1-04-专题四　非金属及其化合物

专题四非金属及其化合物高考

化学新高考、新教材适用体系透视考点透析题型透析目录考点1无机非金属材料考点2卤族元素海水资源的开发利用考点3硫及其化合物考点4氮及其化合物环境保护与绿色化学题型

气体制备综合分析

考点1无机非金属材料1.硅(1)制备:SiO2+2C

Si(粗硅)+2CO↑,Si+3HCl

SiHCl3+H2,SiHCl3+H2

Si+3HCl。(2)用途:作半导体材料,用于制造芯片、太阳能电池。2.二氧化硅(1)物理性质:常温下为固体,硬度大,熔、沸点高,不溶于水。(2)化学性质①具有酸性氧化物性质:SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O(盛有碱性物质的试剂瓶要用橡胶塞,不能用玻璃塞)。注意硅酸钠溶液与盐酸的反应:Na2SiO3+2HCl

H2SiO3↓+2NaCl。②能与氢氟酸反应(特性):SiO2+4HF

SiF4↑+2H2O,但不能由此说SiO2为碱性氧化物或两性氧化物。(3)用途:制光导纤维、光学仪器等。3.无机非金属材料(1)硅酸盐材料名称主要成分原料陶瓷硅酸盐黏土玻璃Na2SiO3、CaSiO3、SiO2纯碱、石灰石、石英砂水泥硅酸盐黏土、石灰石、石膏(2)新型无机非金属材料:硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等。注意①碳化硅(SiC)属于新型陶瓷,俗称金刚砂,具有类似金刚石的结构,硬度大,耐高

温,为共价晶体。②富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料属于无机非金属材料,不属于有机材料。考点2卤族元素海水资源的开发利用1.卤素单质化学性质的相似性(1)能与大多数金属反应:2Fe+3Br2

2FeBr3、Fe+I2

FeI2(Fe3+与I-不大量共存)。(2)能与H2反应生成HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)。(3)常温下能与水反应:X2+H2O

HX+HXO(F2例外)。(4)能与碱反应:X2(Cl2、Br2)+2NaOH

NaX+NaXO+H2O,3I2+6NaOH

5NaI+NaIO3+3H2O。(5)卤素单质间能发生置换反应:Cl2+2Br-

Br2+2Cl-、Br2+2I-

I2+2Br-。2.卤素单质及化合物的特殊性质氟①氟元素无正价,非金属性最强②2F2+2H2O

4HF+O2③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在铅制器皿或塑料瓶中④在HX中HF沸点最高(存在分子间氢键)溴①Br2是深红棕色液体,易挥发②Br2应水封保存,不能用橡胶塞碘①淀粉遇I2变蓝②I2加热时易升华③I2+2S2

2I-+S4

(定量计算)注意酸性:HF<HCl<HBr<HI。3.卤素离子的检验方法实验操作沉淀法向未知液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸,若生成白色沉淀,则有Cl-;若生成浅黄色沉淀,则有Br-;若生成黄色沉淀,则有I-置换—萃取法向无色未知液中加适量新制饱和氯水振荡后,加入CCl4振荡,有机层呈红棕色或橙红色,则未知液中有Br-;有机层呈紫红色,则未知液中有I-氧化—淀粉法检验I-向未知液中先加入淀粉不变蓝,再加入适量新制饱和氯水或过氧化氢溶液振荡后,溶液变蓝,说明有I-4.氯及其化合物的转化关系

(1)歧化反应①Cl2+2OH-

Cl-+ClO-+H2O(稀碱,常温)②3Cl2+6OH-(浓)

5Cl-+Cl

+3H2O(浓碱,加热)(2)归中反应①2H++Cl-+ClO-

Cl2↑+H2O(NaClO与NaCl,酸性条件)②5Cl-+Cl

+6H+

3Cl2↑+3H2O(KClO3与KCl,酸性条件)5.新制氯水中平衡(Cl2+H2O

H++Cl-+HClO)移动的应用向氯水中加入的物质或改变的条件浓度变化平衡移动方向应用可溶性氯化物c(Cl-)增大左移①用饱和食盐水除Cl2中的HCl②用排饱和食盐水法收集Cl2盐酸c(H+)和c(Cl-)增大左移洁厕剂和“84”消毒液不能混合使用NaOHc(H+)和c(HClO)减小右移用NaOH溶液吸收多余的Cl2光照c(HClO)减小右移氯水应避光保存或现用现配CaCO3c(H+)减小右移制取较高浓度的次氯酸注意①氯水中起漂白作用的是HClO,干燥的Cl2没有漂白性。②不能用pH试纸测定氯水、次氯酸盐溶液的pH,因为这些溶液具有漂白性,但pH计可

以测。6.氯气的实验室制法

反应原理:MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2↑+2H2O。注意实验室制氯气也可以用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3代替MnO2,且反应不需要加热,如2KMnO4+16HCl(浓)

2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。7.海水资源的开发利用(1)氯碱工业

注意为防止MgCl2水解,脱水时应在HCl气氛中进行。(2)海水提镁

反应原理:①Cl2+2Br-

2Cl-+Br2;②Br2+SO2+2H2O

H2SO4+2HBr;③2HBr+Cl2

2HCl+Br2。注意流程中②、③的目的是富集Br2。(3)海水提溴(4)海带提碘

注意从I2的有机溶液中分离得到晶体碘的一种方法:经NaOH溶液反萃取得到NaI、

NaIO3溶液,再酸化发生“归中反应”,经过滤得到晶体碘。考点3硫及其化合物1.硫硫

2.二氧化硫的化学性质SO2通入的溶液石蕊溶液加有酚酞的NaOH溶液酸性KMnO4溶液溴水品红溶液H2S溶液现象变红褪色褪色褪色褪色生成沉淀SO2体现的性质水溶液显酸性

还原性

漂白性氧化性方法技巧检验SO2和CO2同时存在的一般流程流程设计

选用试剂品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液澄清石灰水预期现象褪色褪色或变浅不褪色变浑浊3.硫酸余。③H2SO4结构为

。注意①浓硫酸不与SO2反应,可以干燥SO2。②浓硫酸与足量Cu反应,随着反应进行H2SO4浓度逐渐减小,反应停止时H2SO4仍有剩4.硫及其化合物的转化关系

注意稀H2SO4、Na2SO4中S

不表现氧化性,浓H2SO4中H2SO4具有强氧化性。考点4氮及其化合物环境保护与绿色化学1.氮气

注意氮的固定中,①N2既可能发生氧化反应,也可能发生还原反应。②由游离态→

化合态。2.氮的常见氧化物

NONO2颜色

无色红棕色溶解性

不溶于水与H2O反应化学性质与O2反应2NO+O2

2NO2—

与H2O反应—3NO2+H2O

2HNO3+NO实验室制法

3Cu+8HNO3(稀)

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O注意

NO2能与N2O4相互转化:2NO2

N2O4,由于此平衡的存在,通常所说的NO2气体实际上是NO2和N2O4的混合气体。3.硝酸

注意浓HNO3与C的反应中NO2的来源有两种,一种是与C反应生成,一种是HNO3分解

生成。4.氨气(1)化学性质(2)实验室制法化学原理:2NH4Cl+Ca(OH)2

2NH3↑+CaCl2+2H2O。注意①可用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒验满。②欲快速制取NH3,可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上。③装置中棉花的作用是防止氨气与空气对流,确保收集的NH3纯净,同时减少NH3对空

气的污染。5.铵盐(1)化学性质(“三解”:热解、碱解、水解)

(2)N

的检验:未知液

产生的气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则证明含N

。6.氮及其化合物的转化关系

方法技巧NOx(氮氧化物)尾气处理方法(1)碱液吸收法2NO2+2NaOH

NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH

2NaNO2+H2ONO2、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)。该法一

般适合工业尾气中NOx的处理。(2)催化转化法在催化剂、加热条件下,NH3可将NOx转化为无毒气体(N2)。NOx与CO在一定温度下催

化转化为无毒气体(N2和CO2),该法一般适用于汽车尾气的处理。7.环境污染与防治措施环境问题污染物防治措施酸雨SO2、NOx烟气脱硫、脱硝等臭氧层空洞氟氯代烷使用无氟制冷剂水体富营养化含氮、磷元素的污水使用无磷洗涤剂,合理施用化肥光化学烟雾碳氢化合物、NOx汽车尾气催化转化等温室效应CO2、CH4等低碳生活,增加植被面积大气污染可吸入颗粒物、SO2、NOx、碳氢化合物等立法、综合治理水污染重金属、难降解物质、洗涤剂、耗氧物质等控制污水排放、综合治理土壤污染城市污水、生活垃圾、化肥、农药、大气沉降物等控制、减少污染物的排放,加强

废物处理利用8.绿色化学(1)核心:利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境造成的污染。(2)原子经济性目标:原子利用率达100%(原子利用率=

×100%)。注意化合反应与加成反应的原子利用率都是100%。题型气体制备综合分析1.气体制备的基本要求:反应物廉价易得,反应条件简单,反应容易控制,生成的气体容

易分离。本题型中涉及的装置是实验题的中装置的组件或原形。2.气体制备的装置连接气体发生装置→气体净化装置→气体干燥装置→气体收集装置→尾气处理装置。3.常见气体的制备反应特点装置特点适用气体固体

气体型

O2、NH3固体+液体

气体型

H2、CO2、NO2、NO、C2H2固体+液体

气体型或液+液

气体型

Cl2、C2H4注意①根据装置特点选择合适的试剂制备气体或根据要制备的气体选择合适的装

置,要充分理解装置特点和物质性质之间的关系。②启普发生器的适用条件:反应物

中固体必须为块状且难溶于水,且生成的气体不易溶于水。4.净化方法气体所含杂质净化剂净化装置O2Cl2氢氧化钠溶液

C2H2H2S硫酸铜溶液

CO2HCl饱和碳酸氢钠溶液

CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液

Cl2HCl饱和食盐水

SO2HCl饱和亚硫酸氢钠溶液

CH4乙烯溴水

COCO2和H2O碱石灰

N2O2灼热的铜网

CO2CO灼热的氧化铜

除杂装置:根据除杂试剂的性质和状态可选择洗气瓶、球形干燥管、U形管、硬质玻

璃管等。5.干燥方法:干燥剂只能吸水而不能与气体发生反应。酸性干燥剂不能干燥碱性气体,

碱性干燥剂不能干燥酸性气体,具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有还原性的气体

(浓硫酸不可干燥H2S、HI、HBr、NH3等,但可干燥H2和SO2;CaCl2不能干燥NH3)。6.收集方法:根据气体的密度、溶解性及是否与水或空气中的O2等发生反应来确定气

体的收集方法。(1)排水法:适用于不易溶于水且不与水发生反应的气体。如O2、H2、NO、C2H4等。

能溶于水但溶解度不大的气体,可采用排某些饱和溶液的方法收集,如Cl2可采用排饱

和食盐水的方法收集。(2)排空气法:适用于不与空气中各成分反应的气体。密度比空气大的气体用向上排空

气法,如O2、CO2、Cl2、SO2、NO2等;密度比空气小的气体用向下排空气法,如H2、NH3等。7.尾气处理:根据尾气性质,选择合适的试剂处理尾气,并注意防倒吸。例1

(2023天津,9,3分)实验室制备和收集相应气体可使用下图装置的是

(

)

A.Fe与稀硝酸反应制NOB.MnO2与浓盐酸共热制Cl2C.NaOH与浓氨水作用制NH3D.Na2SO3与浓硫酸反应制SO2

D

解题思路首先分析装置图,该装置是固液反应不加热型发生装置,且收集的气体不与空气反应且密度大于空气;其次根据各项反应进行分析,只要不符合题给装置要求

即错误。NO与空气反应,不能用排空气法收集;用MnO2和浓盐酸制取Cl2需要加热;NH

3的密度小于空气,要用向下排空气法收集。例2

(2023江苏,3,3分)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是

(

)

A.制取Cl2

B.除去Cl2中的HCl

D.吸收尾气中的Cl2

CC.收集Cl2

解题思路①根据所给装置可知是用MnO2和浓盐酸(A错误)在加热条件下制取Cl2,并进行除杂、收集和尾气处理。根据除杂要求,除杂时,气体要“长进短出”(B错误);

收集气体的方法要根据气体的密度以及是否与空气中成分反应选择,Cl2的密度大于空

气,用向上排空气法收集(C正确)。