高考化学 考点必练 专题06 非金属及其化合物知识点讲解文档格式.docx
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主要用途
制光学仪器、石英玻璃。
水晶可制作饰品,常用来制造通讯材料光导纤维。
化工原料、灭火剂。
干冰用作制冷剂,人工降雨。
三、硅酸及硅酸盐
1.硅酸
⑴ 物理性质:
与一般的无机含氧酸不同,硅酸难溶于水。
⑵ 化学性质:
①.弱酸性:
是二元弱酸,酸性比碳酸弱,与NaOH溶液反应的化学方程式为:
H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。
②.不稳定性:
受热易分解,化学方程式为:
H2SiO3
H2O+SiO2。
⑶制备:
通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得,如Na2SiO3溶液与盐酸反应:
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl
⑷ 用途:
硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
2.硅酸盐
定义:
硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
⑴硅酸盐结构复杂,一般不溶于水,性质很稳定。
通常用氧化物的形式来表示其组成。
例如:
硅酸钠Na2SiO3(Na2O·
SiO2),高岭石Al2Si2O5(OH)4(Al2O3·
2SiO2·
2H2O)。
书写顺序为:
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
注意事项:
①氧化物之间以“·
”隔开;
②计量数配置出现分数应化为整数。
钾长石KAlSi3O8不能写成
K2O·
Al2O3·
3SiO2,应写成K2O·
6SiO2。
⑵硅酸钠:
Na2SiO3,其水溶液俗名水玻璃,是一种无色粘稠液体,是一种矿物胶,用作黏合剂和木材防火剂。
四、常见无极非金属材料及其主要用途
传统的无极非金属材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
反应原理
发生复杂的物理化学变化
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑
发生复杂物理化学变化
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
主要成分
3CaO·
SiO2、2CaO·
SiO2、3CaO·
Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
反应条件
【总结提升】
1.硅
(1)硅的非金属性弱于碳,但碳在自然界中既有游离态又有化合态,而硅却只有化合态。
(2)硅的还原性强于碳,但碳能还原SiO2:
2CO↑+Si。
(3)非金属单质跟碱溶液作用一般无H2产生,但Si能跟碱溶液作用放出H2:
Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑。
(4)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但硅能跟氢氟酸反应。
(5)非金属单质一般为非导体,但硅为半导体。
2.二氧化硅
(1)非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔点却很高。
(2)酸性氧化物一般不跟酸反应,但SiO2能跟氢氟酸反应。
3.硅酸
(1)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。
(2)H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑能发生是因为生成的CO2容易挥发。
典例1(2019届安徽省阜阳三中高三第一学期第二次模拟考试)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。
它可以按下列方法制备如下所示,下列说法正确的是
A.步骤①的化学方程式为:
SiO2+C
Si+CO2↑
B.灼烧熔融的Na2CO3固体,可用石英坩埚
C.二氧化硅能与氢氟酸反应,而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃),通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
【答案】D
C.硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气,故C错误;
D、沸点相差30℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离,所以D选项是正确的。
典例2(2019届齐鲁名校教科研协作体湖北、山东部分重点中学高三第一次联考)碳族元素包括碳、硅、锗(Ge)、锡(Sn)、铅等,它们的单质及化合物广泛应用于我们生活的各个领域。
锗和锡以前曾被用于半导体材料,铅被用来制造蓄电池。
碳族元素在化合物中只有铅以低价形式存在时较稳定,其它元素在化合物中都是以高价形式存在比较稳定,回答下列问题:
I.
(1)高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4,请改写成氧化物的形式_________________.
(2)实验室用单质锡粉制取少量二氯化锡溶液,制取和保存的方法是(用文字叙述)________________。
(3)铅有多种氧化物,写出四氧化三铅与浓盐酸反应的离子方程式_____________________.二氧化铅在空气中强热会得到一系列铅的其它氧化物。
若把239g二氧化铅强热,当质量变为231g时,写出反应的化学方程式____________________________.
II.CH4–CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题:
CH4–CO2催化重整反应为:
CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
已知:
C(s)+2H2(g)=CH4(g)
ΔH=–75kJ·
mol−1①
C(s)+O2(g)=CO2(g)
ΔH=–394kJ·
mol−1②
2C(s)+O2(g)=2CO(g)
ΔH=–222kJ·
mol−1③
(1)有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压
B.低温高压
C.高温高压
D.低温低压
(2)若该反应在容积不变的绝热容器中进行,能够判断该反应已达到平衡的是____(填标号)。
A.c(CO2)/c(H2)不再发生变化
B.气体的密度不再发生变化
C.气体的平均摩尔质量不再发生变化
D.每有8molC-H键生成的同时有4molH-H键的断裂E.容器的温度不再发生变化
(3)T℃时,在体积为10L的容器中加入10molCH4、5molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,此温度下,该反应的化学平衡常数K=_______。
【答案】Al2O3∙2SiO2∙2H2O用过量的锡粉与盐酸反应,保存时过量的锡粉留在溶液中Pb3O4+8H++2Cl―=3Pb2++Cl2↑+4H2O4PbO2
2Pb2O3+O2↑AACE1/3
【解析】I.
(1)硅酸盐用氧化物表示:
活泼金属氧化物在前,水在最后;
根据原子守恒,高岭土的成分中含Al2(Si2O5)(OH)4,用氧化物的形式表示:
Al2O3∙2SiO2∙2H2O;
正确答案:
Al2O3∙2SiO2∙2H2O。
II.
(1)根据盖斯定律,重整反应为:
③-①-②,所以ΔH=-222+394+75=247kJ·
mol−1,所以该反应为吸热反应,提高甲烷的转化率的方法是高温低压,使平衡正向移动,A项正确;
正确选项A。
(2)A.CO2为反应物,H2为生成物,当c(CO2)/c(H2)不再发生变化时,反应达到平衡状态,A正确;
B.反应前后气体的总质量不变,容器的体积不变,所以根据ρ=m/V可知,反应进行到任何时候,气体的密度都不再发生变化,不能判定反应是否达到平衡状态,B错误;
C.反应前后气体的总质量不变,反应后气体的总量增大,根据M=m/n可知,当气体的平均摩尔质量不再发生变化,反应达到平衡状态,C正确;
D.每有8molC-H键生成,属于v(逆),有4molH-H键的断裂,属于v(逆),速率同向,不能判定反应是否达到平衡状态,D错误;
E.若该反应在容积不变的绝热容器中进行,当容器的温度不再发生变化,各物质的浓度也不再发生变化,反应达到平衡状态,E正确;
正确选项ACE。
(3)已知c(CH4)=10/10=1mol/L,c(CO2)=5/10=0.5mol/L;
根据以下步骤计算:
起始浓度10.500
变化浓度0.250.5×
50%0.50.5
平衡浓度0.750.250.50.5
此温度下,该反应的化学平衡常数K=c2(CO)c2(H2)/c(CH4)c(CO2)=(0.52×
0.52)/(0.75×
0.25)=1/3;
1/3。
氯及其化合物
一、氯气Cl2
1.物理性质:
常温、常压下,氯气是是黄绿色、有刺激性气味的气体;
有毒,密度比空气大;
常温、常压下的溶解度为1:
2,易液化。
2.化学性质:
(1)与金属单质反应:
a.与Na反应:
2Na+Cl2
2NaCl,现象:
产生白烟。
b.与Cu反应:
Cu+Cl2
CuCl2,现象:
产生棕黄色的烟。
c.与Fe反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3,现象:
产生棕色的烟。
注:
常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应,所以液氯通常储存在钢瓶中
(2)与非金属单质反应:
a.与氢气反应:
:
H2+Cl2
2HCl,现象:
发出苍白色火焰,瓶口有白雾生成。
2HCl(会发生爆炸)——不可用于工业制盐酸
(3)与水反应
溶于水的氯气部分与水反应Cl2+H2O
HCl+HClO
(Cl2+H2O
H++Cl-+HClO)
(4)与碱反应:
a.与氢氧化钠反应:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O)
b.与氢氧化钙反应:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O)
漂白粉的成分是:
CaCl2和Ca(ClO)2。
有效成分是:
Ca(ClO)2。
漂白原理:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO;
漂白粉失效:
2HClO=2HCl+O2↑(见光易分解)。
(5)氯气与还原性物质反应:
①与NaBr:
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
②与FeBr2:
(少量):
3Cl2+2FeBr2=2FeCl3+2Br2
③与SO2混合通入水中:
Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl
(Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42–+2Cl–)
与Na2SO3反应:
Cl2+SO32-+H2O=SO42--+2Cl-+2H+
【拓展提升】
氯水成分的复杂性和多样性
1.反应原理及成分(三分四离:
三种分子和四种离子)
Cl2+H2O
HCl+HClO
HCl=H++Cl-
HClO
H++ClO-
2HClO
2HCl+O2↑
H2O
H++OH-
新制氯水中,主要存在的分子有三种:
Cl2、H2O、HClO;
离子有四种:
H+、Cl-、
ClO-、OH-。
2.氯水的性质
氯水在与不同物质发生反应时,表现出成分的复杂性和氯水性质的多样性。
成分
表现的性质
反应实例
Cl—
沉淀反应
Ag++Cl—=AgCl↓
H+
强酸性
CaCO3+2H+=Ca2+CO2↑+H2O
滴入紫色石蕊试液先变红,后褪色
HClO
①弱酸性
②强氧化性
HClO+OH—=ClO—+H2O
漂白、杀菌、消毒
Cl2
①强氧化性
②呈黄绿色
③加成反应
Cl2+2KI=2KCl+I2
Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4
Cl2+CH2=CH2→CH2Cl—CH2Cl
H2O
无水CuSO4粉末变蓝
CuSO4+5H2O=CuSO4·
5H2O
提示:
(1)氯水通常密封保存于棕色试剂瓶中(见光或受热易分解的物质均保存在棕色试剂瓶中);
(2)Cl2使湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后褪为白色。
3.影响Cl2+H2O
HCl+HClO平衡移动的因素
(1)当加入可溶性氯化物时,c(Cl-)增大,平衡左移,因此可用排饱和食盐水法——降低Cl2的溶解度来收集Cl2,也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl。
(2)当加浓盐酸时,c(H+)和c(Cl-)都增大,平衡左移,因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”;
当加入CaCO3和Na2CO3时,c(H+)减少,平衡右移,可使氯水中c(HClO)增大,增强漂白的作用。
(3)当加入碱时,c(H+)和c(HClO)都减少,平衡右移,实验室经常用浓强碱吸收未反应完的Cl2,用于工业制漂白粉和漂白液。
(4)氯水光照后,因HClO分解,平衡右移,故氯水须避光贮存,最好现用现制,否则久置的氯水就会成为盐酸。
4.漂白剂漂白原理比较:
漂白原理
漂白特点
能漂白的物质
活性炭
吸附漂白
物理漂白,不可逆
一般用于溶液漂白
次氯酸
次氯酸盐
过氧化钠
过氧化氢
强氧化性进行漂白
氧化还原漂白,不可逆
可以漂白所有有机色质
二氧化硫
生成不稳定的无色物质
化合性漂白,可逆
具有选择性,如品红、棉、麻、草等
3.氯气的制备
⑴实实验室制法:
①原理:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②主要装置:
固+液
气
③收集方法:
向上排空气法或排饱和食盐水的方法。
④除杂方法:
用饱和食盐水除去HCl。
⑤干燥:
浓H2SO4。
⑥验满:
湿润的淀粉碘化钾试纸放到集气瓶口,变蓝。
⑦检验:
使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
⑧尾气处理:
用NaOH溶液吸收尾气。
⑵工业制法:
原理:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
4.用途:
制盐酸、漂白粉、消毒杀菌、农药等。
二、卤族元素
包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)。
在自然界中卤素无游离态,都是以化合态形式存在。
1.卤族元素的原子结构和性质递变
氟F
氯Cl
溴Br
碘I
核电荷数
9
17
35
53
原子结构的相似性
最外层上的电子数都是7个
卤素化学性质的相似性
①氟只有-1价,其余卤素有-l、+1、+3、+5、+7价②单质都具有强氧化性,是强氧化剂③单质均能与H2化合生成卤化氢气体,与金属单质化合生成金属卤化物④单质都能与水、强碱反应,Br2、I2的反应与C12类似
原子结构的递变性
核电荷数、电子层数少多
原子半径小大
化学性质的递变性
原子得电子能力
单质的氧化性
强弱
2.卤素单质的物理性质:
颜色
状态
熔点、沸点
溶解度(水中)
密度
F2
浅黄绿色
浅
深
气体
低
高
降
小
大
黄绿色
部分溶于水,并与水发生不同程度反应
Br2
深红棕色
液体
易挥发
I2
紫黑色
固体
升华
3.卤素单质的化学性质:
(1)卤素单质与H2的反应
(2)卤素单质与水的反应.
①2F2+2H2O=4HF+O2(置换反应)
将F2通入某物质的水溶液中,F2先跟H2O反应.如将F2通入NaCl的水溶液中,同样发生上述反应,等。
②X2+H2O=HX+HXO(X=C1、Br、I).
(3)卤素单质间的置换反应.2NaBr+C12(新制、饱和)=2NaCl+Br2
2Br-+C12=2C1-+Br2
4.卤素离子的检验方法
与H2化合的条件
冷、暗
点燃或光照
500℃
持续加热
反应情况
爆炸
强光照射时爆炸
缓慢化合
缓慢化合,生成的HI同时分解
产生卤化氢的稳定性
HF>HCl>HBr>HI
(1) AgNO3溶沉淀法
未知溶液,加AgNO3溶液和稀HNO3,生成白色沉淀原溶液中含有C1-;
产生浅黄色沉淀原溶液中含有Br-;
产生黄色沉淀,原溶液中含有I-。
(2) 置换—萃取法
未知溶液,加适量新制饱和氯水,振荡,再加入CCl4振荡,下层呈红棕色说明原溶液中含有Br-;
下层呈紫色,说明原溶液中含有I-。
卤素及其化合物的特性和用途
(1)氟
①无正价和含氧酸、非金属性最强,F-的还原性最弱。
②与H2反应在暗处即爆炸。
③2F2+2H2O=4HF+O2。
④HF是弱酸,能腐蚀玻璃,保存在铝制器皿或塑料瓶中;
有毒,在HX中沸点最高。
(2)溴
①Br2是深红棕色液体,易挥发②Br2易溶于有机溶剂。
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞。
(3)碘
①I2遇淀粉变蓝色。
②I2加热时易升华。
③I2易溶于有机溶剂。
④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。
⑤I2与Fe反应产生FeI2,其他卤素单质生成FeX2。
(4)卤化银
①AgF易溶于水,AgCl白色不溶于水,AgBr淡黄色不溶于水,AgI黄色不溶于水。
AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。
②除AgF外,均有感光性,其中AgBr作感光材料,可用于照相。
③AgI可用于人工降雨。
典例1(2019届青海省西宁市第四高级中学高三上学期第一次模拟考试)下列反应的离子方程式正确的是
A.硫化氢气体通入氯水中:
H2S+Cl2=S↓+2Cl-+2H+
B.向小苏打溶液中加入过量的石灰水:
Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+CO32-+2H2O
C.氟气通入水中:
2F2+2H2O=4F-+4H++O2
D.FeBr2溶液与足量的Cl2反应:
2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+Br2
【答案】A
典例2(2019届天津市武清区城关中学高三上学期化学月考一)中学化学中常见的几种物质存在下图所示的转化关系。
其中,A是一种黑色粉末状固体,C是一种黄绿色气体,实验室中常用E溶液吸收多余的C。
(图中部分产物和反应条件已略去)
(1)写出A与B的浓溶液反应的化学方程式_______________________________。
(2)固体E中含有化学键的类型是__________,C与E反应的离子方程式为__________。
(3)将B的浓溶液与H的浓溶液混合,立即产生大量气体C,该反应的离子方程式为_________。
(4)某课外小组的同学用E溶液吸收C,利用下图所示装置向吸收液中持续通入SO2气体。
实验过程中观察到如下现象:
①开始时,溶液上方出现白雾,试纸a变红。
甲同学认为是HCl使a变红,乙同学不同意甲的观点,乙同学的认为使a变红的是__________(写出一种即可)。
②片刻后,溶液上方出现黄绿色气体,试纸b变蓝。
用离子方程式解释b变蓝的原因__________。
③最终试纸b褪色。
同学们认为可能的原因有两种:
一是I2有还原性,黄绿色气体等物质将其氧化成IO3-,从而使蓝色消失;
二是__________。
【答案】MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O离子键、极性键Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2OClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2OSO2(或H2SO3)Cl2+2I-=2Cl-+I2I2有氧化性,SO2能将I2还原成I-,从而使蓝色消失
(4)氯气与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和HCl,则
①试纸a变红,说明有酸性物质存在,若二氧化硫过量,试纸a变红还可能与SO2(或H2SO3)有关系;
②上方出现黄绿色气体,即氯气,试纸b变蓝,说明有单质碘生成,发生反应Cl2+2I-=2Cl-+I2;
③最终试纸b褪色,可能与碘的还原性、氧化性有关,则可能的原因二为I2有氧化性,SO2能将I2还原成I-,从而使蓝色消失。
硫及其化合物
一、硫
1.硫在自然界的存在:
(1)游离态:
硫单质俗称硫磺,主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
有关的化学式为:
硫铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、生石膏CaSO4·
2H2O、芒硝Na2SO4·
10H2O。
2.物理性质:
淡黄色固体,不于水,可溶于酒精,易溶于CS2(用于洗涤沾有硫的容器),熔沸点都很低。
3.硫的化学性质
①氧化性:
与绝大多数金属反应:
与铁反应Fe+S
FeS、与铜反应2Cu+S
Cu2S
与非金属反应:
H2+S
H2S
②还原性:
与氧气发生反应S+O2
SO2
与强氧化剂反应浓HNO3反应
③自身氧化还原反应3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O
二、二氧化硫和三氧化硫
1.二氧化硫
(1)物理性质
颜色
气味
毒性
密度
溶解性
无色
刺激性
有
比空气大
易溶(1:
40)
(2)化学性质
①酸性氧化物---亚硫酐
a.二氧化硫与水反应:
SO2
+H2OH
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