高考化学二轮复习专题十二非金属元素及其化合物学案Word格式.docx
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全国卷Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。
应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是( )
气体
溶液
H2S
稀盐酸
HCl
稀氨水
NO
稀H2SO4
CO2
饱和NaHCO3溶液
A项,由于硫化氢气体和盐酸不发生反应且硫化氢在水中的溶解度较小,烧瓶内外压强差变化不大,不会出现喷泉现象,错误;
B项,氯化氢可以和稀氨水中的一水合氨发生反应,使烧瓶内外产生较大压强差,能够出现喷泉现象,正确;
C项,一氧化氮不与硫酸发生反应且不溶于水,烧瓶内外不会产生压强差,不能发生喷泉现象,错误;
D项,二氧化碳不会溶于饱和碳酸氢钠溶液中,烧瓶内外不会产生压强差,不能发生喷泉实验,错误;
故答案选B。
近几年高考中,常见非金属元素及其化合物的性质仍是命题的重点,题型为选择题和填空题,命题注重非金属元素及其化合物性质知识的整体性和探究性,强化与生活、社会实际问题的联系。
命题的知识点是氯及其化合物(特别是氯水、次氯酸)的性质、氯气和氨气的实验室制法、硫及其化合物(特别是二氧化硫、浓硫酸)的性质、氮及其化合物(特别是氨气、硝酸)的性质、碳和硅及其化合物的特殊性质等。
选择题多与STSE、离子检验、气体制备等有关,非选择题多与实验题、化学流程题等有关,复习时特别需要关注探究实验题。
考点一 氯及其化合物
1.氯及其重要化合物的转化关系
(1)Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
(2)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
(3)2Ca(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)
2.氯及其重要化合物的性质
(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。
Cl2在点燃条件下与Fe反应,一定将铁氧化为FeCl3,而不是FeCl2,因为Cl2具有强氧化性。
(2)1molCl2参加反应,转移电子数可能为2NA、NA或小于NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。
氯水中有起漂白作用的HClO,不能用pH试纸测定氯水的pH;
氯水与还原剂发生反应并要求书写方程式时一般可只考虑Cl2。
(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)酸化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。
(6)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)。
(7)当Fe和Cl2在点燃条件下反应时,不论Fe过量或不足,由于Cl2的强氧化性,产物一定是FeCl3。
(8)“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。
“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
(9)由于电离常数Ka1(H2CO3)>
Ka(HClO)>
Ka2(H2CO3),所以向NaClO溶液通入CO2,不论CO2过量还是少量,均发生CO2+H2O+ClO-===HClO+HCO
,但CO2(少)+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
(10)液溴需要用水封,溴蒸气呈红棕色,液溴呈深红棕色,溴水呈橙色,溴的CCl4溶液呈橙红色。
(2020·
全国卷Ⅲ)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。
实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是____________,a中的试剂为____________。
(2)b中采用的加热方式是________,c中化学反应的离子方程式是______________________________,
采用冰水浴冷却的目的是_____________________。
(3)d的作用是_______________________________,
可选用试剂________(填字母)。
A.Na2S B.NaCl
C.Ca(OH)2D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,________,____________,干燥,得到KClO3晶体。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。
1号试管溶液颜色不变。
2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显________色。
可知该条件下KClO3的氧化能力________NaClO(填“大于”或“小于”)。
本实验目的是制备KClO3和NaClO,并探究其氧化还原性质;
首先利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可在装置a中盛放饱和食盐水将HCl气体除去;
之后氯气与KOH溶液在水浴加热的条件发生反应制备KClO3,再与NaOH溶液在冰水浴中反应制备NaClO;
氯气有毒会污染空气,所以需要d装置吸收未反应的氯气。
(1)根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶;
a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体。
(2)根据装置图可知盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热,该加热方式为水浴加热;
c中氯气在NaOH溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠,结合元素守恒可得离子方程式为Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O;
根据氯气与KOH溶液的反应可知,加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生成氯酸盐,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3。
(3)氯气有毒,所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2);
A项,Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气,可选;
B项,氯气在NaCl溶液中溶解度很小,无法吸收氯气,不可选;
C项,氯气可与Ca(OH)2或其浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙,可选;
D项,氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,不可选;
综上所述可选用试剂AC。
(4)b中试管为KClO3和KCl的混合溶液,KClO3的溶解度受温度影响更大,所以将试管b中混合溶液冷却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥,得到KClO3晶体。
(5)1号试管溶液颜色不变,2号试管溶液变为棕色,说明1号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化,2号试管中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质,即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO;
碘单质更易溶于CCl4,所以加入CCl4振荡,静置后CCl4层显紫色。
(1)圆底烧瓶 饱和食盐水
(2)水浴加热 Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O 避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2) AC
(4)过滤 少量(冷)水洗涤
(5)紫 小于
考点二 硫及其重要化合物
1.硫及其重要化合物的转化关系
(1)3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O
(2)S+O2
SO2
(3)SO2+H2O
H2SO3
(4)2SO2+O2
2SO3
(5)SO2+2OH-===SO
+H2O
(6)SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX(X2:
Cl2、Br2、I2)
(7)2H2S+SO2===3S↓+2H2O
(8)SO2+2Fe3++2H2O===SO
+2Fe2++4H+
(9)2MnO
+5SO2+2H2O===2Mn2++5SO
+4H+
(10)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+2H2O+SO2↑
(11)C+2H2SO4(浓)
2H2O+CO2↑+2SO2↑
(12)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑
2.硫及其重要化合物的性质
(1)除去附着在试管内壁上的硫,除了可以用热的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)浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物是SO2而不是H2。
(5)常温下,浓硫酸与Fe、Al并不是不反应,而是发生了钝化,钝化是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,防止了浓硫酸与Fe、Al的继续反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
(6)浓硫酸使蓝矾(CuSO4·
5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的吸水性。
(7)浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
(8)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。
(9)C与浓硫酸反应时,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。
(10)SO
的检验方法:
先加入足量稀盐酸酸化,若无现象,再滴加BaCl2溶液,观察有无白色沉淀,来判断有无SO
。
不可只加可溶性钡盐,不酸化;
或先滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸或滴加稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液。
硫化亚铁是一种黑色块状固体,常温下难溶于水,易溶于酸而生成能溶于水的硫化氢气体。
硫化亚铁在空气中煅烧时生成二氧化硫气体和烧渣。
(1)实验室常用FeS固体与酸反应制取H2S。
已知10℃时,FeSO4·
7H2O的溶解度是20.5g,FeCl2·
4H2O的溶解度是64.5g。
从氧化还原反应、平衡移动和产品纯度等角度分析,实验室制取H2S时最好选用的酸是________(填字母)。
a.浓硫酸 b.盐酸
c.稀硫酸d.稀硝酸
实验室制取H2S时,从反应物与生成物的状态、性质和反应条件分析,下列发生装置可选用的是________(填字母)。
(2)硫化亚铁煅烧得到的烧渣的主要成分为FeO、Fe3O4和Fe2O3等。
利用该烧渣制备铁红和副产品无氯钾肥的流程如下:
已知四种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示。
请回答下列问题:
①检验加入铁粉过滤后的滤液中是否含有Fe3+的方法是____________________________________________。
该滤液加入NH4HCO3发生反应的离子方程式是
_____________________________________________
___________________________________________。
②(NH4)2SO4溶液加入KCl后得到无氯钾肥应进行的操作为__________、__________、洗涤、干燥等;
反应的化学方程式为_________________________________。
③实验室煅烧FeCO3(s)的操作中需要的仪器除了三脚架、泥三角、酒精灯外,还需要:
________。
(3)FeS煅烧后生成的SO2通入下列装置:
该实验的目的是____________。
若将SO2通入水中制成饱和溶液,请设计实验证明亚硫酸是弱电解质。
实验方案:
__________________。
(提供的药品及仪器:
蒸馏水,0.1mol·
L-1的NaOH溶液,pH计,其他仪器自选)
(1)实验室常用FeS固体与酸反应制取H2S,浓硫酸和稀硝酸有强烈的氧化性,硫化氢有还原性,a、d不选,盐酸有挥发性,使得制得的硫化氢气体不纯净,且FeSO4·
7H2O的溶解度较小,有利于平衡正向移动,故选c;
实验室制取H2S时,属于固液不加热,发生装置可选用bc。
(2)①检验Fe3+的方法:
取少量滤液于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液变红说明含有Fe3+,否则不含Fe3+。
②(NH4)2SO4溶液加入KCl后得到无氯钾肥应蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥等;
反应方程式为(NH4)2SO4+2KCl===K2SO4+2NH4Cl。
③煅烧FeCO3(s)的操作中需要的仪器有三脚架、泥三角、酒精灯、玻璃棒、坩埚、坩埚钳。
(3)二氧化硫通入碳酸氢钠溶液生成二氧化碳,利用强酸制弱酸原理,比较亚硫酸和碳酸的酸性强弱。
(1)c bc
(2)①取少量滤液于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液变红说明含有Fe3+,否则不含Fe3+ Fe2++2HCO
===FeCO3↓+CO2↑+H2O ②蒸发结晶 趁热过滤 (NH4)2SO4+2KCl===K2SO4+2NH4Cl ③玻璃棒、坩埚、坩埚钳
(3)比较亚硫酸和碳酸的酸性强弱 首先测定亚硫酸饱和溶液的pH,转化成氢离子浓度,然后用中和滴定法测定饱和溶液的浓度,若亚硫酸饱和溶液的浓度大于氢离子浓度,则亚硫酸为不完全电离,属于弱电解质
考点三 氮及其重要化合物
1.氮及其重要化合物的转化关系
(1)N2+O2
2NO
(2)2NO+O2===2NO2
(3)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(4)NH3+H2O
NH3·
H2O
NH
+OH-
(5)4NH3+5O2
4NO+6H2O(2NH3+3Cu
N2+3Cu+3H2O 8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl)
(6)NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O
(7)Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O(NH
NH3↑+H2O)
(8)3NH3+3H2O+Al3+===Al(OH)3↓+3NH
(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
2.氮及其重要化合物的性质
(1)NO只能用排水法或气囊法收集,NO2不能用排水法,可用排苯法收集。
(2)在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。
NO2能被NaOH溶液吸收,NO单独不能被强碱溶液吸收,NO与NO2混合能被NaOH溶液吸收。
(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固体或CaO)制取,而检验NH
需用浓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,应在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花,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。
(10)NH3、HCl、SO2、NO2可用水进行喷泉实验,水溶性小的气体可用其他溶剂(如CO2和NaOH溶液)进行喷泉实验。
氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。
某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。
(1)氨气的制备。
①氨气的发生装置可以选择上图中的________,反应的化学方程式为________________________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:
发生装置→______(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应。
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。
在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②反应的化学方程式________________________________________________________________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
(1)①在实验室通常是用加热氯化铵和消石灰固体混合物制取氨气,应选用发生装置A,其反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑,或选用发生装置B,直接加热浓氨水生成氨气:
NH3↑+H2O;
②氨气是碱性气体,可用碱石灰干燥,密度小于空气,应采用向下排空气法收集,氨气极易溶于水,尾气处理时应防止倒吸,则要收集一瓶干燥的氨气,仪器的连接顺序为:
发生装置→d、c→f、e→i。
(2)打开K1,推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中,在一定温度和催化剂的作用下发生反应:
6NO2+8NH3
7N2+12H2O,随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅;
反应生成的水蒸气液化后,NO2和NH3反应后气体的物质的量减小,反应容器中的压强减小,打开K2,Z中的溶液倒吸入Y管中。
(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑(或B NH3·
②d、c→f、e→i
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②6NO2+8NH3
7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外界大气压
考点四 碳、硅及其重要化合物
1.碳、硅及其重要化合物的转化关系
(1)C+CO2
2CO
(2)C+H2O(g)
CO+H2
(3)2C+SiO2
Si+2CO↑
(4)2Mg+CO2
2MgO+C
(5)Si+4HF===SiF4↑+2H2↑
(6)Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
(7)SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(8)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
(9)Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3
(10)Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
2.碳、硅及其重要化合物的性质
(1)自然界中无游离态的硅,通常原子晶体不导电,但硅是很好的半导体材料,是制作光电池的材料。
SiO2不导电,是制作光导纤维的材料。
(2)工业上制备粗硅,是用过量的C和SiO2在高温下反应,由于C过量,生成的是CO而不是CO2,该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
(3)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)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。
(5)硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐是硅酸钠,其水溶液称为泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。
硅胶(mS
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