常见非金属元素.docx
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常见非金属元素
[考纲要求] 1.了解常见非金属元素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。
考点一 碳、硅及其重要化合物
1.理清知识主线
H4
―→
O―→
O2
H4
―→
O2(H2S
O3)
2.注意网络构建
3.必记重要反应
(1)碳及其化合物
C+CO2
2CO
C+H2O(g)
CO+H2
2C+SiO2
Si+2CO↑
提醒 由于C过量,SiO2与C反应产物是CO而不是CO2,该反应用于工业上制备粗硅,必须在隔绝空气的条件下进行。
(2)硅及其化合物
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
SiO
+2H+===H2SiO3↓
Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3
提醒 氢氟酸不能用玻璃容器盛放,NaOH溶液能用玻璃试剂瓶,但不能用玻璃塞。
4.扫除知识盲点
(1)Si的还原性大于C,但C却能在高温下从SiO2中还原出Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑。
(2)酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF反应。
(3)硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐硅酸钠,其水溶液称为泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。
(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但高温下Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因可以从两方面解释:
①硅酸盐比碳酸盐稳定;②从化学平衡角度,由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。
(5)SiO2不导电,是用作光导纤维的材料;Si是半导体,是用作光电池的材料。
(6)水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
题组一 性质用途型
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)石英只能用于生产光导纤维(×)
(2013·福建理综,6A)
(2)高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(√)
(2013·广东理综,11C)
(3)二氧化硅不与强酸反应,可用石英器皿盛放氢氟酸(×)
(2013·江苏,4B)
(4)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料(×)
(2012·新课标全国卷,8D)
(5)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料(√)
(2012·新课标全国卷,8B)
(6)硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:
SiO
+2H+===H2SiO3↓(×)
(2012·四川理综,9B)
(7)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体,出现白色沉淀,则H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强(×)
(2012·江苏,13C)
(8)SiO2与酸、碱均不反应(×)
(2012·天津理综,2B)
题组二 网络构建型
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)X(Si)、Y(SiO2)、Z(H2SiO3)或X(C)、Y(CO)、Z(CO2)均可实现
的转化(×)
(2010·福建理综,9C、D)
(2)对于“甲
乙
丙”,若甲为焦炭,则丁可能是O2(√)
(2013·江苏,6A)
题组三 实验探究型
3.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
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8
-
315
-
熔点/℃
-70.0
-107.2
-
-
-
升华温度/℃
-
-
180
300
162
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。
①滴定前是否要滴加指示剂?
________(填“是”或“否”),请说明理由:
________________________________________________________________________。
②某同学称取5.000g残留物,经预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取25.00mL试样溶液,用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定。
达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,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)①否 MnO
有色,故不需其他指示剂 ②4.48%
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)①因MnO
本来有颜色,故不再需其他指示剂。
②由关系式
5Fe2+ ~ MnO
51
n(Fe2+)20.00×10-3L×10-2mol·L-1
可求出25.00mL试样溶液中n(Fe2+)=0.001mol,所以残留物中铁元素的质量分数
w(Fe)=
=4.48%。
考点二 卤素及其重要化合物
1.理清知识主线
HC
Cl2―→HCl
―→H
O2―→H
O3―→H
O4
2.注意网络构建
3.必记重要反应
(1)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(2)Cl2+NaOH===NaCl+NaClO+H2O
(3)Ca(OH)2+2Cl2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
(4)Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO
(5)Ca2++3ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+Cl-+2HClO(少量SO2)
(6)Ca2++2ClO-+2SO2+2H2O===CaSO4↓+2Cl-+SO
+4H+(过量SO2)
(7)2HClO
2HCl+O2↑
(8)6FeBr2+3Cl2===4FeBr3+2FeCl3(Cl2少量)
(9)2FeBr2+3Cl2===2FeCl3+2Br2(Cl2过量)
(10)6FeBr2+6Cl2===4FeCl3+3Br2+2FeBr3
(11)4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2H2O(实验室制Cl2)
(12)2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑(工业制Cl2)
4.扫除知识盲点
(1)液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。
(2)1molCl2参加反应,转移电子数可能为2NA,1NA,小于1NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。
(3)实验室制Cl2,除了用MnO2和浓盐酸反应外,还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热,如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
(4)酸性KMnO4溶液,用的是H2SO4酸化而不是盐酸。
(5)ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与SO
、I-、Fe2+均不能大量共存;
ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O===Fe(OH)3↓+3HClO,所以ClO-与Fe3+、Al3+均不能大量共存。
题组一 性质判断型
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)实验室从海带提取单质碘的方法是:
取样→灼烧→溶解→过滤→萃取(×)
(2013·浙江理综,8A)
(2)用乙醇萃取的方法可以分离溶于水的碘,是因为碘在乙醇中的溶解度较大(×)
(2013·新课标全国卷Ⅰ,13A)
(3)碘是人体必须的微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物(×)
(2013·新课标全国卷Ⅰ,7C)
(4)HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质(×)
(2012·山东理综,8A)
(5)Fe2+、Al3+、ClO-、Cl-不能大量共存(√)
(2012·广东理综,8A)
(6)二氧化硫通入次氯酸钠溶液:
SO2+ClO-+2OH-===SO
+Cl-+H2O(√)
(2012·海南,12B)
(7)冷的NaOH溶液中通入Cl2:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O(√)
(2012·大纲全国卷,7C)
(8)标准状况下,0.1molCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA(×)
(2012·江苏,8A)
题组二 实验探究型
2.[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。
①下列收集Cl2的正确装置是________。
②将Cl2通入水中,所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。
③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 ①C ②Cl2、HClO、ClO-
③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)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);②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;③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。
3.(2012·上海,15)下图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。
向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。
已知:
2KMnO4+16HCl―→2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O
对实验现象的“解释或结论”正确的是( )
选项
实验现象
解释或结论
A
a处变蓝,b处变红棕色
氧化性:
Cl2>Br2>I2
B
c处先变红,后褪色
氯气与水生成了酸性物质
C
d处立即褪色
氯气与水生成了漂白性物质
D
e处变红色
还原性:
Fe2+>Cl-
答案 D
解析 选项A的实验现象只能说明氧化性:
Cl2>Br2和Cl2>I2,不能说明氧化性Br2>I2;选项B的实验现象还可以说明氯气与水生成了漂白性物质;选项C中,氯气与水生成酸性物质也可以出现对应的实验现象;e处变红色是氯气氧化Fe2+生成Fe3+的结果,选项D正确。
考点三 氧、硫及其化合物
1.理清知识主线
H2
―→
―→
O2―→
O3(H
O4)
2.注意网络构建
3.必记重要反应
(1)3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O
(2)2SO2+O2
2SO3
(3)SO2+2OH-===SO
+H2O
(4)SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX(X2:
Cl2、Br2、I2)
(5)2H2S+SO2===3S↓+2H2O
(6)SO2+2Fe3++2H2O===SO
+2Fe2++4H+
(7)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+2H2O+SO2↑
(8)C+2H2SO4(浓)
2H2O+CO2↑+2SO2↑
(9)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑
4.扫除知识盲点
(1)除去附着在试管内壁上的硫,除了用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。
(2)SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性;SO2和Cl2等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。
(3)把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但若通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2改成Ba(NO3)2均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。
(4)浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,产物会发生变化或反应停止。
注意区分Zn和浓H2SO4的反应。
(5)C与浓硫酸反应产物的确定应按以下流程进行:
无水CuSO4确定水→品红溶液确定SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。
题组一 性质判断型
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)BaSO3与H2O2的反应为氧化还原反应(√)
(2013·天津理综,1B)
(2)二氧化硫可广泛用于食品的增白(×)
(2013·四川理综,1A)
(3)用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+、Hg2+(√)
(2013·广东理综,11D)
(4)用硫酸清洗锅垢中的水垢(×)
(2013·广东理综,11B)
(5)用SO2漂白纸浆和草帽辫(√)
(2013·广东理综,11A)
(6)因为浓硫酸有强氧化性,故浓硫酸可用于干燥H2和CO(×)
(2012·广东理综,12C改编)
(7)因为SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色(×)
(2012·广东理综,12A改编)
(8)50mL18.4mol·L-1浓硫酸与足量铜微热反应,生成SO2分子的数目为0.46NA(×)
(2012·四川理综,7C)
(9)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性(×)
(2012·山东理综,12A)
题组二 网络构建型
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)S
SO3
H2SO4(×)
(2012·江苏,7②)
(2)对于“甲
乙
丙”,若甲为SO2,则丁可能是氨水(√)
(2013·江苏,6B)
题组三 实验探究型
3.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
A
a处黄色褪去
非金属性:
Br>S
B
b处变为红色
二氧化硫与水反应生成酸性物质
C
c处变为蓝色
二氧化硫具有一定的氧化性
D
d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+H2OH2SO3H++HSO
,显酸性,B正确;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。
考点四 氮及其重要化合物
1.理清知识主线
H3―→
―→
2O―→
O―→
O2―→H
O3
2.注意网络构建
3.必记重要反应
(1)N2+O2
2NO
(2)2NO+O2===2NO2
(3)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(4)NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-
(5)4NH3+5O2
4NO+6H2O
(6)NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O
(7)Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(8)NH
+OH-
NH3↑+H2O
(9)4HNO3
4NO2↑+O2↑+2H2O
(10)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
(11)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(12)C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O
4.扫除知识盲点
(1)NO只能用排水法或气囊法收集。
(2)NO2或NO与O2通入水的计算中常用到4NO+3O2+2H2O===4HNO3、4NO2+O2+2H2O===4HNO3两个方程式。
(3)浓HNO3显黄色是因为溶有NO2,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。
(4)硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
(5)强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而金属和稀HNO3反应一般生成NO。
(6)实验室制备NH3,除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外,还可用浓氨水的分解(加NaOH或CaO)制取,而检验NH
须用浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,以确定NH
的存在。
(7)收集NH3时,把一团干燥的棉花放在试管口,以防止与空气对流;收集完毕,尾气处理时,应放一团用稀硫酸浸湿的棉花放在试管口,以吸收NH3。
(8)铜与浓HNO3反应在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀HNO3反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
(9)浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成,常用于HCl和NH3的相互检验。
题组一 性质判断型
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气(√)
(2013·新课标全国卷Ⅰ,7B)
(2)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂(√)
(2013·江苏,4A)
(3)NH4Cl为强酸弱碱盐,所以可用加热法除去NaCl中的NH4Cl(×)
(2013·广东理综,10A)
(4)检验NH
时,往试样中加入NaOH溶液,微热,用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体(×)
(2013·福建理综,10D)
(5)用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜:
Ag+2H++NO
===Ag++NO↑+H2O(×)
(2012·江苏,9D)
(6)向NH4HCO3溶液中加过量的NaOH溶液并加热:
NH
+OH-
NH3↑+H2O(×)
(2012·江苏,9B)
(7)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3不涉及氧化还原反应(√)
(2012·广东理综,10D)
(8)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应(√)
(2012·广东理综,10C)
(9)用浓HNO3与Cu反应制备NO2(√)
(2012·广东理综,9C)
(10)NO2溶于水时发生氧化还原反应(√)
(2012·天津理综,2C)
题组二 网络构建型
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)a(HNO3)、b(NO)、c(NO2)可实现
的转化(√)
(2009·江苏,3B改编)
(2)对于“甲
乙
丙”,若甲是N2,则丁是NO2(×)
(2013·江苏,6B改编)
题组三 装置判断型
3.(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.①是氨气发生装置
B.③是氨气发生装置
C.②是氨气吸收装置
D.④是氨气收集、检验装置
答案 B
解析 装置①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②中的漏斗放置过低,不能防止倒吸,选项C错误;装置④中的试管口应放一团干燥的棉花,选项D错误。
4.(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
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
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。
考点五 环境污染与环境保护
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
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- 常见 非金属元素