化學(xué)專題（五）

非金屬元素的梳理和綜合

[命題趨向]

1．《考試大綱》中對非金屬元素及化合物這塊內(nèi)容可分成二部分來理解。第一部分是鹵素等典型的非金屬元素的化合物；第二部分是其它非金屬元素（如氫、氧、硫、氮、磷、碳和硅等）的化合物。每年的化學(xué)高考試題中往往都要考查到典型非金屬元素及其化合物。

2．元素化合物知識的考查往往跟元素周期律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)理論內(nèi)容相綜合。最后階段的復(fù)習(xí)中要注意元素化合物知識跟基礎(chǔ)理論內(nèi)容的綜合應(yīng)用，提高解決學(xué)科內(nèi)綜合問題的能力。

3．《考試大綱》中有多條類似于“以××為例，了解（或理解、掌握）××××”的內(nèi)容敘述，如：以硫酸為例，了解化工生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)原理的確定。初步了解原料與能源的合理利用、“三廢處理”與環(huán)境保護(hù)以及生產(chǎn)過程中的綜合經(jīng)濟(jì)效益問題等等。對這些內(nèi)容的要注意理解實(shí)質(zhì)，達(dá)到“舉一反三”的要求。在這些內(nèi)容往往是高考命題的重點(diǎn)。

4．元素化合物知識復(fù)習(xí)中要注意相似、相近內(nèi)容的總結(jié)歸納。如SO₂、CO₂、SO₃、P₂O₅、SiO₂等都是酸性氧化物，它們在性質(zhì)有相似之處也有相異點(diǎn)。高考命題時(shí)常會把這種關(guān)系編入試題中。近幾年的高考試題中這種趨向比較明顯，值得大家重視。

5．重視元素化合物知識跟化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合。近幾年的實(shí)驗(yàn)試題，都是以元素化合物性質(zhì)為落點(diǎn)。估計(jì)近幾年內(nèi)這種命題趨向不會有太大的變化。

[知識體系和復(fù)習(xí)重點(diǎn)]

1．氯元素的知識網(wǎng)絡(luò)

2．次氯酸、漂白粉的性質(zhì)

HClO分子的結(jié)構(gòu)式為H-O-Cl（氧處于中心），所以電子式為。次氯酸、次氯酸鈣等有多方面的性質(zhì)，經(jīng)常用到以下幾方面性質(zhì)：

（1）HClO是一種弱酸，與碳酸比較電離能力有如下關(guān)系：H₂CO₃>HClO>HCO₃^-，請分析下列反應(yīng)：

少量二氧化碳通入NaClO溶液中：NaClO + CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO

氯氣通入碳酸氫鈉溶液中： Cl₂+NaHCO₃=NaCl+CO₂↑+HClO

（2）ClO^-是一種弱酸的酸根離子，能發(fā)生水解反應(yīng)：ClO^-+H₂OHClO+OH^-，所以次氯酸鈣溶液顯堿性。

若遇到鐵鹽、鋁鹽易發(fā)生雙水解：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe(OH)₃↓+3HClO

（3）HClO和ClO^-都具有強(qiáng)氧化性，無論酸性、堿性條件下都可以跟亞鐵鹽、碘化物、硫化物等發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但不能使品紅溶液褪色。如：

硫酸亞鐵溶液遇漂白粉：2Fe²⁺ + 5ClO^- + 5H₂O = 2Fe(OH)₃↓+Cl^- + 4HClO

漂白粉遇亞硫酸酸鹽：ClO^-+SO₃^2-=Cl^-+SO₄^2-

（4）HClO見光易分解：2HClO2HCl+O₂↑

（5）次氯酸鈣中的Ca²⁺、ClO^-可以表現(xiàn)出一些綜合性質(zhì)。如少量二氧化碳通入次氯鈣溶液中：

Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO

注意理解二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉分別跟次氯酸鈣溶液反應(yīng)的差異：

Ca(ClO)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaClO

Ca(ClO)₂+NaHCO₃=CaCO₃↓+HClO+NaClO

3．碳、硅及化合物的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)

4．氧及其化合物相互聯(lián)系

5．氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

[典型題析]

[例1]在F、P、Si、Fe這四種元素中，每種元素都有某些方面區(qū)別于某它三種元素。若從中選出氟元素，選擇的理由中正確的是（   ）。

（A）最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)

（B）單質(zhì)與冷水反應(yīng)最劇烈

（C）單質(zhì)固態(tài)時(shí)為分子晶體，熔沸點(diǎn)較低

（D）在氧化物：OF₆、P₂O₅、Fe₂O₃中，OF₆最穩(wěn)定

[解析]題給四種元素比較，最高價(jià)氧化物水化物的酸性最強(qiáng)的是磷酸。單質(zhì)跟冷水反應(yīng)最劇烈的是F₂。單質(zhì)固態(tài)時(shí)為分子晶體的有磷和氟，熔沸點(diǎn)較低的是F₂。氧化物中OF₆最不穩(wěn)定。所以應(yīng)選BC。

[例2]在溴化鉀和碘化鉀的混合溶液中通入過量氯氣，把溶液蒸干后并將剩余物灼燒，最后殘余的物質(zhì)是（    ）

（A）氯化鉀               （B）氯化鉀和碘

（C）氯化鉀和溴           （D）氯化鉀和溴化鉀

[解析]溴化鉀和碘化鉀都能與氯氣反應(yīng)：

           2KBr + Cl₂ = 2KCl + Br₂         2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂

所以向溶液中通入過量氯氣后，溶液中留下氯化鉀、溴分子和碘分子，考慮到溴單質(zhì)極易揮發(fā)，所以蒸干過程中，溴單質(zhì)已揮發(fā)掉�？紤]到碘單質(zhì)加熱條件下能升華，所以灼燒過程中，碘單質(zhì)必定已升華了。最后留下的物質(zhì)必定是氯化鉀。選A。

[例3]1898年，曾有人發(fā)明了固氮的一種方法，該法以石灰石、焦炭、空氣為原料。第一步反應(yīng)是石灰石分解；第二步是使第一步反應(yīng)產(chǎn)物和焦炭反應(yīng)，在電爐中的高溫下制得第三步反應(yīng)起始物；第三步反應(yīng)中另一反應(yīng)物是空氣，該反應(yīng)也是在電爐中完成的，生成一種固體；第四步是使該固體和水蒸氣反應(yīng)制得氨氣。又知該固體中有與N₃^-互為等電子體的離子。

（1）試寫出四步反應(yīng)的化學(xué)方程式；

（2）試簡評該固氮方法。

解析  前二步反應(yīng)分別是石灰石的分解和制造電石的反應(yīng)：

CaCO₃CaO+CO₂↑；          CaO+3CCaC₂+CO↑

第三步反應(yīng)是CaC₂在高溫下與空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)，以取得固氮的效果。由于生成物與N₃^-互為等電子體的離子，氮元素在此生成物中應(yīng)為-3價(jià)，后者與水反應(yīng)才更有可能生成NH₃。N₃^-的等電子體有CN₂^2-、C₂N^3-。如果N為-3價(jià)，在CN₂^2-中C為+4價(jià)，在C₂N^3-中C為0價(jià)，不合理，因此生成物中的該離子只能為CN₂^2-。其化學(xué)方程式為：

CaC₂+N₂CaCN₂+C ；   CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑。

這種方法較之現(xiàn)在的合成氨工業(yè)，需要消耗大量電能，原料眾多，生產(chǎn)成本高，因此，很快被合成氨的催化法代替。

所以答案為：（1）CaCO₃CaO+CO₂↑； CaO+3CCaC₂+CO↑；CaC₂+N₂CaCN₂+C ；   CaCN₂+3H₂O(g)=CaCO₃+2NH₃↑。

（2）這種方法，需要消耗大量電能，原料眾多，設(shè)備重，生產(chǎn)成本高。

[例4]為檢驗(yàn)濃硫酸與木炭在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂和CO₂氣體，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，a、b、c為止水夾，B是用于儲氣的氣囊，D中放有用I₂和淀粉的藍(lán)色溶液浸濕的脫脂棉。

請回答下列問題：

       （1）實(shí)驗(yàn)前欲檢查裝置A的氣密性，可以采取的操作是                    ；

       （2）此實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率不能過快，由此設(shè)計(jì)了虛框部分的裝置，則正確的操作順序是                       （用操作編號填寫）

       ①向A裝置中加入濃硫酸，加熱，使A中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣囊B，當(dāng)氣囊中充入一定量氣體時(shí)，停止加熱；

②待裝置A冷卻，且氣囊B的體積不再變化后，關(guān)閉止水夾a，打開止水夾b，慢慢擠壓氣囊，使氣囊B中氣體慢慢進(jìn)入裝置C中，待達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮�，關(guān)閉止水夾b；

③打開止水夾a和c，關(guān)閉止水夾b；

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置C中的現(xiàn)象為                               ；

（4）當(dāng)D中產(chǎn)生           （多選不得分）現(xiàn)象時(shí)，可以說明使E中澄清石灰水變渾濁的是CO₂，而不是SO₂；

A．進(jìn)氣口一端脫脂棉藍(lán)色變淺，出氣口一端脫脂棉藍(lán)色不變

B．脫脂棉上藍(lán)色均變淺

C．脫脂棉上藍(lán)色褪去

裝置D的作用為                                           。

[解析]實(shí)驗(yàn)裝置中接了一個儲氣的氣囊，這是課本實(shí)驗(yàn)中沒有見到過的。但試題主要還是考查鹵族和氧族元素化合物基礎(chǔ)知識、實(shí)驗(yàn)基本操作等。

（1）關(guān)閉分液漏斗的活塞，打開止水夾a和b，關(guān)閉止水夾c，用手捂熱（或微熱）圓底燒瓶A，若C中有氣泡冒出，移開手掌（或熱源）后，C處導(dǎo)管內(nèi)有水上升，則證明A裝置的氣密性良好。

（2）③①②

（3）品紅溶液褪色。

（4）A；除去SO₂并檢驗(yàn)SO₂已被除凈。

[考題預(yù)測與專題訓(xùn)練]

1．2001年1月，某地發(fā)生了導(dǎo)致四人死亡、一百多人中毒的食用熟牛肉中毒事件，經(jīng)過對該牛肉的檢測，發(fā)現(xiàn)某鹽的含量比國家允許標(biāo)準(zhǔn)高800多倍，該鹽可能是（    ）

（A）NaCl    （B）NaNO₂    （C）NaNO₃    （D）BaSO₄  

2．硅酸銅鋇是當(dāng)今用最新科學(xué)技術(shù)才合成的一種物質(zhì)，然而科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，我國秦朝兵馬俑用的一種顏料竟也是硅酸銅鋇。由以上事實(shí)推測關(guān)于硅酸銅鋇的說法錯誤的是（  ）

（A）易溶于水   （B）難溶于水   （C）屬于硅酸鹽   （D）屬于無機(jī)材料

3．巳知某溶液中存在較多的H^＋、SO₄^2-、NO₃^-，則該溶液中還可能大量存在的離子組是（  ）

A．Al³⁺、CH₃COO^-、Cl^-      B．Mg²⁺、Ba²⁺、Br^-

C．Mg²⁺、Cl^-、I^-            D．Na⁺、NH₄⁺、Cl^-

4．1828年，德國化學(xué)家武勒（F?WOhler）沖破了生命力學(xué)術(shù)的束縛，在實(shí)驗(yàn)室里將無機(jī)物氰酸銨（NH₄CNO）溶液蒸發(fā)，得到了有機(jī)物尿素[CO(NH₂)₂]。下列說法中不正確的是（    ）

（A）氰酸銨屬于銨鹽                （B）氰酸銨與尿素互為同分異構(gòu)體

（C）有機(jī)物不一定要從生命體內(nèi)獲得   （D）氰酸銨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩氐倪^程為物理變化

5．下列說法均摘自某科普雜志，你認(rèn)為無科學(xué)性錯誤的是（    ）

（A）鉛筆芯的原料是金屬鉛，兒童在使用時(shí)不可用嘴吮咬鉛筆，以免引起鉛中毒

（B）一氧化碳有毒，生有煤爐的居室，可放置數(shù)盆清水，這樣可有效地吸收一氧化碳，防 止煤氣中毒

（C）“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用

（D）硅的提純與應(yīng)用，促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯片業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革 命的催化劑”

6．在pH＝l含Ba²⁺離子的溶液中，還能大量存在的離子是（  ）

A．    B．ClO^-    C．Cl^-   D．

7．氯氣和水反應(yīng)生成HCl和HClO，欲從反應(yīng)混合物中分離出HClO溶液，下列方法可選用的是（   ）

（A）加硫酸鈣，充分反應(yīng)后蒸餾         （B）加碳酸鈣，充分反應(yīng)后蒸餾

（C）加磷酸鈣，充分反應(yīng)后蒸餾         （D）加氯化鈣，充分反應(yīng)后蒸餾

8．將下列鹵化物跟濃硫酸放在燒瓶中共熱，可以制得純凈鹵化氫氣體的是（   ）。

（A）NaF        （B）NaCl        （C）NaBr       （D）NaI

9．在碘化鉀和硫酸的混合溶液中加入過氧化氫水溶液，迅速發(fā)生反應(yīng)，放出大量氣體，反應(yīng)過程可表示如下：

①H₂O₂+2KI+H₂SO₄=I₂+K₂SO₄+2H₂O

②H₂O₂+I₂=2HIO

③H₂O₂+2HIO=I₂+O₂↑+2H₂O

（1）H₂O₂在反應(yīng)③中的作用是____________（填正確選項(xiàng)的標(biāo)號）。

（A）氧化劑                （B）還原劑  

（C）既是氧化劑又是還原劑  （D）不是氧化劑也不是還原劑

（2）有人認(rèn)為上述反應(yīng)說明了碘單質(zhì)是過氧化氫分解的催化劑，你認(rèn)為_________（填“對”或“不對”），其理由________________________________________。

（3）上述反應(yīng)說明H₂O₂、I₂、HIO氧化性從強(qiáng)到弱的順序是____________________。

10．某學(xué)生根據(jù)高中課本中硝酸鉀受熱分解的實(shí)驗(yàn)操作來判斷硝酸鉛的分解產(chǎn)物之一是氧氣；將試管中的硝酸鉛加熱到熔融，把帶有火星的細(xì)木條伸進(jìn)試管口，檢驗(yàn)放出的氣體，當(dāng)發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃時(shí)該學(xué)生即斷言，硝酸鉛受熱分解有氧氣放出。請你對上述實(shí)驗(yàn)及結(jié)論的合理性作出評價(jià)。如有必要，可提出改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案。

11．已知可溶性硫化物在溶液中能與硫單質(zhì)反應(yīng)生成可溶性的多硫化物（如Na₂S_n）。請回答下列問題：

⑴多硫化物溶于水的電離方程式為                       ；

⑵在濃Na₂S溶液中滴入少量氯水，經(jīng)振蕩，未發(fā)現(xiàn)生成沉淀物，其原因是（只要求寫出反應(yīng)的離子方程式，下同）                  ，                   ；

⑶在足量氯水中，滴入少量Na₂S溶液，經(jīng)振蕩，也未發(fā)現(xiàn)生成沉淀物，若再加用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，即可產(chǎn)生白色沉淀，其原因是                   。

1B。2A。

3D。

分析：離子間相互不反應(yīng)才能大量共存于同一溶液中。題干中有“H^＋、SO₄^2-、NO₃^-”三種離子，每個題支中都有三種離子，要解題者分析同組中6種離子間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

A組：因?yàn)榇姿崾请y電離物質(zhì)，CH₃COO^-跟H^＋要結(jié)合成CH₃OOH。不能共存。

B組：硫酸鋇難溶于水，Ba²⁺、SO₄^2-不能共存。另外，聯(lián)系硝酸的性質(zhì)，H^＋、NO₃^-、Br^-之間能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

C組：I^-有強(qiáng)還原性，“H^＋、NO₃^-”有強(qiáng)氧化性，H^＋、NO₃^-、I^-三種離子之間要發(fā)生氧化還原反應(yīng)。不能共存。

4BD。氰酸銨是一種離子化合物，不是簡單的化合物，尿素是一種小分子化合物，所以兩者嚴(yán)格地說不可能是同分異構(gòu)體。氰酸銨、尿素不是同一種物質(zhì)，所以它們之間的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化。

5CD。

6C。

分析：pH＝l是指酸性溶液，實(shí)質(zhì)就是要求解題者分析H⁺、Ba²⁺兩種離子跟待選項(xiàng)中的一種離子之間能否發(fā)生反應(yīng)。跟H⁺會反應(yīng)生成Al(OH)₃，ClO^-跟H⁺會反應(yīng)生成HClO，SO₄^2-跟Ba²⁺會反應(yīng)生成BaSO₄。

7BC（在可逆反應(yīng)Cl₂+H₂OHCl+HClO中，氯氣轉(zhuǎn)化成氯化氫、次氯酸的轉(zhuǎn)化率較低，為了提高次氯酸的產(chǎn)率，可加入碳酸鈣、磷酸鈣等易跟HCl反應(yīng)的物質(zhì)，促使化學(xué)平衡向正方向移動）。

8B（氟化氫跟玻璃要發(fā)生反應(yīng)，不能用玻璃制的燒瓶所制取氫氟酸的容器）。

9．（1）在反應(yīng)③中，過氧化氫中氧元素化合價(jià)為-1→0，化合價(jià)升高，過氧化氫作還原劑，答案選B。

（2）對；從反應(yīng)②、③可看出碘在反應(yīng)中沒有消耗（質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均不變），在碘的存在下過氧化氫分解放出氧氣的速率加快。

（3）由判斷氧化性強(qiáng)弱的規(guī)律：氧化劑的氧化性>氧化產(chǎn)物的氧化性，故HIO>H₂O₂>I₂。

10．上述實(shí)驗(yàn)及結(jié)論有科學(xué)上是錯誤的。由于二氧化氮干擾了氧氣的檢驗(yàn)，因此應(yīng)除掉二氧化氮后再檢驗(yàn)之。

分析：有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2KNO₃=2KNO₃+O₂     2Pb(NO₃)₂=2PbO+4NO₂↑+O₂↑

比較以上兩個化學(xué)方程式，其不同之處是第二個反應(yīng)中除了生成氧氣外還生成了二氧化氮。這一不同又產(chǎn)生了兩個結(jié)果，一方面二氧化氮稀釋了氧氣，氧氣僅占混合氣體的20%，而這與空氣中氧氣的含量相近，因而此處氧氣不可能使帶火星的木條復(fù)燃；另一方面二氧化氮本身也能使帶火星的木條復(fù)燃。因?yàn)槭軣崮芊纸夥懦鲅鯕猓?NO₂=2NO+O₂。有了以上認(rèn)識，就可解答本題了。

11．⑴Na₂S_n=2Na⁺+S_n^2-

⑵S^2-+Cl₂=2Cl^-+S↓，(n－1)S+S^2-=S_n^2-

⑶S^2-+4Cl₂+4H₂O=8Cl^-+SO₄^2-+8H⁺