题意知 丙为 H2 甲为 Na 制备金属钠用电解法 乙为铁 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 Na 在常温下和水剧烈反应 而 Fe 与 H2O g 需高 高温 温下反应 Na 的金属性强 比较 Na Fe 的金属性强弱 还可以比较它们的最高价氧化物 对应的水化物碱性强弱 2 丙为 Ca OH 2 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O CaC2和 H2O 反应除生成 Ca OH 2外 还生成 C2H2 他的电子式为 H C C H Cl2 H2O HCl HClO 2HCl CaCO3 CaCl2 H2O CO2 上述两 式合并得 2Cl2 H2O CaCO3 CaCl2 2HClO CO2 2 已知 A B C D 是中学化学的常见物质 且 A B C 均含有同一种元素 在一定条 件下它们之间的相互转化关系如图所示 部分反应中的 H2O 已略去 请回答下列问题 1 若 A 可用于自来水消毒 D 是生产 生活中用量最大 用途最广的金属单质 加热 蒸干 B 的溶液不能得到 B 则 B 的化学式可能是 工业上制取 A 的离子方程式为 2 若 A 是一种碱性气体 常用作制冷剂 B 是汽车尾气之一 遇空气会变色 则反应 的化学方程式为 3 若 D 是氯碱工业的主要产品之一 B 有两性 则反应 的离子方程式是 4 若 A C D 都是常见气体 C 是导致酸雨的主要气体 则反应 的化学方程式为 某同学将搜集到的一定量的酸雨保存在密闭容器中 每隔一定时间测酸雨的 pH 发现 在起始一段时间内 酸雨的 pH 呈减小趋势 用离子方程式解释原因 答案 1 FeCl3 2Cl 2H2O2OH Cl2 H2 电解 2 4NH3 5O24NO 6H2O 催化剂 3 Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 4 2H2S SO2 3S 2H2O 2H2SO3 O2 4H 2SO2 4 解析 1 氯气常用于自来水消毒 则 A 为 Cl2 铁是使用最广泛的金属单质 D 是铁 则 B 为 FeCl3 C 是 FeCl2 2 碱性气体为 NH3 汽车尾气中遇空气变色的气体是 NO 3 常见的两性物质是 Al2O3和 Al OH 3 D C 分别为 NaOH 和 NaAlO2 故 B 为 Al OH 3 4 导致酸雨的主要气体是 SO2 A 与 SO2均含有硫元素 且二者反应生成硫单质 故 A 为 H2S 酸雨的主要成分是 H2SO3 在放置过程中被氧化为 H2SO4 酸性增强 课程小结 1 理清知识主线 H3 2O O O2 HO3 N 3 N2 0 N 1 N 2 N 4 N 5 H2 O2 O3 HO4 S 2 S 0 S 4 S 6 2S 6 HCCl2 HCl HO2 HO3 HO4 l 1 O 1 Cl 3 Cl 5 Cl 7 H4 O O2 C 4 C 0 C 2 C 4 H4 O2 H2SO3 Si 4 Si 0 Si 4 i 4 2 构建知识网络 3 牢记重要反应 课后作业 基础 1 神九 飞船上载有活性炭材料的器材 其作用是 A 处理宇航员的生活垃圾 B 去除呼吸废气中的异味 C 提供生活中需要的能量 D 改善失重条件下的平衡 答案 B 解析 活性炭具有吸附性 可用于消除废气中的异味 2 将足量 CO2通入 NaOH 和 Ba OH 2的混合稀溶液中 生成沉淀 的物质的量 n 和通入 CO2气体的体积 V 的关系如下图所示 图 中 AB 段表示的离子方程式先后顺序正确的是 CO2 OH HCO CO2 2OH CO H2O 3 2 3 CO Ba2 BaCO3 BaCO3 CO2 H2O Ba2 2HCO 2 3 3 CO CO2 H2O 2HCO 2 3 3 A B C D 答案 B 解析 由于 OA 段发生的反应为 CO2 Ba OH 2 BaCO3 H2O 此时还剩 NaOH 所以 AB 段发生的反应为 CO2 2OH CO H2O CO CO2 H2O 2HCO BC 段发生的反应为 2 32 3 3 BaCO3 CO2 H2O Ba2 2HCO 3 巩固 1 某化学小组用下图所示装置制取氯气 下列说法不正确的是 A 该装置图中至少存在两处明显错误 B 烧瓶中的 MnO2可换成 KMnO4 C 在乙后连一盛有饱和食盐水的烧杯可进行尾气处理 D 在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉 KI 试纸可以证明是否有氯气逸出 答案 C 解析 A 项 缺少酒精灯和尾气处理装置 正确 B 项 KMnO4能将浓 HCl 氧化成 Cl2 且不需加热 正确 D 项 Cl2可氧化 I 生成 I2 使淀粉 KI 试纸变蓝 正确 2 下列有关物质的性质或用途的说法中正确的是 氯气具有漂白性 可以直接使有色布条褪色 二氧化硫具有较强的还原性 不能 用浓硫酸干燥 SiO2是酸性氧化物 能与氢氟酸反应 Al OH 3是两性氢氧化物 能溶于强酸或强碱 A B C D 答案 C 解析 Cl2本身不具有漂白性 SO2不和浓 H2SO4反应 能用浓 H2SO4干燥 3 下列有关物质的性质与应用不相对应的是 A Na2O2能分别与 H2O CO2反应 可用作供氧剂 B 硅胶多孔 吸水能力强 常用作袋装食品的干燥剂 C K2FeO4具有强还原性且被氧化生成 Fe3 可用于水的消毒和净化 D 液氨汽化时能吸收大量的热 使周围温度急剧降低 因此可用作制冷剂 答案 C 解析 K2FeO4具有强氧化性且被还原成 Fe3 可用于水的消毒和净化 C 项错误 拔高 1 1 下列与含氯化合物有关的说法正确的是 填字母 A HClO 是弱酸 所以 NaClO 是弱电解质 B 向沸水中逐滴加入少量饱和 FeCl3溶液 可制得 Fe OH 3胶体 C HCl 溶液和 NaCl 溶液均通过离子导电 所以 HCl 和 NaCl 均是离子化合物 D 电解 NaCl 溶液得到 22 4 L H2 标准状况 理论上需要转移 NA个电子 NA表示阿伏 加德罗常数 2 无水 AlCl3 183 升华 遇潮湿空气即产生大量白雾 实验室可用下列装置制备 装置 B 中盛放饱和 NaCl 溶液 该装置的主要作用是 F 中试剂的作 用是 用一件仪器装填适当试剂后可同时起到 F 和 G 的作用 所装填的试剂为 答案 1 B 2 除去氯气中 HCl 降低氯气的溶解度 防止水蒸气进入 E 碱石灰 解析 1 NaClO 属于盐 为强电解质 A 项错误 向沸水中滴加饱和 FeCl3溶液制备 Fe OH 3胶体 B 项正确 HCl 属于共价化合物 C 项错误 电解 NaCl 溶液的阴极反应式 为 2H 2e H2 产生标准状况下 22 4 L H2 理论上需要转移 2NA个电子 D 项错误 2 浓盐酸易挥发导致氯气中含有 HCl 装置 B 中饱和 NaCl 溶液能够除去 HCl 降低氯气 的溶解度 因 AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾 故 F 装置盛放浓硫酸 防止水蒸气进入 E 装置 G 在该实验中的作用是吸收未反应的氯气 故可以通过连接盛有碱石灰的干燥管 同时起到两种作用 2 硫化氢 H2S 是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体 有剧毒 存在于多种生产过程以及自 然界中 在人体的很多生理过程中也起着重要作用 资料 H2S 可溶于水 约 1 2 其水溶液为二元弱酸 H2S 可与许多金属离子反应生成沉淀 H2S 在空气中燃烧 火焰呈淡蓝色 1 某化学小组设计了制取 H2S 并验证其性质的实验 如下图所示 A 中是 CuSO4溶液 B 中放有湿润的蓝色石蕊试纸 C 中是 FeCl3溶液 回答下列问题 A 中有黑色沉淀 CuS 产生