13非金属元素专题复习.docx
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13非金属元素专题复习
非金属元素专题复习
专题复习内容
1.元素及其化合物内容学习的方法
2.非金属元素的概述
3.氢气、水的知识小结
重点、难点剖析及典型例析
(一)学习方法指导
1.每族元素抓住代表物.重点讨论该元素的单质、氧化物、氢化物、酸、碱或盐等有关知识.
2.注意该族元素与其代表物在结构、性质上的相似性、递变性和特殊性.
3.研究结构应分三层次考虑.
(1)原子结构(价电子数、原子半径、核电荷数等)
(2)分子结构(主要指化学键的种类及牢固程度)
(3)晶体结构(构成微粒、微粒间的作用力、空间构型等)
4.理清下列关系.
5.元素化合物知识网络化
元素化合物的知识在中学化学教材中占有较重的比例,内容繁多锁碎,要尽可能以最佳的方法或方式来总结成网络图,主线明确、脉络清晰.
(二)非金属元素在周期表中的位置及结构特点.
(1)除H外,非金属元素均在“阶梯线”的右上方
(2)非金属元素(包括稀有元素)均在主族(零族)
(3)最外层电子数一般≥4(H.B除外)
(4)原子半径比同周期金属半径小.(稀有元素除外)
(三)非金属元素的性质及递变规律
1.单质:
(1)结构:
除稀有气体外,非金属原子间以共价键结合.非金属单质的成键有明显的规律性.若它处在第N族,每个原子可提供8-N个价电子去和8-N个同种原子形成8-N个共价单键,可简称8-N规则;(H遵循2-N规则).如ⅦA族单质:
x-x;H的共价数为1,H-H,第ⅥA族的S,Se、Te共价单键数为8-6=2,第ⅤA族的P、As共价单键数8-5=3.但第二周期的非金属单质中N2、O2形成多键.
2.熔沸点与聚集态
它们可以分为三类:
①小分子物质.如:
H2、O2、N2、Cl2等,通常为气体,固体为分子晶体.
②多原子分子物质.如P4、S8、As等,通常为液态或固态.均为分子晶体,但熔、沸点因范德华力较大而比①高,Br2、I2也属此类,一般易挥发或升华.
③原子晶体类单质,如金刚石、晶体硅和硼等,是非金属单质中高熔点“三角区”,通常为难挥发的固体.
3.导电性
非金属一般属于非导体,金属是良导体,而锗、硅、砷、硒等属于半导体.但半导体与导体不同之一是导电率随温度升高而增大.
4.化学活性及反应
③非金属一般为成酸元素,难以与稀酸反应.
固体非金属能被氧化性酸氧化.
2.氢物
3.卤化物:
易水解
如PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl
SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl
BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl
BrF5+3H2O=HBrO3+5HF
利用此法可制得氢卤酸和含氧酸
4.含氧酸
① 同周期非金属元素最高价含氧酸从左到右酸性增强
② 氧化性:
同种元素低价强于高价含氧酸
如:
HClO>HClO3>HClO4(稀)
H2SO3>H2SO4(稀)
HNO2>HNO3(稀)
(四)氢气水.
1.氢气:
常温不很活泼,大多需高温(点燃)或用催化剂.高温下,作很好的还原剂.
2.水
(1)水参与的反应
(2)水处理
①除去悬浮物:
用明矾或FeCl3.
②脱色去味:
用活性炭.
③杀菌消毒:
用液氯、漂白粉、CuSO4.
④硬水软化:
煮沸法、药剂法、离子交换法
想一想:
每种方法的原理是什么?
分属何种变化?
例11molH2燃烧时约放热286KJ,而每kg汽油燃烧时约放热46000KJ.而氢气却被公认是21世纪替代石化燃料的理想能源.请试述理由.
解析①燃料发热量的高低要看单位质量的物质放热量的多少.
H2~Q汽油~Q
2g286KJ1000g46000KJ
1g143KJ1g46KJ
由此可知:
每gH2、汽油燃烧发热量前者大
②燃料是否理想,还要看来源是否丰富、燃烧对大气和环境保护是否有利.
氢气作为未来理想能源有三大优点:
①单位质量的H2燃烧发热量大.
②资源丰富.
③燃烧后不产生污染.
思考Si、Al均能与强碱溶液反应放出H2.野外考察工作有时需要H2,为何一般选择Si而不用Al?
提示从单位质量的Si、Al分别与碱液反应放出H2量的多少考虑.
例2将含O2和CH4的混合气体充入装有23.4gNa2O2的密闭容器中点燃,反应结束后,容器温度为150℃,压强为Opa.将残留物溶于水无气体逸出.下列叙述正确的是()
A.原混合气体中O2和CH4的体积比为2:
1
B.原混合气体中O2和CH4的体积比为1:
2
C.残留固体中有Na2CO3和NaOH
D.残留固体中只有Na2CO3
解析若CH4与O2体积为1:
2,则恰好反应,当气体产物通过Na2O2后必有O2生成,不合题意.
又根据氢、碳元素守恒,反应后的固体必为Na2CO3和NaOH的混合物.
由题意可知,最终反应后无Na2O2多余,也无气体多余.可用方程式的代数处理来求出CH4和O2的体积比.
例3已知氧化铜在高温下可发生分解
4CuO
2Cu2O+O2,
生成的Cu2O也能被H2还原为Cu.
(1)若将10gCuO在高温下部分分解后,再通入氢气使剩余固体全部还原成铜,消耗0.225gH2,则原氧化铜的分解率是多少?
(2)若将mgCuO在高温下部分分解后,再通入ngH2,即可使剩余固体全部还原成铜,则原氧化铜的分解率是多少?
n的取值范围是多少?
(3)仍取mgCuO.并保持
(2)的分解率不变,假设通入H2后固体被还原是按
的顺序进行的,以x表示通入H2的质量(单位:
g),试填写下表
还原后剩余固体成分
CuO和Cu2O
Cu2O和Cu
x的取值范围
解析
(1)设CuO的分解率为α
0.125(1-α)0.125(1-α)0.0625α0.0625α
0.125(1-α)+0.0625α=0.1125
α=20%
(2)同理可得
注意:
因原固体CuO部分分解,且最后固体成分有两种,故x的取值范围只能是开区间.
针对性练习
(一)选择
1.微量硒元素(Se)对人体有保健作用.已知硒和氧同主族,与钾同周期,下列有关硒元素的性质描述错误的是()
A.硒既能溶于盐酸又能溶于烧碱溶液
B.硒的最高价氧化物的化学式为SeO3
C.硒的非金属性比溴弱
D.硒的气态氢化物的化学式为H2Se
2.在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体,通过电火花点燃,三种气体正好完全反应,冷却至室温后,所得溶液溶质的质量分数为25.26%,则容器中原有H2、O2、Cl2的分子个数比是()
A.6:
3:
1B.9:
6:
1C.13:
6:
1D.10:
6:
1
3.等质量的下列物质①C2H2②H2③Na④P充分燃烧,消耗O2的质量由多到少的顺序为()
A.①②③④B.④③②①C.②①④③D.①④②③
4.将水加入到下列物质中能发生反应,且有气体产生的是()
①NaH②Na2O2③Na2S④Mg3N2⑤Al2S3⑥CaC2
⑦NH4HCO3
A.①②⑤⑥⑦B.①②④⑤⑥C.①③④⑤D.①②⑤⑥
5.下列物质中,导电性能最差的是()
A.石墨B.KCl溶液C.石英砂D.熔化的NaHSO4
6.有一金属钠与过氧化钠的混合物,与过量水充分反应后,产生的气体,用电火花引燃后,恢复到标准状况,测得剩余气体体积为1.12L,则原混合物中钠与过氧化钠的物质的量之比不可能的是()
A.1:
3B.3:
1C.2:
1D.1:
2
7.两份质量都是Ng的硫粉,分别与足量的氢气、氧气完全反应,混合反应后的生成物,使之充分反应,可析出硫的质量是(单位:
g)()
A.2NB.1.5NC.ND.0.5N
8.一种无色气体X能被灼热的炭还原成另一种无色气体Y,Y与炽热的Fe2O3反应生成Fe和X,则X、Y按顺序分别是()
A.CO、CO2B.H2、COC.H2O、H2D.CO2、CO
9.120℃时,将2LH2O、1LCO、1LO2和2LCO2组成的混合气体,依次缓慢通过炽热铜粉.过量过氧化钠和过量炽热的炭粉的三个反应管.经充分反应后恢复到原条件时气体的体积为()
A.6LB.5LC.4LD.3L
10.某种H2和CO的混合气体,其密度为相同条件下O2密度的1/2.将3.2g这种混合气充入一盛有足量Na2O2的密闭容器中,再通入过量O2,并用电火花点燃使其充分反应,最后容器中固体的质量增加了()
A.3.2gB.4.4gC.5.6gD.6.4g
(二)计算
11.已知氢化钠与水反应放出氢气.现有氢化钠和铝粉的混合物mg,与足量水充分反应后,收集到的气体为ng,试回答:
(1)若充分反应后得到只含一种物质的水溶液时,该物质是________;则原混合物中氢化钠与铝粉的物质的量之比为________,质量比为________.
(2)当物质的量之比:
NaH:
Al≤_______时,铝粉质量为_______;当物质的量之比:
NaH:
Al>_______时,铝粉的质量为________.
12.如图所示,在一密闭容器中间用一不漏气,可滑动的活塞隔开,左边充洁净空气,右边充H2、O2混合气,在室温下引燃后恢复到原室温,若活塞原来离容器左端的距离为1/4(A)反应后活塞静止在离右端1/4处(B),求原来
H2和O2的体积比.
答案
(一)1.A2.C3.C4.B5.C6.C7.B8.CD9.B10.A
(二)11.
(1)NaAlO2;1:
1,8:
9
(2)1:
1(m-4.8n)g
1:
1(36n-3m)g
化学与环保专题复习
一、与环境相关问题的探讨
1高空大气中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3),而冰箱中的致冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子,氯原子能加速臭氧的分解,从而破坏平流层中的臭氧层。
同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快的O3分解,反应式如下:
NO+O3→NO2+2O;NO2+O→NO+O2。
请你写出总的反应式:
;其中NO的作用是和。
分析:
通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式:
O3O2+O。
通过第一个反应式可知NO作还原剂,由总反应式可知NO作催化剂。
2我国沿海出现了大面积赤潮,它造成的严重后果是。
赤潮是水体富营养化的结果,主要是因为滥用等,使水中含有大量的元素对应的离子。
为了防止水污染,我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制,不得再销售使用的洗衣粉中主要含有(从下述选项中选)。
A、硅酸钠B、烷基苯磺酸钠C、三聚磷酸钠D、蛋白质
分析:
赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的,在此期间,藻类分泌毒素,并且消耗水中的溶解氧,造成水质恶化和鱼类死亡。
水体富营养化是因为滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水排放等,使水中含有大量的氮、磷元素。
含磷洗衣粉是严禁使用的,其中含有三聚磷酸钠。
二、污染气体的几种处理措施
3酸雨是由于大气中SO2和NOx(NO和NO2)的含量不断升高,并转变为H2SO4和HNO3(主要是H2SO4)随雨水降落而形成的。
为防止污染,硫酸厂用氨水来吸收SO2,离子方程式为;硝酸厂可用烧碱溶液来吸收氮的氧化物,如NO2被烧碱溶液吸收生成NaNO2和NaNO3,离子方程式为;也可用氨的催化还原法把氮的氧化物变成氮气,还原1体积的NOx需要体积氨气。
分析:
前两问的答案依次为,2NH3·H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O。
2NO2+2OH–=NO2–+NO3–+H2O。
用氨的催化还原的方程式为3NOx+2xNH3=(x+3/2)N2+3xH2O,则每还原1体积的NOx需要2x/3体积的氨气。
三、与生活相联系的问题
4牙膏中配有氟化物添加剂以防止龋齿的原因是,长期使用加氟牙膏在牙齿表面生成了一层质地坚硬溶解度小的氟磷酸钙。
已知氟磷酸钙化学式中除钙离子外还有3个PO43–离子,一个F–离子,则其化学式是()
A、Ca5(PO4)3FB、Ca3(PO4)3FC、Ca2(PO4)3FD、Ca6(PO4)3F
分析:
根据化合价知识,易知答案为A。
5市面上销售的金首饰是否属于纯金,可取样品与某试剂进行反应,根据现象即可判断,该试剂是()
A、盐酸B、硝酸C、王水D、硫酸
分析:
本题主要考查金与酸反应的知识。
能反应且现象明显的只有硝酸,所以答案为B。
6高级轿车中装有安全气囊,内部贮存化学物质。
当汽车高速前进过程中受到撞击时,化学物质会在瞬间爆发产生大量气体,充满气袋,填补在乘员与挡风玻璃、仪表板、方向盘之间,防止乘员受伤。
⑴如果气袋内贮有硝酸铵,它受猛烈冲击后能迅速分解,产生大量N2O气体,试写出其化学方程式。
⑵若需要产生30dm3的N2O气体,需要贮备mol的硝酸铵。
分析:
⑴2NH4NO3==2N2O+4H2O。
⑵要产生30dm3的N2O需要N2O的物质的量为30/22.4=1.34mol。
由上述方程式可知,产生1molN2O需要1mol的NH4NO3,所以产生30dm3的N2O需要1.34×1=1.34(mol)的NH4NO3。
7雷鸣电闪是日常生活中司空见惯的现象。
设某次雷电中,两块云团间的电势差约为109V,放电电量约为30C。
在闪电过程中,空气中有氮气和氧气直接化合,已知每摩氮气和氧气化合时要吸收180.74kJ的能量,闪电时有1/1000的能量用于这一反应。
试求:
⑴此次闪电所产生NO的物质的量为mol。
⑵此次雷雨闪电的生成物相当于给土壤施
了kg尿素。
分析:
⑴此次闪电放出的能量为E=qU=109×30=3×1010(J),根据反应方程式N2+O2=2NO,知所产生NO的物质的量为n=E总/E=3×1010×10-3×2/(180.74×103)=332(mol)。
⑵根据氮元素守恒有关系式2NO----CO(NH2)2,可以求生成尿素的总质量为332×60/2=9960(g)=9.96kg。
四、按生产生活要求设计实验
8工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。
在实际生产中,需把浓硝酸用等体积的水稀释。
试简要回答下列问题:
⑴用稀硝酸而不用浓硝酸的原因是。
⑵从经济效益和环境保护角度考虑,设计制取硝酸铜最适宜的方法,用化学方程式表示为。
分析:
⑴比较稀硝酸、浓硝酸分别与铜反应的方程式,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;发现生成等物质的量的硝酸铜,用稀硝酸时,消耗原料较少,且产生污染物的量也较少。
⑵2Cu+O2=2CuO;CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O。
五、联系化工生产进行综合分析
9HNO3是极其重要的化工原料。
工业上制备HNO3是采用NH3催化氧化法,将中间产生的NO2在密闭容器中多次循环用水吸收制备的(假定上述过程的每一步反应中无其它损失)。
⑴试写出上述反应的化学方程式。
⑵设循环操作的次数为n,试计算一定量的NO2气体要经过多少次循环操作才能使95%的NO2转变为硝酸?
⑶将上述方法制备的硝酸稀释或蒸馏、浓缩,可以得到不同浓度的硝酸。
实际上,不同浓度的硝酸与同一种金属反应可生成不同的还原产物。
如图是镁与硝酸反应,各产物及含量随硝酸浓度变化的情况(当硝酸浓度小于10mol·L-1时还有NH4+生成),写出镁与11mol·L-1硝酸反应的化学方程式。
⑷960mg镁与100mL4mol·L-1硝酸溶液恰好完全反应,收集到224mL气体(STP),试写出该反应化学方程式。
分析:
⑴3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2。
⑵从反应式可知,NO2跟水第一次反应中有2/3转化为硝酸,经循环氧化后所得的NO2跟水第二次反应中有2/3×1/3转化为硝酸……,那么,经n次循环后转化为硝酸的总量:
S=2/3+2/3×1/3+2/3×(1/3)2+2/3×(1/3)3……+2/3×(1/3)n=1-(1/3)n,列式,1-(1/3)n=95%,解得n≈3。
⑶看图,当硝酸的浓度超过10mol·L-1时,还原产物只有NO2,所以,其反应方程式为:
Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
⑷看图,当硝酸跟4mol·L-1硝酸反应时,生成的NO、NO2、H2、N2的物质的量之比为5﹕1﹕1﹕3,又据题意,当硝酸浓度小于10mol·L-1时还有NH4+生成,所以,其反应方程式为:
40Mg+100HNO3=5NO+H2+NO2+3N2+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O。
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