高考化学二轮冲刺复习精讲 第一部分 必考部分 第10讲 非金属及其化合物讲义（含解析）-人教版高三全册化学学案

第10讲非金属及其化合物[考纲要求]1.常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)。(1)了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。(2)了解常见非金属元素单质及其化合物对环境质量的影响。2.以上各部分知识的综合应用。[学科素养]1.变化观念：通过学习非金属元素化合物之间相互转化的现象和本质，解决实际问题。2.证据推理与模型认知：通过非金属性质的差异，体会运用分类思想建立思维模型解释化学现象、揭示现象的本质和规律的思维方法。3.科学探究与创新意识：结合物质的制备、化学实验等，培养科学探究的方法步骤，进行科学解释和发现、创造和应用。[网络构建]1．非金属元素及其化合物2．非金属元素及其化合物之间的转化关系(1)碳、硅及其化合物之间的转化关系图中标号的化学方程式：①2C＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高温))Si＋2CO↑②SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O③Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高温))Na2SiO3＋CO2↑④Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3⑤SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(2)氯及其化合物之间的转化关系图中标号的化学方程式：①Cl2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HCl②2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up15(点燃))2FeCl3或Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up15(点燃))CuCl2③Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O④2Cl2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O⑤MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O⑥2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑(3)硫及其化合物之间的转化关系图中标号的化学方程式：①2SO2＋O2eq\o(????,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))2SO3②Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑③C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))2H2O＋CO2↑＋2SO2↑④2CaSO3＋O2=2CaSO4(4)氮及其化合物之间的转化关系图中标号的化学方程式：①Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO④C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O[核心强化]1．区分4个易混问题(1)非金属单质与碱液反应一般无H2放出，但Si能与碱反应放出H2。(2)二氧化硅与氢氟酸反应是二氧化硅的特性，但二氧化硅不是两性氧化物。(3)几个反应过程中浓度变化对反应的影响：①Cu＋H2SO4；②MnO2＋HCl；③Cu＋HNO3。(4)注意区分SO2的还原性和漂白性，如SO2使溴水褪色体现了SO2的还原性；而SO2的漂白性是由于它溶于水与有色物质直接化合，形成不稳定的无色化合物。2．掌握2种气体的实验室制法(1)Cl2实验室制法，氧化剂可以为KMnO4、MnO2(△)、K2Cr2O7、KClO3(△)。(2)NH3实验室制法。①反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△),\s\do15())2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。②实验装置：固体＋固体eq\o(→,\s\up15(△),\s\do15())气体。③净化措施：用碱石灰干燥。④收集方法：用向下排空气法收集。⑤验满方法：用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口。3．两大强酸与金属反应的有关规律(1)硝酸与金属反应时存在着如下几条规律，可作为硝酸与金属反应计算的依据：规律1：反应中生成的NO和NO2气体的物质的量之和等于反应中被还原的硝酸的物质的量。规律2：据元素守恒，所含氮元素的物质的量等于反应中原硝酸的物质的量。规律3：反应所生成的氮的氧化物与O2混合后被水恰好完全吸收时消耗的O2的量决定于开始时金属的物质的量，定量关系可依据电子得失守恒确定。(2)硫酸与金属反应的规律①稀硫酸具有弱氧化性，与金属活动顺序表中排在氢后面的金属不反应，其氧化性由溶液中的H＋表现；浓硫酸具有强氧化性，能氧化绝大多数金属，其氧化性由H2SO4分子中的＋6价S表现，是强氧化性酸。②浓硫酸与足量活泼金属反应时，其还原产物除SO2外，还有H2。这是因为随着反应的进行，硫酸不断消耗，水不断生成，硫酸的浓度逐渐变小，浓硫酸变成了稀硫酸，此时由H＋表现氧化性，生成H2。③浓硫酸与金属活动顺序表中排在氢后面的金属反应时，不论金属是否足量，酸均不可能消耗完，还原产物只有SO2。考点一非金属单质及其化合物的性质与应用[解析]A项，Ca(ClO)2有强氧化性，能消毒，正确；B项，NH3具有还原性，与Cl2反应生成NH4Cl产生白烟，错误；C项，SO2具有漂白性，用于漂白纸浆，错误；D项，SiO2能与氢氟酸反应，不是酸性氧化物的性质，错误。[答案]A[分点突破]角度：非金属单质及其化合物的性质与应用1．(2018·四川成都实验外国语学校检测)下列变化的实质相似的是()①浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小②二氧化硫和氯气均能使品红溶液褪色③二氧化硫能使品红溶液、溴水褪色④氨气和碘化氢气体均不能用浓硫酸干燥⑤常温下浓硫酸用铁制容器盛放、加热条件下浓硫酸能与木炭反应⑥浓硫酸能在白纸上写字，氢氟酸能在玻璃上刻字⑦二氧化碳、二氧化硫均能使澄清石灰水变浑浊A．只有②④⑤ B．只有⑤⑦C．只有①③⑦ D．只有①②[解析]①浓硫酸是因为其具有吸水性，浓盐酸是因为HCl易挥发，错误；②二氧化硫使品红溶液褪色是因为与品红生成不稳定无色物质，氯气在水溶液中生成HClO，因其具有强氧化性可使品红溶液褪色，错误；③二氧化硫能使品红溶液褪色是因为其具有漂白性，使溴水褪色是因为其具有还原性，错误；④氨气不能用浓硫酸干燥是因为其具有碱性，碘化氢不能用浓硫酸干燥是因为其具有还原性，错误；⑤二者都表现了浓硫酸的强氧化性，正确；⑥浓硫酸能在白纸上写字是因为其具有脱水性，氢氟酸能在玻璃上刻字是因为氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，错误；⑦二氧化碳、二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊是因为二者都是酸性氧化物，与澄清石灰水均生成难溶盐，正确。[答案]B2．(2018·辽宁铁岭协作体第三次联考)你认为下列说法无科学性错误的是()①铅笔芯的原料是重金属铅，儿童在使用时不可用嘴吮咬铅笔，以免引起铅中毒。②一氧化碳有毒，生有煤炉的居室，可放置数盆水，这样可有效地吸收一氧化碳，以防煤气中毒。③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用。④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”。⑤碳酸钡可做X光透视肠胃的药剂。⑥有机物可用无机物合成。⑦氯元素有毒，禁止入口。A．①③⑥ B．③④⑥C．①④⑦ D．②③⑤[解析]①铅笔芯的原料是石墨，错误；②一氧化碳难溶于水，放置数盆水不能吸收一氧化碳，错误；③“汽水”浇灌植物有一定道理，其中二氧化碳的缓释，有利于作物的光合作用，正确；④硅的提纯与应用，促进了半导体元件与集成芯业的发展，可以说“硅是信息技术革命的催化剂”，正确；⑤碳酸钡溶于胃酸(主要成分为盐酸)产生有毒的氯化钡，不能做X光透视肠胃的药剂，错误；⑥有机物可用无机物合成，正确；⑦氯化钠中含有氯元素，无毒，是常用的调味品，错误；故选B。[答案]B3．(2018·北京海淀模拟)下列实验操作及现象能够达到相应实验目的的是()实验目的实验操作及现象A检验Na2SO3溶液是否变质向Na2SO3溶液中加入Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解B证明酸性条件下H2O2氧化性强于I2向淀粉­KI溶液中滴入3滴稀硫酸，未见溶液变蓝；再加入10%的H2O2溶液，溶液立即变蓝色C证明碳的非金属性强于硅将浓盐酸滴入碳酸钠固体中，生成的气体通入盛有水玻璃的试管中，出现浑浊D证明SO2具有漂白性将SO2通入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去[解析]假如Na2SO3溶液没有变质，加入Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀BaSO3，再加入稀硝酸会将BaSO3氧化成硫酸钡，沉淀也不溶解，故A项实验操作不能达到实验目的；H2O2将KI氧化成I2，淀粉遇I2变蓝色，B项实验操作能达到实验目的；将浓盐酸滴入碳酸钠固体中，浓盐酸挥发，会随着CO2一起进入盛有水玻璃的试管中，同样能使溶液出现浑浊，C项实验操作不能达到实验目的；将SO2通入酸性KMnO4溶液中，体现的是SO2的还原性，D项实验操作不能达到实验目的。[答案]B常考非金属单质及其重要化合物性质与应用二氧化硅光导纤维、玛瑙饰物石英坩埚熔点高硅胶干燥剂、催化剂载体多孔，表面积大，吸附性强硅酸钠溶液粘合剂、防火剂、防腐剂碳化硅砂纸、砂轮磨料硬度大硅钢变压器铁芯具有很强的导磁性硅制作硅芯片、制作光电池硅是半导体氯气杀菌消毒剂、漂白剂Cl2溶于水，产生具有强氧化性的次氯酸臭氧、ClO2杀菌消毒剂具有强氧化性漂白液[NaClO溶液]杀菌消毒剂、漂白剂与空气中的CO2反应，产生具有强氧化性的次氯酸漂白粉[Ca(ClO)2、CaCl2]杀菌消毒剂、漂白剂与空气中的CO2反应，产生具有强氧化性的次氯酸漂粉精[Ca(ClO)2]杀菌消毒剂、漂白剂与空气中的CO2反应，产生具有强氧化性的次氯酸碘化银人工降雨分解吸热干冰人工降雨升华吸热二氧化硫漂白纸浆、毛、丝、草帽辫与某些有色物质生成不稳定的无色物质杀菌、消毒有毒气体氨气制冷剂液氨汽化时吸收大量的热浓硫酸干燥剂浓硫酸具有吸水性考点二非金属单质及其化合物间的转化[解析]氯气具有强氧化性，能和溴离子反应生成溴单质，向苦卤中通入Cl2是为了提取溴，A正确；提纯粗盐可以采用除杂、重结晶的方法，B正确；工业常选用石灰乳作为沉淀剂，用氢氧化钠不经济，C错误；富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收，D正确。[答案]C[分点突破]角度一：非金属单质及其化合物间的转化1．下列各组物质中，不能满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是()组别物质甲乙丙AH2SO4NH4HCO3Ba(OH)2BH2SNaOHSO2CNH3NO2HNO3DFeBr3Cl2Cu[答案]C2.X、Y、Z、W四种物质在一定条件下具有如图所示的转化关系，下列判断正确的是()A．若图中反应均为非氧化还原反应，W为一元强碱，则X可能是NaAlO2B．若图中反应均为非氧化还原反应，W为一元强酸，则X可能是NH3C．若图中反应均为氧化还原反应，W为非金属单质，则Z可能是CO2D．若图中反应均为氧化还原反应，W为金属单质，则Z可能是FeCl3[解析]由转化关系可知X可与W连续反应生成Y、Z，X也可与Z反应生成Y。A项，若X为NaAlO2，则与NaOH不反应，错误；B项，若X为NH3，与一元强酸反应生成铵盐，只生成一种产物，Y与W不能再反应，错误；C项，若Z为CO2，W为非金属单质，则X可为C，W为O2，Y为CO，正确；D项，若Z为FeCl3，W为金属单质，应为Fe，则X为Cl2，但氯气与铁反应只生成FeCl3，Y不能为FeCl2，错误。[答案]C3．(2018·江西赣州十四县(市)联考)下图所示关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有所示转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐，下列说法中不正确的是()eq\x(A)eq\o(→,\s\up15(X))eq\x(B)eq\o(→,\s\up15(Cl2))eq\x(C)eq\o(→,\s\up15(O2))eq\x(D)eq\o(→,\s\up15(O2))eq\x(E)eq\o(→,\s\up15(H2O))eq\x(F)A．当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是H2SO4B．当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3C．B和Cl2的反应是氧化还原反应D．当X是强酸时，C在常温下是气态单质[解析]根据题意知，A既可以和强酸反应又可以和强碱反应，且A是一种正盐，则A为(NH4)2S，若X为强酸，则B为H2S，C为S，D为SO2，E为SO3，F是H2SO4，A项正确；若X为强碱，则B为NH3，C为N2，D为NO，E为NO2，F为HNO3，B项正确；B是气态氢化物，C是单质，B和Cl2的反应是氧化还原反应，C项正确；当X是强酸时，C为硫单质，硫单质常温下呈固态，D项错误。[答案]D常见非金属元素及其化合物的转化关系(1)直线转化关系：非金属单质eq\o(→,\s\up15(O2))酸性氧化物eq\o(→,\s\up15(H2O))酸eq\o(→,\s\up15(碱))盐如Ceq\o(→,\s\up15(O2))CO2eq\o(→,\s\up15(H2O))H2CO3eq\o(→,\s\up15(碱))Na2CO3Seq\o(→,\s\up15(O2))SO2eq\o(→,\s\up15(H2O))H2SO3eq\o(→,\s\up15(碱))Na2SO3(2)多向转化关系：①条件不同，转化不同。如NH3在纯氧中燃烧生成N2，在催化剂加热条件下生成NO。②用量不同，转化不同。如少量CO2与NaOH反应，生成Na2CO3，过量CO2与NaOH反应，生成NaHCO3。③浓度不同，生成物不同。Cu与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO。(3)连续转化关系：Aeq\o(→,\s\up15(O2))Beq\o(→,\s\up15(O2))C如S(或H2S)eq\o(→,\s\up15(O2))SO2eq\o(→,\s\up15(O2))SO3N2(或NH3)eq\o(→,\s\up15(O2))NOeq\o(→,\s\up15(O2))NO2C(或CH4)eq\o(→,\s\up15(O2))COeq\o(→,\s\up15(O2))CO2(4)三角转化关系：角度二：以资源开发利用为载体考查物质的转化4．如图是工业海水提溴的部分流程，下列有关说法正确的是()A．“吹出”采用热空气而不是常温空气的原因是热空气氧化性强B．碱液吸收所发生的化学反应中氧化剂与还原剂之比为1∶5C．第③步中“酸化”要用强氧化性的酸，如硝酸D．含溴的水溶液B中的单质溴浓度比A中的大[解析]A项，有利于液溴的挥发，而非氧化性，错误；B项，溴与碱液反应生成溴化钠和溴酸钠，氧化剂与还原剂之比为5∶1，错误；C项，BrOeq\o\al(－,3)氧化性很强，在酸性条件下，能够把Br－氧化为溴单质，加入稀硫酸即可，错误；D项，经过溴的富集过程，含溴的水溶液B中的单质溴浓度比A中的大，正确。[答案]D从海水中提取溴的方法(1)工艺流程(2)基本步骤及主要反应考点三结合实验考查非金属元素及其化合物的性质(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。[解析](1)①观察装置知，A装置适合加热固体制备气体，B装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择A装置作发生装置，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选择B装置作发生装置，化学方程式为NH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O。②实验室用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸。故选择C、D、F装置，注意连接干燥管时应大口进气，小口出气。所以，连接顺序为a、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。(2)NO2呈红棕色，氨气与二氧化氮发生反应：8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))7N2＋12H2O，故观察到Y管中红棕色气体慢慢变浅。NH3与NO2反应后生成的气态水凝聚，反应后气体分子数减少，装置内压强减小，故打开K2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。[答案](1)①A2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或BNH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O)②dcfei(2)①红棕色气体慢慢变浅②8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))7N2＋12H2O③Z中NaOH溶液产生倒吸现象④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压气体制取与性质实验的解题流程例：涉及氯气制备与性质探究实验的典型装置[分点突破]角度一：结合实验考查非金属元素及其化合物的重要性质1．(2017·江苏卷)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是()[解析]Cu与稀H2SO4不反应，不能制备SO2，A错误；SO2具有漂白性，可以通过品红溶液验证，B正确；SO2密度比空气大，收集时应该“长进短出”，C错误；SO2难溶于饱和NaHSO3溶液，应该用碱液吸收，D错误。[答案]B2．利用如图所示装置进行实验，将仪器a中的溶液滴入b中，根据c中所盛溶液，预测其中现象正确的是()[解析]浓盐酸和KMnO4反应生成Cl2，Cl2通入FeCl2溶液中，发生反应：Cl2＋2FeCl2=2FeCl3，因此c中溶液变棕黄色，A项正确；稀硫酸和Na2S2O3发生反应：H2SO4＋Na2S2O3=Na2SO4＋H2O＋S↓＋SO2↑，SO2通入溴水中发生反应：SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，因此c试管中无浅黄色沉淀生成，B项错误；硼酸的酸性比碳酸弱，硼酸加入Na2CO3溶液中不产生CO2，因此Na2SiO3溶液中无白色沉淀析出，C项错误；常温下浓硝酸使铁片钝化，无NO2气体生成，因此淀粉­KI溶液不会变蓝色，D项错误。[答案]A3．某气体可能含有NO2、NH3、O2和CO2中的一种或多种。下列根据实验事实得出的结论正确的是()A．若将气体通入水中，有气体剩余，说明原气体中一定含有CO2B．若将气体通入CaCl2溶液，无沉淀产生，说明原气体中一定不含CO2C．若将气体通入淀粉­KI溶液中，溶液变蓝色，说明原气体中一定含有NO2D．若将一定体积气体样品缓慢通入水中，恰好完全反应生成一种盐，向所得盐溶液中加入澄清石灰水未见沉淀生成，则原气体样品中V(NH3)∶V(O2)＝4∶1[解析]选项A中剩余气体可能为NO或O2或CO2等，A项错误；选项B中，若混合气体中无NO2，则NH3、CO2、CaCl2溶液反应可能会产生CaCO3沉淀，但若气体中有NO2，NO2溶于水形成HNO3后会溶解CaCO3，B项错误；选项C中O2也能氧化碘化钾溶液生成I2，从而使溶液变蓝，C项错误；D项反应中生成的盐一定是硝酸铵，依据反应4NO2＋4NH3＋O2＋2H2O=4NH4NO3知，原气体样品中V(NH3)∶V(O2)＝4∶1，D项正确。[答案]D4．(2018·宁夏银川一中模拟)如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。(1)制备氯气选用的药品为漂粉精固体和浓盐酸，相关反应的化学方程式为____________________。(2)装置B中饱和食盐水的作用是__________________；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象：______________________。(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入物质的组合是________(填编号)。编号abcdⅠ干燥的有色布条干燥的有色布条湿润的有色布条湿润的有色布条Ⅱ碱石灰硅胶浓硫酸无水氯化钙Ⅲ湿润的有色布条湿润的有色布条干燥的有色布条干燥的有色布条(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。反应一段时间后，打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡，观察到的现象是________________________。该现象________(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘，原因是___________。(5)有人提出，装置F中可改用足量的NaHSO3溶液吸收余氯，试写出相应的离子反应方程式：______________________________，请判断改用NaHSO3溶液是否可行？________(填“是”或“否”)。[解析](1)漂粉精固体的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，利用Ca(ClO)2氧化浓盐酸制取氯气，反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。(3)氯气与水反应生成的HClO具有漂白性，而干燥的氯气没有漂白性，通过装置B后的氯气中含有水蒸气，因此先通过湿润的有色布条，再通过干燥装置(选择固体干燥剂)，后通过干燥的有色布条来检验Cl2的漂白性。(5)HSOeq\o\al(－,3)与Cl2发生反应，可产生SO2，污染大气，因此该方案不可行。[答案](1)Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O(2)除去Cl2中的HCl装置B中长颈漏斗中液面上升，形成一段液柱(3)d(4)E中液体分为两层，上层(苯层)为紫红色不能过量的Cl2也可将I－氧化为I2(5)4HSOeq\o\al(－,3)＋Cl2=SOeq\o\al(2－,4)＋2Cl－＋3SO2＋2H2O否角度二：环境污染与防治5．下表中解决相对应的环境问题所采取的措施不科学的是()选项环境问题措施A臭氧空洞限制氟氯代烃类物质的生产量和消耗量B酸雨改变能源结构，减少二氧化硫和氮氧化物的排放量C白色污染回收利用废旧塑料，开发可降解塑料D水体富营养化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥[答案]D6．某硫酸厂废气中SO2的回收利用方案如图所示。下列说法不正确的是()A．X可能含有2种盐B．气体a通入双氧水，可实现“绿色”转化C．Y可能含有(NH4)2SO4D．(NH4)2S2O8中S的化合价为＋7[解析]SO2与氨水反应生成X，则X中含有亚硫酸铵或亚硫酸氢铵中的一种或两种盐，在X中加过量硫酸生成硫酸铵或硫酸氢铵和二氧化硫气体，二氧化硫经氧化、水合生成硫酸，气体a为二氧化硫；(NH4)2S2O8为二联硫铵，S最外层有6个电子，最高价为＋6价，不可能为＋7价。[答案]D7．为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NHeq\o\al(＋,4)废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：下列说法不正确的是()A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且需过量C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．处理含NHeq\o\al(＋,4)废水时，发生反应的离子方程式为：NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O[解析]A项，根据题中的流程，可以得出固体1为CaCO3、CaSO3和过量Ca(OH)2，正确；B项，气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和N2，NO和NO2按1∶1的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠，所以X可以是空气，但不能过量，错误；C项，气体2为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO，正确；D项，NHeq\o\al(＋,4)与NOeq\o\al(－,2)能够发生归中反应生成氮气，离子方程式为NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O，正确。[答案]B8．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(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))变化关系如表：n(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))91∶91∶11∶91pH8.27.26.2上表判断NaHSO3溶液显________性，用化学平衡原理解释：__________________________。[解析](1)SO2形成硫酸型酸雨时，SO2和空气中的H2O、O2反应得到H2SO4：SO2＋H2O??H2SO3,2H2SO3＋O2=2H2SO4。(2)SO2被NaOH溶液吸收制备Na2SO3溶液时反应的离子方程式为SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(3)根据表中数据，可知，n(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))＝1∶91时，溶液的pH显示为酸性，故NaHSO3溶液显酸性，在NaHSO3溶液中HSOeq\o\al(－,3)存在：HSOeq\o\al(－,3)??SOeq\o\al(2－,3)＋H＋、HSOeq\o\al(－,3)＋H2O??H2SO3＋OH－，HSOeq\o\al(－,3)的电离程度强于水解程度，故溶液呈酸性。[答案](1)SO2＋H2O??H2SO3、2H2SO3＋O2=2H2SO4(或2SO2＋O2eq\o(????,\s\up15(催化剂))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4)(2)SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)酸HSOeq\o\al(－,3)溶液中存在：HSOeq\o\al(－,3)??SOeq\o\al(2－,3)＋H＋和HSOeq\o\al(－,3)＋H2O??H2SO3＋OH－，HSOeq\o\al(－,3)的电离程度强于水解程度(1)掌握消除气体污染物的反应原理①消除SO2对环境污染的方法ⅰ.钙基固硫法：用生石灰和含硫的煤混合燃烧，燃烧时，S、CaO、O2共同反应生成CaSO4，从而使硫转移到煤渣中。反应原理：2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CaSO4。ⅱ.氨水脱硫法：烟气中的SO2用氨水吸收，反应原理是NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3,2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。ⅲ.钠、碱脱硫法用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2。②消除氮氧化物(NOx)对环境污染的方法ⅰ.碱液吸收法：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，NO2、NO的混合气体能被足量NaOH溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。ⅱ.催化转化法：a.在催化剂的作用下，用NH3将NO2、NO还原为无毒的N2。8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))7N2＋12H2O、4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化剂))5N2＋6H2O。b．在催化剂的作用下，CO可以将NO2、NO转化为无毒的N2。4CO＋2NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂))N2＋4CO2、2CO＋2NOeq\o(=,\s\up15(催化剂))N2＋2CO2。(2)熟悉环境污染名称与成因①酸雨(工业上大量排放SO2、NOx等)；②光化学烟雾(碳氢化合物及NOx的排放)；③臭氧空洞(大量使用氟利昂制品及NOx的排放)；④温室效应(大气中CO2的含量升高)；⑤白色污染(大量废弃的难降解的塑料类制品)；⑥赤潮、水华(含磷洗衣粉的大量使用，工农业及城市生活污水的任意排放)。考向一非金属单质及其化合物对环境的影响1．(2017·全国卷Ⅲ)化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A．PM2.5是指粒径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料[解析]本题考查绿色化学与环境保护知识。燃煤中加入CaO可以减少SO2气体的排放，减少酸雨的形成，但不能减少温室气体CO2的排放，C错误。[答案]C2．(2016·全国卷Ⅱ)下列有关燃料的说法错误的是()A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一[解析]化石燃料包括煤、石油、天然气等，完全燃烧也会产生SO2等污染性气体，故B项错误。[答案]B考向二非金属单质及其化合物性质与转化3．(2017·北京卷)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是()①②③A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应[解析]A项，①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故选项A正确。B项，由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故选项B正确。C项，根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触。同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故选项C正确。D项，红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故选项D错误。[答案]D4．(2017·北京卷)根据SO2通入不同溶液中实验现象，所得结论不正确的是()实验现象结论A含HCl、BaCl2的FeCl3溶液产生白色沉淀SO2有还原性BH2S溶液产生黄色沉淀SO2有氧化性C酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色SO2有漂白性DNa2SiO3溶液产生胶状沉淀酸性：H2SO3>H2SiO3[解析]A项，溶液中SO2被FeCl3氧化生成SOeq\o\al(2－,4)，再与BaCl2反应产生白色沉淀，体现了SO2的还原性；B项，SO2与H2S溶液发生反应SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O，体现了SO2的氧化性；C项，SO2使酸性KMnO4溶液褪色，体现了SO2的还原性；D项，SO2与Na2SiO3溶液反应产生胶状沉淀，根据强酸制弱酸，可得结论酸性：H2SO3>H2SiO3。[答案]C5．(2017·江苏卷)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．Feeq\o(→,\s\up15(Cl2),\s\do15(点燃))FeCl2eq\o(→,\s\up15(NaOHaq))Fe(OH)2B．Seq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15(点燃))SO3eq\o(→,\s\up15(H2O))H2SO4C．CaCO3eq\o(→,\s\up15(高温))CaOeq\o(→,\s\up15(SiO2),\s\do15(高温))CaSiO3D．NH3eq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15(催化剂，△))NOeq\o(→,\s\up15(H2O))HNO3[解析]A项，Fe和Cl2反应只生成FeCl3得不到FeCl2，错误；B项，S在O2中燃烧只生成SO2得不到SO3，错误；D项，NO不和水反应，错误。[答案]C6．(2018·天津卷)图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：(1)A2B的化学式为________。反应②的必备条件是________。上图中可以循环使用的物质有________________。(2)在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料________(写化学式)。[解析](1)A2B与NH3、NH4Cl经反应①生成SiH4和MgCl2·6NH3，结合原子守恒推知A2B为Mg2Si。反应②由MgCl2制备Mg，应采用电解熔融MgCl2的方法。分析流程可知，MgCl2·6NH3与HCl反应生成的NH4Cl，MgCl2·6NH3在300℃时反应产生的NH3，均可重新参与反应①，故可循环使用的物质有NH4Cl和NH3。(2)在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，结合原子守恒及固体材料具有耐磨性推知，该固体为SiC。[答案](1)Mg2Si熔融，电解NH3，NH4Cl(2)SiC7．(2018·天津卷)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：___________________________。[解析]向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，该化合物应为MgSO4，反应的化学方程式为2Mg(OH)2＋2SO2＋O2=2MgSO4＋2H2O。[答案]2Mg(OH)2＋2SO2＋O2=2MgSO4＋2H2O考向三非金属单质及其化合物的综合实验探究8．(2018·天津卷)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：Ⅰ.采样采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为_______________。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)________。a．碱石灰b．无水CuSO4c．P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。[解析](1)烟道气中含有粉尘、空气、H2O、NOx，过滤器A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)烟道气中的NOx与空气中O2在加热器中反应生成高价态氮氧化物，碱石灰不能用于干燥酸性气体，无水CuSO4一般用于检验生成的H2O而不作干燥剂，P2O5是酸性干燥剂，可用于干燥氮氧化物，故选c。(3)吸收器D用于吸收氮氧化物，考虑到氮氧化物可与碱溶液反应，故可将气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，装置图见答案。[答案](1)除尘(2)c(3)9．(2015·重庆卷)ClO2与Cl2的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。(1)仪器D的名称是________。安装F中导管时，应选用图2中的________。(2)打开B的活塞，A中发生反应：2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速率宜________(填“快”或“慢”)。(3)关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是________。(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为______________________________。在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是___________________________________。[答案](1)锥形瓶b(2)慢(3)吸收Cl2(4)4H＋＋5ClOeq\o\al(－,2)=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O验证是否有ClO2生成题型特点：选择题填空题考向评析：有关非金属单质及其化合物在Ⅰ卷中的考查主要侧重于性质、用途判断及对环境的影响分析，而在Ⅱ卷中的考查常以工农业生产、环境保护、化学实验为背景，对物质的某些性质、用途进行探究和评价，是高考的热点。答题启示：强化以气体制备为前提的非金属单质及其化合物的实验探究题的训练。无机化工流程题突破策略[题型特点]1．物质制备类工艺流程：制备类工艺流程是高考的热考点，几乎每年高考都进行考查，题目一般以某种物质的制备流程为载体，重点考查物质的化学性质，氧化还原反应，离子反应，化学平衡原理及化学实验等知识，考查了考生“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”的化学学科核心素养，题目综合性强，有一定的难度。2．物质提纯类工艺流程：题目一般以某种物质的提纯为目的，通过工艺流程将物质中的杂质除去。命题时经常与化学实验知识紧密联系在一起，具有一定的综合性，考查了考生“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”的化学学科核心素养。类型一物质制备类工艺流程[名师精讲]1．原料预处理的五种措施研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土2.制备过程中控制反应条件的六种方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH变大；②不引入新杂质。例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)控制压强。改变速率，影响平衡。(4)使用合适的催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。(5)趁热过滤。防止某物质降温时析出。(6)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。3．获得产品阶段的四种常用操作(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。(2)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是少量K2Cr2O7和NaCl；同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。[应用尝试]1．金属镍硬而有延展性并具有铁磁性，能够高度磨光和抗腐蚀。如图是一种用含镍废料(主要是NiO，含少量FeO、SiO2等杂质)制备Ni的流程：已知：室温下难溶物的溶度积数据如下表：化合物Ni(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10－1510－1510－38(1)滤渣1的主要成分为________(填化学式)。(2)实验中需用0.8mol·L－1的稀硫酸800mL，若用98%的浓硫酸(ρ＝1.84g·mL－1)来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为________(填序号)。A．10mL B．20mLC．50mL D．100mL(3)用离子方程式解释加入H2O2的作用：______________。(4)滴加氨水调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全；若继续滴加氨水至pH为________时，镍开始沉淀(假定Ni2＋浓度为0.1mol·L－1)。若上述过程中没有“氧化”步骤，其后果是____________。(5)电解制备镍的反应原理如图所示，则A电极的反应式为2H＋＋2e－=H2↑和________。(6)若用akg含镍废料(含NiO80%)制备Ni，最终得到产品6kg，则产率为________。[解析](1)NiO和FeO都是碱性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，SiO2不与稀硫酸反应，因此滤渣1的成分是SiO2。(2)实验室没有800mL的容量瓶，应用1000mL的容量瓶，根据稀释前后溶质物质的量不变，因此有1000mL×10－3L·mL－1×0.8mol·L－1＝V(H2SO4)×1.84g·mL－1×eq\f(98%,98g·mol－1)，解得V(H2SO4)＝43mL，因此选用大而接近的量筒，即选用50mL的量筒，故选项C正确。(3)酸溶后溶液中含有金属阳离子是Ni2＋和Fe2＋，Fe2＋具有还原性，因此加入H2O2的目的是氧化Fe2＋，便于除去铁元素，Fe2＋与H2O2发生的离子反应方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(4)铁元素刚好沉淀完全，此时溶液的c(Fe3＋)＝1×10－5mol·L－1，根据Ksp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)，代入数值，解得c(OH－)＝1×10－11mol·L－1，则c(H＋)＝1×10－3mol·L－1，即pH＝3，镍元素开始出现沉淀，依据Ksp＝c(Ni2＋)×c2(OH－)，c(Ni2＋)＝0.1mol·L－1，代入数据，c(OH－)＝1×10－7mol·L－1，则c(H＋)＝1×10－7mol·L－1，即pH＝7；如果没有氧化步骤，Fe2＋开始出现沉淀，Ksp＝c(Fe2＋)×c2(OH－)，代入数值，c(OH－)＝1×10－7mol·L－1，则c(H＋)＝1×10－7mol·L－1，即pH＝7，其结果是Ni2＋和Fe2＋分离不开。(5)根据A电极反应式，推出A电极为阴极，根据电解原理，制备金属镍，因此A电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，Ni2＋＋2e－=Ni。(6)理论上产生Ni的质量为eq\f(a×103×80%×59,75)g，合eq\f(a×80%×59,75)kg，产率为eq\f(b,\f(a×80%×59,75))×100%＝eq\f(375b,236a)×100%。[答案](1)SiO2(2)C(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(4)37Ni2＋和Fe2＋分离不开(5)Ni2＋＋2e－=Ni(6)eq\f(375b,236a)×100%2．一种可利用含碘废水制取KI的实验流程如下：回答下列问题：(1)含碘废水中碘的存在形式一般有I2、I－。检验是否含I2及I－的方法是用CCl4萃取后观察萃取液为紫色，证明含有I2，反复萃取后取水层少许于试管中，_________________。(2)“制CuI”时，I2被还原为CuI，同时有S4Oeq\o\al(2－,6)生成。①该反应的离子方程式为____________。②已知上述反应的平衡常数为1.78×1026，实验中需控制CuSO4过量2%，其目的是____________。(3)“制FeI2溶液”的化学方程式为________________；“滤渣3”的成分是________(填化学式)。(4)用HI调节溶液pH约为6，其目的是____________。(5)准确称取产品0.1000g溶于50mL水，加入适量乙酸并加入曙红钠指示剂，然后用0.025mol·L－1AgNO3溶液滴定，至终点时消耗AgNO3溶液22.00mL，则产品中KI的质量分数为________(保留三位有效数字)。[解析](1)检验碘可以用淀粉也可以用四氯化碳萃取，检验I－时为防止碘的干扰，需先充分萃取出碘再在水层中加入淀粉及氧化剂(FeCl3、H2O2及氯水均可)。反复萃取后取水层少许于试管中，加入淀粉及FeCl3溶液，观察溶液是否出现蓝色，或加入AgNO3溶液，看是否有黄色沉淀生成。(2)①Na2S2O3是还原剂，转化为Na2S4O6失去2个电子，则反应的离子方程式为2Cu2＋＋I2＋4S2Oeq\o\al(2－,3)=2CuI↓＋2S4Oeq\o\al(2－,6)；②该反应平衡常数很大，当Cu2＋过量时，能使碘完全转化为CuI。(3)依据金属活动顺序表，铁可还原CuI为Cu；制备KI时发生的复分解反应为FeI2＋K2CO3=FeCO3↓＋2KI，故滤渣为FeCO3。(4)由于沉淀时K2CO3需适当过量，为提高KI纯度，需用HI溶液除去过量的K2CO3。(5)依据滴定反应：Ag＋＋I－=AgI↓，KI的质量分数为eq\f(cAgNO3·VAgNO3·MKI,m产品)×100%＝eq\f(0.025×22.00×10－3×166,0.1000)×100%＝91.3%。[答案](1)加入淀粉及FeCl3溶液，观察溶液是否出现蓝色，或加入AgNO3溶液，看是否有黄色沉淀生成(2)①2Cu2＋＋I2＋4S2Oeq\o\al(2－,3)=2CuI↓＋2S4Oeq\o\al(2－,6)②使碘完全转化为CuI(3)2CuI＋Fe=2Cu＋FeI2FeCO3(4)除去滤液中过量的K2CO3(5)91.3%类型二物质提纯类工艺流程[名师精讲]1．物质分离提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯的物质。(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。2．常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等3．常用的分离方法过滤分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法萃取和分液利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等蒸馏或分馏分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油冷却法利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气[应用尝试]3．(2017·江苏卷)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaCl＋NaClO3②AgCl可溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2O??Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)＋Cl－＋2H2O③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)：4Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)＋N2H4·H2O=4Ag↓＋N2↑＋4NHeq\o\al(＋,4)＋4NH3↑＋H2O(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为______________。(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________________。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是___________。(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并____________________。(4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为__________________。(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：_____________________(实验中须使用的试剂有：2mol·L－1水合肼溶液，1mol·L－1H2SO4)。[解析](1)加热温度在低于100℃时，可采用水浴加热的方式。(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2，根据得失电子守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO3氧化Ag时会产生氮氧化物，污染环境。(3)为提高Ag的回收率，需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤Ⅱ的滤液中。(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息①知冷却后的溶液中因NaClO的分解，会含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息③知，水合肼可以和银氨溶液发生反应生成Ag和NH3。生成的NH3用1mol·L－1H2SO4溶液吸收，当溶液中不再产生气泡时，说明反应已进行完全，静置，过滤出生成的Ag，洗涤、干燥，得Ag。[答案](1)水浴加热(2)4Ag＋4NaClO＋2H2O=4AgCl＋4NaOH＋O2↑会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应(5)向滤液中滴加2mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1mol·L－1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥4．(2018·长沙摸底)我国是干电池的生产和消费大国。某科研团队设计了以下流程对碱性锌锰干电池的废旧资源进行回收利用。已知：①Ksp(MnS)＝2.5×10－13，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24；②Mn(OH)2开始沉淀时pH为8.3，完全沉淀的pH为9.8。(1)碱性锌锰干电池是以锌粉为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解质。电池总反应式为2MnO2＋Zn＋2KOH=2MnOOH＋K2ZnO2，则电池的正极反应式为____________。(2)为了提高碳包的浸出效率，可以采取的措施有__________(写一条即可)。(3)向滤液1中加入MnS的目的是_________________。(4)已知MnSO4的溶解度曲线如图所示，从滤液2中析出MnSO4·H2O晶体的操作是蒸发结晶、________、洗涤、低温干燥。(5)为了选择试剂X，在相同条件下，分别用3g碳包进行制备MnSO4的实验，得到数据如下表，请写出最佳试剂X与碳包中的主要成分发生反应的化学方程式_________________。实验编号试剂XMnSO4/g1锌粉2.42铁粉2.73FeS粉末3.0430%过氧化氢3.7[解析](1)锌粉为负极，发生氧化反应，氢氧化钾溶液为电解质时发生的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－=ZnOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，用电池总反应2MnO2＋Zn＋2KOH=2MnOOH＋K2ZnO2减去负极电极反应，即得电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－。(2)通过适当的升温、固体粉碎或搅拌等措施可提高碳包的浸出效率。(3)滤液1含有Zn2＋，加入MnS可以生成ZnS沉淀，再通过过滤即可除去。(4)由MnSO4的溶解度曲线可知MnSO4·H2O在温度超过40℃后溶解度随温度的升高而降低，则将滤液2溶液蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、并低温干燥防分解即可得到MnSO4·H2O晶体。(5)由表可知选用30%的过氧化氢获得的MnSO4质量最高，则30%的过氧化氢为最佳试剂，与MnO2在酸性条件下发生反应的化学方程式为H2O2＋MnO2＋H2SO4=MnSO4＋2H2O＋O2↑或H2O2＋2MnOOH＋2H2SO4=2MnSO4＋4H2O＋O2↑。[答案](1)MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－(2)适当的升温(或搅拌)(3)将溶液中的Zn2＋转化为ZnS沉淀而除去(4)趁热过滤(5)H2O2＋MnO2＋H2SO4=MnSO4＋2H2O＋O2↑(或H2O2＋2MnOOH＋2H2SO4=2MnSO4＋4H2O＋O2↑)专题跟踪训练(十)能力练(20分钟50分)一、选择题(每小题6分，共42分)1．化学与生产、生活、社会密切相关。下列说法正确的是()A．SO2具有还原性，可用于蔗糖脱色B．双氧水具有强氧化性，可用于杀菌消毒C．铁粉表面积大，可用作食品干燥剂D．SiO2具有导电性，可用于制造光导纤维[解析]A项，SO2有毒，不能用于食品脱色，错误；B项，双氧水具有强氧化性，可用于杀菌消毒，正确；C项，铁粉用作食品抗氧化剂，不能作干燥剂，错误；D项，SiO2为绝缘体，不导电，错误。[答案]B2．常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是()XYZ①NaOH溶液Al(OH)3稀硫酸②KOH溶液SiO2浓盐酸③O2N2H2④FeCl3溶液Cu浓硝酸A.①③ B．①④C．②④ D．②③[解析]①中，Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与强碱NaOH反应又能与强酸H2SO4反应；②中，SiO2与浓盐酸不反应；③中，N2与O2、H2在常温下均不能反应；④中，Cu和FeCl3反应生成FeCl2和CuCl2，Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2和水。其中①、④与题意吻合，故选B。[答案]B3．下表各组物质中，物质之间不可能实现如图所示转化的是()eq\x(X)eq\o(→,\s\up15(M))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up15(M))eq\x(Z)选项XYZMAFeFeCl2FeCl3Cl2BNaOHNa2CO3NaHCO3CO2CNH3NONO2O2DSSO2SO3O2[解析]Fe与Cl2反应只生成FeCl3，A项错误；NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3，Na2CO3与CO2和H2O反应可生成NaHCO3，B项正确；NH3催化氧化生成NO，NO与O2反应生成NO2，C项正确；S与O2反应生成SO2，SO2在催化剂作用下能被O2氧化成SO3，D项正确。[答案]A4．(2018·福建质检)X、Y、Z三种物质存在如图所示的转化关系(图中“→”表示一步转化)。下列各组物质中，不能满足此转化关系的是()物质选项XYZAAlAl2O3NaAlO2BFeFeCl3FeCl2CCCOCO2DCl2HClNaCl[解析]NaAlO2不能一步转化为Al，A项符合题意；B项转化关系可以为2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up15(点燃))2FeCl3、2FeCl3＋Fe=3FeCl2、FeCl2＋Zn=Fe＋ZnCl2、Fe＋CuCl2=FeCl2＋Cu(或Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑)，B项不符合题意；C项转化关系可以为：2C＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))2CO、2CO＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))2CO2、C＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))CO2、2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up15(点燃))2MgO＋C，C项不符合题意；D项转化关系可以为：Cl2＋H2eq\o(=,\s\up15(点燃))2HCl、HCl＋NaOH=NaCl＋H2O、2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑、Cl2＋2Naeq\o(=,\s\up15(点燃))2NaCl(或Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O)，D项不符合题意。[答案]A5．甲、乙、丙、丁均为中学化学常见的物质，它们之间的转化关系如图所示(反应条件及其他产物已略去)。eq\x(甲)eq\o(→,\s\up15(＋丁))eq\x(乙)eq\o(→,\s\up15(＋丁))eq\x(丙)下列说法不正确的是()A．若甲是AlCl3溶液，则丁可能是NaOH溶液B．若甲是Fe，则丁可能是Cl2C．若丁是CO2，则甲可能为MgD．若丁是O2，则乙、丙的相对分子质量可能相差16[答案]B6．(2018·辽宁五校联考)下列实验中，实验操作能达到实验目的的是()选项实验操作实验目的A将炽热的木炭与浓硝酸混合所得气体通入澄清石灰水中验证碳的氧化产物为CO2B向饱和Na2CO3溶液中通入CO2探究Na2CO3和NaHCO3溶解度相对大小C向某溶液中滴加BaCl2溶液和稀硝酸检验原溶液中是否含SOeq\o\al(2－,4)D向FeCl2溶液通入足量Cl2，充分反应除去FeCl2溶液中少量的FeCl3[解析]A项，4HNO3(浓)＋Ceq\o(=,\s\up15(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O，NO2溶于水生成硝酸和NO，硝酸与CaCO3反应，故在NO2存在的情况下不能检验CO2，错误；B项，Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3↓，正确；C项，稀硝酸有强氧化性，不能排除溶液中有SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)，也不能排除溶液中有Ag＋，错误；D项，最后得到的是FeCl3溶液，错误。[答案]B7．下列除杂方案错误的是()选项被提纯的物质杂质除杂试剂除杂方法ACO(g)CO2(g)NaOH溶液，浓H2SO4洗气BNH4Cl(aq)Fe3＋(aq)NaOH溶液过滤CCl2(g)HCl(g)饱和食盐水，浓H2SO4洗气DNa2CO3(s)NaHCO3(s)－灼烧[解析]A项，CO2能与NaOH反应，而CO不能，则洗气后利用浓H2SO4干燥即可除杂，正确；B项，NaOH与NH4Cl、Fe3＋均反应，将原物质反应掉，不符合除杂的原则，错误；C项，HCl极易溶于水，而食盐水抑制Cl2的溶解，洗气后利用浓H2SO4干燥即可除杂，正确；D项，NaHCO3加热分解生成Na2CO3，则直接加热即可实现除杂，正确。[答案]B二、非选择题(8分)8．A、B、C、D均为中学常见物质且均含有同一种元素，它们之间的部分转化关系如图所示(反应条件及其他物质已经略去)：Aeq\o(→,\s\up15(＋O2))Beq\o(→,\s\up15(＋O2))Ceq\o(→,\s\up15(＋H2O))D。(1)若A为淡黄色固体单质，且D为强酸。①B物质通常用________(填试剂名称)来检验。②从组成物质的元素化合价变化角度预测B可能具有的性质________，并用相应的化学方程式表示你预测的性质_____________________________________________________。③一定条件下D转化为B有多种途径，写出其中一种D→B转化的化学方程式_____________________。(2)若A为能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，D的稀溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。①写出实验室制取A的化学方程式__________________。②B、C都是大气污染物，它们对环境造成的危害表现在________。a．引起酸雨 b．引起温室效应c．形成光化学烟雾 d．引起水体富营养化③写出C→D转化的离子方程式__________________。[解析](1)若常温下A为淡黄色固体单质，D为强酸，则A是S，根据转化关系知，B是SO2、C是SO3、D是H2SO4。①SO2有漂白性，能使品红褪色，通常用品红溶液来检验SO2气体。②硫元素的主要化合价有－2、0、＋4、＋6价，SO2中硫元素为＋4价，既可升高又可降低，故SO2既有氧化性又有还原性，如反应SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr体现SO2有还原性，反应SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O体现SO2有氧化性。③利用铜和浓硫酸反应可实现H2SO4转化为SO2，反应方程式为Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则A是NH3，D的稀溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，为酸，NH3被氧化生成NO，NO被氧化生成NO2，所以B是NO、C是NO2、D是HNO3。①实验室利用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制取NH3，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。②NO和NO2都是大气污染物，它们对环境造成的危害表现在酸雨和光化学烟雾，温室效应是CO2引起的，氮磷会引起水体富营养化。③NO2溶解于水可生成硝酸，发生反应的离子方程式为3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NO。[答案](1)①品红溶液②还原性和氧化性2SO2＋O2eq\o(,\s\up15(催化剂),\s\do5(△))2SO3(或SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr)、SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O③Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)①Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②ac③3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NO拔高练(25分钟50分)一、选择题(每小题6分，共30分)1．汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、碳等，直接排放容易造成“雾霾”。因此，不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述错误的是()A．尾气造成“雾