专项突破二 渗透到选择题中的四类非金属单质及其化合物.docx
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专项突破二渗透到选择题中的四类非金属单质及其化合物
专项突破二 渗透到选择题中的四类非金属单质及其化合物
【非金属元素知识综述】
1.非金属单质
(1)物理性质
状态
气态:
H2、N2、O2、F2、Cl2、稀有气体
液态:
Br2
固态:
C、Si、P、S、I2等
颜色
无色:
O2、N2、H2、金刚石、白磷
有色:
F2(淡黄绿)、Cl2(黄绿)、Br2(深红棕)、O3(淡蓝)、I2(紫黑)、硫(淡黄)、红磷(暗红)、石墨(黑)、硅(灰黑)
溶解
水:
F2与水置换,Cl2、Br2与水歧化,其他难溶
有机溶剂:
Br2、I2易溶于有机溶剂,S、P4易溶于CS2
(2)制备方法
氧化法
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
还原法
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
SiO2+2C
Si+2CO↑
分解法
2KClO3
2KCl+3O2↑
2H2O2
2H2O+O2↑
电解法
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
物理法
分离液态空气制N2和O2
2.氢化物
(1)稳定性
(2)常见的气态氢化物
CH4
NH3
H2S
HCl
物理性质
无味、
极难溶
刺激性气
味、极易溶
臭鸡蛋气
味、可溶
刺激性气
味、极易溶
热稳定性
较稳定
较稳定
不稳定
稳定
可燃性
可燃
纯氧可燃
可燃
不燃
酸碱性(aq)
—
弱碱性
弱酸性
强酸性
还原性
较弱
较弱
较强
很弱
3.氧化物
SiO2
NO2
SO2
ClO2
物质
类别
酸性氧化
物(酸酐)
非金属
氧化物
酸性氧化物
(酸酐)
非金属
氧化物
物理
性质
无色晶
体、难溶
红棕色、易溶
无色、易溶
黄绿色、
极易溶
与水
反应
—
生成HNO3
+NO
生成H2SO3
—
与OH-
反应
生成SiO
+H2O
生成NO
+
NO
+H2O
生成SO
+
H2O(生成
HSO
)
—
氧化性、
还原性
弱氧化性
强氧化性
强还原性、
弱氧化性
强氧
化性
注意:
不成盐氧化物(如CO、NO)不与酸、碱反应
4.尾气处理
有毒气体
处理试剂或方法
反应原理
Cl2
NaOH溶液
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
SO2
NaOH溶液
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
NO2
NaOH溶液
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
NO
O2(或空气)
和NaOH溶液
4NO+3O2+4NaOH===4NaNO3+2H2O
CO
点燃
2CO+O2
2CO2
5.含氧酸
(1)常见含氧酸的性质比较
H2SiO3
HNO3
H2SO3
HClO
物理
性质
白色固体、
难溶
无色液体、
易溶
无色液体、
易溶
可溶
酸性
弱酸
强酸
中强酸
弱酸
稳定性
生成SiO2+H2O
生成NO2+O2+H2O
生成SO2+H2O
生成HCl+O2
氧化性、
还原性
—
强氧化性
强还原性、
弱氧化性
强氧化性
(2)HClO、HClO2、HClO3、HClO4的性质比较
酸性
HClO<HClO2<HClO3<HClO4
氧化性
HClO>HClO2>HClO3>HClO4
【非金属元素分点突破】
物质五 材料元素——硅
1.特殊性质
(1)Si的还原性大于C,但C在高温下能还原出Si:
SiO2+2C
Si+2CO↑。
(2)非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂,且无氢气放出,但硅与碱溶液反应只作还原剂,且放出氢气:
Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。
(3)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,但硅能与HF反应:
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。
(4)SiO2是酸性氧化物却能与非氧化性酸反应:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
(5)H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓,但高温下Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑也能发生。
(6)一般情况下,金属(Na、K)能置换出水中的氢,C在高温下也能置换出H2O中的氢:
C+H2O(g)
H2+CO。
2.认知拓展
(1)Pb
①常温时Pb在空气中稳定存在,但表面易形成PbO和Pb2(OH)2CO3保护膜而不易被腐蚀。
②Pb在O2存在时可与醋酸反应:
2Pb+O2+4CH3COOH===2(CH3COO)2Pb+2H2O。
③Pb在加热条件下与浓盐酸反应:
Pb+4HCl(浓)
H2[PbCl4]+H2↑。
(2)铅的氧化物——PbO、PbO2、Pb3O4
PbO+2HCl===PbCl2+H2O;
PbO2+4HCl===PbCl2+Cl2↑+2H2O;
Pb3O4+8HCl===3PbCl2+Cl2↑+4H2O;
PbO2具有氧化性:
PbO2+H2O2+2H+===Pb2++O2↑+2H2O。
(3)(CH3COO)2Pb
实验室里用醋酸铅试纸检验H2S:
H2S+(CH3COO)2Pb===PbS↓(黑色)+2CH3COOH。
物质六 海水元素——卤素
1.一种气体制备
(1)KClO3与浓盐酸反应:
KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
(2)PbO2与浓盐酸混合加热:
PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O
(3)KMnO4与浓盐酸反应:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(4)Ca(ClO)2与浓盐酸混合加热:
Ca(ClO)2+4HCl(浓)
CaCl2+2Cl2↑+2H2O
2.两大性质
(1)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;向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3,其离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+Cl-+2HClO(少量SO2);Ca2++2ClO-+2SO2+2H2O===CaSO4↓+2Cl-+SO
+4H+(过量SO2)。
(2)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Fe2+、Al3+均不能大量共存。
3.认知拓展
(1)ClO2的性质
①常温下,ClO2是一种黄绿色到橙黄色的气体,沸点:
11℃,可作消毒剂、漂白剂,与热水反应生成HClO、Cl2、O2,见光易分解。
②氧化性
氧化性
①ClO2能将+2价Mn氧化成+4价Mn,使之形成不溶于水的MnO2:
2ClO2+5Mn2++6H2O===5MnO2↓+12H++2Cl-;
②在溶液的pH为5~9时,ClO2能将S2-氧化成SO
:
8ClO2+5S2-+4H2O===5SO
+8Cl-+8H+;
③ClO2可将CN-氧化成无毒的N2和CO2:
2ClO2+2CN-===2CO2+N2+2Cl-
氧化能力
ClO2氧化能力与Cl2氧化能力的比较
①相同条件下,等体积的ClO2的氧化能力是Cl2的2.5倍;
②等质量的ClO2的氧化能力是Cl2的2.63倍
(2)ClO2的制备方法
①氯酸钠与盐酸反应:
2NaClO3+4HCl===2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。
②亚氯酸钠与氯气反应:
2NaClO2+Cl2===2NaCl+2ClO2。
③草酸还原法:
H2C2O4+2NaClO3+H2SO4===Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O。
④亚氯酸钠与盐酸反应:
5NaClO2+4HCl===5NaCl+4ClO2↑+2H2O。
⑤将NaClO3和Na2SO3用硫酸酸化,加热制备ClO2:
2NaClO3+Na2SO3+H2SO4
2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。
物质七 自然界循环元素——硫
1.思维主线
2.三维考查
3.认知拓展
(1)H2O2的性质
①弱酸性
H2O2在水中可发生分步电离:
H2O2H++HO
,HO
H++O
。
H2O2可与碱反应:
H2O2+Ba(OH)2===BaO2↓+2H2O。
②不稳定性
H2O2在较低温度下比较稳定,但受热可分解:
2H2O2
2H2O+O2↑。
H2O2在一些金属离子(如Fe3+、Mn2+、Cu2+等)的催化作用下能加快分解,浓缩H2O2的方法是减压蒸发。
③强氧化性
H2O2能氧化I-、SO
、Fe2+等还原性离子:
H2O2+2I-+2H+===I2+2H2O;
H2O2+H2SO3===SO
+2H++H2O;
H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。
④还原性
H2O2能使酸性KMnO4溶液褪色:
2MnO
+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O。
(2)Na2S2O3的制备与性质
①Na2S2O3的制备
方法一:
硫化钠中和法
将Na2S和Na2CO3以物质的量之比2∶1配制溶液,然后通入SO2,发生反应:
2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2。
方法二:
亚硫酸钠法
在沸腾状态下使Na2SO3溶液与硫粉反应:
Na2SO3+S
Na2S2O3。
②Na2S2O3的性质
a.碘可将Na2S2O3氧化成连四硫酸钠(Na2S4O6),该反应可用来定量测定碘:
I2+2S2O
===2I-+S4O
。
b.较强氧化剂(如Cl2、Br2等)可将S2O
氧化成SO
:
S2O
+4Cl2+5H2O===2SO
+8Cl-+10H+。
物质八 自然界循环元素——氮
1.三维考查
(1)氨气
(2)硝酸
2.认知拓展:
砷及其化合物
(1)砷的硫化物——As2S3(雌黄)
①在空气中煅烧As2S3:
2As2S3+9O2
2As2O3+6SO2。
②在浆状As2S3中通入O2氧化,生成单质硫和H3AsO4:
2As2S3+5O2+6H2O===4H3AsO4+6S。
(2)砷的氢化物——AsH3
①室温下,AsH3在空气中自燃:
2AsH3+3O2===As2O3+3H2O。
②在缺氧条件下受热分解为单质:
2AsH3
2As+3H2。
③鉴定砷的方法:
2AsH3+12AgNO3+3H2O===As2O3+12HNO3+12Ag↓。
④还原性:
2AsH3+Cr2O
+8H+===2As+2Cr3++7H2O。
(3)砷的氧化物——As2O3(砒霜)
①与碱反应生成亚砷酸盐:
As2O3+2OH-===2AsO
+H2O。
②具有还原性,在碱性条件下被I2氧化成砷酸根离子:
As2O3+2I2+10OH-===2AsO
+4I-+5H2O。
(4)砷的含氧酸——砷酸(H3AsO4)与亚砷酸(H3AsO3)
①H3AsO3具有还原性,能被强氧化剂氧化成砷酸:
Cl2+H3AsO3+H2O===H3AsO4+2HCl。
②H3AsO4在酸性条件下表现出氧化性,能将I-氧化成I2:
H3AsO4+2HI===H3AsO3+I2+H2O。
③砷酸与I-反应时,随介质酸碱性的改变,会引起反应方向的改变。
如在酸性介质中,砷酸能将I-氧化成I2;在碱性介质中,I2能将亚砷酸根离子氧化成砷酸根。
[专题训练]
1.(2019·浙江4月选考,20)在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。
下列解析不正确的是( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:
CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)===Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO
浓度增大
解析 与深海地区相比,浅海地区水温较高,CO2在海水中溶解度小,有利于游离的CO2增多,石灰石沉积,A项正确;与浅海地区相比,深海地区压强大,CO2溶解度大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少,B项正确;题给反应为石灰石岩层的溶解反应,C项正确;大气中CO2浓度增加,会导致海水中CO
转化为HCO
,导致CO
浓度减小,D项错误,故选D。
答案 D
2.(2019·浙江4月选考,8)下列说法不正确的是( )
A.液氯可以储存在钢瓶中
B.天然气的主要成分是甲烷的水合物
C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅
D.硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
解析 天然气的主要成分是甲烷,而甲烷水合物是可燃冰的主要成分,B项错误。
答案 B
3.(2019·浙江4月选考,11)针对下列实验现象表述不正确的是( )
A.用同一针筒先后抽取80mL氯气、20mL水,振荡,气体完全溶解,溶液变为黄绿色
B.在表面皿中加入少量胆矾,再加入3mL浓硫酸,搅拌,固体由蓝色变白色
C.向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液,再滴加双氧水,产生白色沉淀
D.将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶,镁条剧烈燃烧,有白色、黑色固体生成
解析 常温常压下,1体积水约溶解2体积的氯气,故20mL水只能溶解大约40mL的氯气,A项错误;浓硫酸具有吸水性,将CuSO4·5H2O转化为CuSO4,固体由蓝色变为白色,B项正确;双氧水将含+4价硫元素的微粒氧化为SO
,SO
与BaCl2反应生成BaSO4沉淀,C项正确;镁在二氧化碳中燃烧生成MgO和C,D项正确,故选A。
答案 A
4.(2019·江苏化学,9)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.NaCl(aq)
Cl2(g)
FeCl2(s)
B.MgCl2(aq)
Mg(OH)2(s)
MgO(s)
C.S(s)
SO3(g)
H2SO4(aq)
D.N2(g)
NH3(g)
Na2CO3(s)
解析 A项,Cl2与Fe发生反应生成FeCl3,错误;B项,MgCl2与Ca(OH)2发生反应生成Mg(OH)2沉淀,煅烧Mg(OH)2生成MgO固体,正确;C项,S在O2中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3、CO2和NaCl溶液反应生成NaHCO3,反应的化学方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,错误。
答案 B
5.(2018·江苏化学,3)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高、硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
解析 NaHCO3可用于制胃酸中和剂是因为NaHCO3可以与胃酸中的HCl反应,而不是因为其受热易分解,A项错误;SiO2用作光导纤维,不是因为其熔点高硬度大,而是因为其具有较强的传导能力,B项错误;Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高,C项错误;CaO可以吸水,故可作食品干燥剂,D项正确。
答案 D
6.(全国卷)海水开发利用的部分过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.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
解析 A项,向苦卤中通入Cl2时发生反应Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,故其目的是为了提取溴,正确;B项,可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质,然后向滤液中加入沉淀剂,过滤后调节滤液pH以除去可溶性杂质,最后重结晶可得精盐,正确;C项,工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂,错误;D项,由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小,因此利用Br2的挥发性,可先用空气和水蒸气吹出Br2,再用SO2将其还原为HBr进行富集,正确。
答案 C
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