专题05 非金属及其化合物解析版.docx
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专题05非金属及其化合物解析版
专题05非金属及其化合物
【学习目标】
1.了解硅单质、氯单质、硫单质、氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解氯元素、氮元素、硫元素及其重要化合物对环境质量的影响。
3.掌握氯气、氨气、二氧化硫的实验室制法。
【知识导图】
【知识精讲精练】
知识点一、硅及其化合物
1.碳、硅元素的存在形态
(1)硅元素在地壳中的含量占第二位,仅次于氧元素,全部以化合态存在,是一种亲氧元素,单质硅有晶体和无定形两种。
2.硅单质的化学性质
1、___________________________________
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(1)与Cl2反应:
Si+2Cl2
SiCl4
(2)硅的工业制法:
________________________________________________________________
提醒:
①自然界中没有游离态硅,工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。
②Si的还原性强于C,但C能还原SiO2生成Si,且氧化产物为CO:
2C+SiO2
Si+2CO↑,其原因是产物CO为气体,它的放出降低了生成物浓度,促使反应向正反应方向进行。
且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
3.硅单质的结构、物理性质与用途
硅
结构
晶体硅:
与金刚石类似的空间网状结构
物理性质
晶体硅为灰黑色固体,有金属光泽、硬度大、熔点高
用途
晶体硅用作半导体材料,制造硅芯片和硅太阳能电池
4.二氧化碳和二氧化硅的比较
物质
二氧化硅
结构
空间立体网状结构,不存在单个分子
主要物理性质
硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水
化
学
性
质
水
不反应
酸
只与氢氟酸反应:
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
碱
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
盐
如与Na2CO3反应:
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑
碱性氧化物
如与CaO反应:
SiO2+CaO
CaSiO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
提醒:
①SiO2是酸性氧化物,与碱反应生成盐和水;但SiO2不溶于水,故不能用SiO2与水反应制备硅酸。
②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应,但能与氢氟酸反应。
③不能依据反应SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑说明SiO2对应的水化物(即H2SiO3)的酸性比H2CO3强。
5.硅酸、硅酸盐、无机非金属材料
1.硅酸
2.硅酸盐
(1)Na2SiO3水溶液俗称水玻璃,常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。
3.常见无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料,如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
例1.(2019•红岗区校级一模)下列说法正确的是( )
A.因为HF与SiO2反应,故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
B.下列转化在一定条件下能够实现:
SiO2
SiCl4
Si
C.SiO2既能和NaOH溶液反应,又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物
D.Si和SiO2都用于制造光导纤维
【答案】A
【解析】A.HF与SiO2反应,SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记,故A正确;
B.SiO2只溶于HF,不溶于盐酸,故B错误;
C.HF与SiO2反应体现的是HF的特性,SiO2与其他的酸不反应,不是两性氧化物,二氧化硅与HF酸反应生成产物为四氟化硅和水,所以二氧化硅不是两性氧化物,故C错误;
D.Si用于制造晶体管,SiO2用于制造光导纤维,故D错误;故选:
A。
练习1.(2019•安徽一模)化学无处不在,下列说法不正确的是( )
A.硅既可制作光导纤维,也可制作电脑芯片
B.乙酸既可做调味剂,也可除水垢
C.氢氧化铝既可做阻燃剂,也可治疗胃酸过多
D.食盐既可做融雪剂,也可做防腐剂
【答案】A
【解析】A、电脑芯片是硅,光导纤维成分是二氧化硅,故A错误;
B.乙酸具有弱酸性,乙酸的水溶液为食醋可以做调味剂,酸性比碳酸的酸性强,所以也可除水垢,故B正确;
C、氢氧化铝加热易分解生成氧化铝,所以氢氧化铝不能用做耐火材料,氢氧化铝是弱酸也可以治疗胃酸过多,故C正确;
D.食盐可以改善食品的口感,可做调味品,也能抑制微生物的生长和繁殖,防止食物变质,可以做防腐剂,故C正确;故选:
A。
练习2.(2019•南开区三模)化学与生活密切相关。
下列叙述不正确的是( )
A.二氧化硅是将太阳能转变为电能的常用材料
B.中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
C.使用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服,肥皂去污能力差
D.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,其主要原料为黏土
【答案】A
【解析】A.晶体硅是良好的半导体,晶体硅是将太阳能转变为电能的常用材料,故A错误;
B.明矾溶液中Al3+水解使溶液呈酸性,铜锈为Cu2(OH)2CO3,溶于酸性溶液,故利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈,故B正确;
C.肥皂有效成分为高级脂肪酸钠盐,用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服,高级脂肪酸钠盐会与钙离子反应生成难溶的高级脂肪酸钙,使肥皂去污能力减弱,故C正确;
D.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器,瓷器是利用黏土高温煅烧制得,故D正确;故选:
A。
练习3.(2019•濮阳二模)化学与社会、生活密切相关。
下列说法正确的是( )
A.人造太阳中热核聚变产生的核能不属于新能源
B.地沟油和矿物油的主要成分都是不饱和烃
C.光伏高速公路中使太阳能转化为电能的特殊材料为单质硅
D.铁粉和生石灰均可用作食品中的抗氧化剂
【答案】C
【解析】A.核能、太阳能、氢能属于新能源,故A错误;
B.地沟油为高级脂肪酸甘油酯,不属于混合烃类,故B错误;
C.硅是良好的半导体材料,是制造太阳能电池主要原料,故C正确;
D.生石灰可作干燥剂,不具有还原性,只有还原铁粉是防止食品氧化变质,故D错误;故选:
C。
练习4.(2019•安徽一模)新型光电材料多孔硅是通过电化学腐蚀单晶硅片的方法形成的,下列说法不正确的是( )
A.反应不能在玻璃容器中进行B.Si电极的反应式:
Si+4HF+4e﹣=SiF4+4H+
C.制备过程需要采用微电流减慢反应速率D.硅电极凹面内的硅原子更易氧化形成空洞
【答案】B
【解析】A.该电解池中,电解液中含有HF,与二氧化硅反应,所以不能在玻璃容器中进行,故A正确;
B.阳极上Si失电子发生氧化反应,电极反应式为Si+4HF﹣4e﹣=SiF4+4H+,故B错误;
C.制备过程需要采用微电流,可以减慢反应速率,故C正确;
D.硅电极凹面内的硅原子,接触面更大,则更易氧化形成空洞,故D正确;故选:
B。
练习5.(2019•西湖区校级模拟)下列说法不正确的是( )
A.干冰可用于人工降雨B.单质硅可用于制取普通玻璃
C.硫酸铜可用于游泳池消毒D.氧化铁可用于制作颜料
【答案】B
【解析】A.干冰是二氧化碳的固态存在形式,放在空气中能迅速吸收大量的热使周围的温度快速降低,使水蒸气液化成小水滴,从而降雨的目的,故A正确;
B.制造玻璃成分纯碱、石灰石、石英,用不到硅,故B错误;
C.铜离子为重金属离子,能够使蛋白质变性,所以具有杀菌消毒作用,可用作游泳池消毒,故C正确;
D.氧化铁制作红色颜料是因为其红棕色固体,故D正确;故选:
B。
知识点二、氯及其化合物
1.氯气的性质
1.物理性质
2.化学性质
1._____________________________________________________
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(1)与非金属反应。
与H2反应:
H2+Cl2
2HCl,
(2)与还原性无机化合物反应。
①与碘化钾溶液反应:
_________________________________。
②与SO2水溶液反应:
_________________________________。
③与FeCl2溶液反应:
离子方程式为_________________________________。
提醒:
①Cl2可使湿润的有色布条褪色,不能使干燥的有色布条褪色,说明Cl2没有漂白性,而是HClO起漂白作用。
②Cl2可使湿润石蕊试纸先变红后褪色,原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红,HClO使变色后的石蕊褪色。
③常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。
2.氯的重要化合物
(1)次氯酸
(2)漂白粉
提醒:
①HClO不稳定,不能单独存在,只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。
②不能用pH试纸测量氯水的pH,原因是氯水中的HClO具有漂白性。
③工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得,而不是用氯气与石灰水反应。
④“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。
3.氯水的成分及性质的多样性
1.氯水成分的多样性
(1)组成微粒——三分子:
Cl2、H2O、HClO,四离子:
H+、Cl—、ClO—、OH—
(2)三个平衡。
Cl2+H2O
HClO+HCl、HClO
H++ClO-、H2O
H++OH-。
2.氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质,在不同的化学反应中,氯水中参与反应的微粒不同。
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl-
白色沉淀
Cl-+Ag+==AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++CO32-==CO2↑+H2O
有色布条
HClO
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
FeCl2溶液
Cl2
溶液变棕黄色
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-
石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
镁粉
Cl2、H+
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg+Cl2==Mg2++2Cl-
Mg+2H+==Mg2++H2↑
4、氯气的实验室制法及性质的实验探究
1774年瑞典化学家舍勒制取了氯气。
1.原理:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.发生装置:
固+液加热型
3.净化:
将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶
4.干燥:
将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶
5.收集:
用向上排空气法或排饱和食盐水法。
6.尾气吸收:
用NaOH溶液吸收多余的氯气,防止污染空气。
7.验满方法
①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。
5.卤离子的检验
(1)AgNO3溶液——沉淀法:
未知液
生成
(2)置换——萃取法:
未知液
有机层呈
(3)氧化——淀粉法检验I-:
未知液
蓝色溶液,表明有I-
例1.(2019•西湖区校级模拟)下列关于氯水性质现象的描述和相关解释正确的是( )
操作
现象
解释
A
将氯水加入紫色石蕊试液中
石蕊试液先变红色后褪色
氯水中有H+
B
氯水中加入硝酸银溶液
产生白色沉淀
氯水中Cl﹣
C
氯水中加入碳酸钠溶液
产生气体
氯水中HClO
D
氯水中加入有色布条
有色布条褪色
氯水中有Cl2
A.AB.BC.CD.D
【答案】B
【解析】A.氯气与水反应生成HCl、HClO,HCl显强酸性,使石蕊变红,HClO具有强氧化性,使其褪色,故A错误;
B、氯水中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,说明生成白色沉淀氯化银,所以氯水中含有氯离子,故B正确;
C、次氯酸的酸性弱于碳酸,所以氯水中加入碳酸钠溶液产生气体,说明盐酸而不是次氯酸,故C错误;
D、氯水中加入有色布条,有色布条褪色是次氯酸漂白性,而不是氯气的作用,故D错误;故选:
B。
练习1.(2019•浙江模拟)不能与CuBr2溶液发生反应的是( )
A.AgNO3溶液B.FeCl3溶液C.氨水D.新制氯水
【答案】B
【解析】A.AgNO3溶液与CuBr2溶液发生反应生成溴化银沉淀,离子方程式:
Ag++Br﹣=AgBr↓,故A不符合;
B.铁离子不能氧化溴离子,FeCl3溶液和CuBr2溶液不发生反应,故B符合;
C.氨水与CuBr2溶液发生反应生成氢氧化铜沉淀,反应的离子方程式:
Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+,故C不符合;
D.新制氯水中氯气具有强氧化能氧化溴离子生成溴单质,反应的离子方程式:
2Br﹣+Cl2=Br2+2Cl﹣,故D不符合;故选:
B。
练习2.(2019•西湖区校级模拟)下列物质与其用途相符合的是( )
①Cl2﹣制消毒剂②碘﹣预防甲状腺肿大③AgI﹣人工降雨④AgBr﹣制胶卷,感光纸
⑤淀粉﹣检验I2的存在⑥NaClO﹣漂白纺织物
A.②③④⑤⑥B.①②③④⑤C.②③④⑤D.全部
【答案】D
【解析】①Cl2与水反应生成HClO,可杀菌消毒,可制消毒剂,故正确;
②缺碘易导致甲状腺肿大,应适量补充碘,故正确;
③AgI在空气中易形成结晶核,可用于人工降雨,故正确;
④AgBr具有感光性,可制胶卷,感光纸,故正确;
⑤淀粉遇到I2变蓝,可用于检验碘的存在,故正确;
⑥NaClO具有漂白性,可白纺织物,故正确;故选:
D。
练习3.(2019•西湖区校级模拟)下列试剂中不能使淀粉﹣KI试纸变色的是( )
A.AgNO3溶液B.溴水C.FeCl3溶液D.SO2气体
【答案】D
【解析】A.AgNO3溶液与KI反应生成黄色沉淀,故A不选;
B.溴水可使淀粉﹣KI试纸变蓝,故B不选;
C.FeCl3溶液可使淀粉﹣KI试纸变蓝,故C不选;
D.SO2气体与KI不反应,不能使淀粉﹣KI试纸变色,故D选;故选:
D。
练习4.(2019•青浦区二模)将氯气持续通入紫色石蕊试液中,溶液颜色呈如下变化:
关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是( )
A.H+、HClO、Cl2B.H+、ClO﹣、Cl﹣C.HCl、ClO﹣、Cl﹣D.HCl、HClO、Cl2
【答案】A
【解析】氯气与水反应生成HCl、HClO,HCl具有酸性,HClO具有漂白性,则将氯气持续通入紫色石蕊试液中先变红后褪色,最后形成饱和氯水溶液显浅黄绿色为溶解的氯气分子,关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是A,故选:
A。
练习5.(2019•海淀区模拟)某化学实验兴趣小组的同学从海带中提取碘单质的实验流程图如下:
依据实验下列说法不正确的是( )
A.从上述实验可以得出海带中含有可溶性的含碘化合物
B.步骤⑤中可能发生的反应为:
5I﹣+IO3﹣+6H+═3I2+3H2O
C.若步骤④中用CCl4做萃取剂,步骤⑥应取上层溶液得到后续的混合物C
D.整个过程中的操作是利用了物质的溶解性实现了碘元素的富集、分离与提纯
【答案】B
【解析】A.由上述分析可知,海带中含有可溶性的含碘化合物,故A正确;
B.步骤⑤中可能发生的反应为3I2+6OH﹣=5I﹣+IO3﹣+3H2O,故B错误;
C.若步骤④中用CCl4做萃取剂,有机层在下层,步骤⑤中碘与NaOH反应,则步骤⑥应取上层溶液得到后续的混合物C,故C正确;
D.上述实验利用了物质的溶解性实现了碘元素的富集、分离与提纯,故D正确;故选:
B。
练习6.(2019•潍坊一模)某化学学习小组用如图所示装置制备、收集Cl2,并进行性质验证实验(夹持装置略去)。
下列说法正确的是( )
A.用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时,只选①
B.③用于Cl2收集时,a为进气口
C.④中加入NaBr溶液和CCl4,通入Cl2反应后振荡、静置,下层溶液呈橙红色
D.⑤中通入Cl2使品红溶液褪色后,取出溶液加热可恢复红色
【答案】C
【解析】A.高锰酸钾颗粒较小,容易从隔板掉入溶液中,不能实现液体与固体的分离,应选择装置②,故A错误;
B.Cl2的密度比空气大,应用向上排空气法,③用于Cl2收集时,b为进气口,故B错误;
C.通入Cl2后,发生反应Cl2+2NaBr═Br2+2NaCl,生成的Br2呈橙红色且易溶于CCl4中,可观察到溶液分层且下层呈橙红色,可验证Cl2的氧化性,故C正确;
D.⑤中的品红溶液通入Cl2后,因有HClO生成,可使品红溶液褪色,此漂白褪色属于氧化型,是不可逆的,加热后不能复原,故D错误;故选:
C。
练习7.(2019•广东模拟)某同学取海带灰加蒸馏水意沸2~3min,冷却,过滤,获得含I﹣的溶液,并设计以下实验方案从中提取I2。
下列说法中错误的是( )
A.试剂b可能是CCl4B.“I2的悬浊液→粗碘”需萃取
C.“下层溶液”可在流程中循环利用D.反应1、反应2、反应3都是氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.由操作1为萃取,且加入NaOH分层后有机层在下层,可知试剂b可能是CCl4,故A正确;
B.I2的悬浊液→粗碘”需过滤,故B错误;
C.“下层溶液”可作试剂b,在流程中循环利用,故C正确;
D.反应1、反应2、反应3中均有I元素化合价变化,均为氧化还原反应,故D正确;故选:
B。
知识点三、硫及其化合物
1.单质硫在自然界中的的存在。
游离态的硫:
存在于火山口附近或地壳的岩层里。
化合态的硫:
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
如硫铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)等。
硫还存在于石油、天然气、煤等化石燃料中。
硫的物理性质:
单质硫的颜色是黄色,非常脆,容易粉碎;熔点比较低,稍微受热,就会熔化成液体;硫蒸气的颜色也是黄色;硫单质的溶解性比较特殊:
不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳(CS2是一种有机物)。
2.硫的化学性质
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