新高考版化學總復習專題十三非金屬及其化合物（講解練）教學講練

1、專題十三非金屬及其化合物高考化學考點一碳、硅及其化合物無機非金屬材料考點清單基礎知識1.碳的單質(zhì)碳2.碳的氧化物Na2 SiO3+2H2;(3)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應,但硅能跟HF反應:Si+4HF SiF4+2H2;(4)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接與水反應制備H2SiO3;(5)酸性氧化物一般不與酸作用,但SiO2能跟氫氟酸作用:SiO2+4HF SiF4+2H2O;(6)無機酸一般能溶于水,但H2SiO3(或H4SiO4)卻難溶于水。3.硅及其化合物(1)硅單質(zhì)可用于制造半導體材料,光導纖維的主要成分是SiO2;(2)非金屬單質(zhì)與堿溶液反應一般既作氧化劑

2、又作還原劑,且無氫氣放出,但硅與堿溶液反應時Si只作還原劑,且放出氫氣:Si+2NaOH+H2O材料(2)傳統(tǒng)無機非金屬材料,如水泥、玻璃、陶瓷等。(3)新型無機非金屬材料,如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維等。4.無機非金屬材料(1)材料的分類考點二氯、溴、碘及其化合物基礎知識1.氯元素的位、構(gòu)、性關(guān)系(1)氯元素位于元素周期表中第三周期第A族,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。氯原子易得到一個電子形成氯離子(),因此,氯元素具有較強的非金屬性,在自然界中以化合態(tài)存在。氯氣具有強氧化性,化學性質(zhì)活潑,以得電子發(fā)生還原反應為主。(2)氯氣的性質(zhì)基礎知識聯(lián)想拓展化學反應原理:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+

3、2H2OCl- Cl2用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等固體與濃鹽酸在常溫下反應可制得Cl2裝置類型:固+液氣裝置類型:固+液 氣2.氯氣的實驗室制法收集方法:向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集方法的選擇與氣體的密度、溶解性及其在空氣中的穩(wěn)定性等有關(guān)尾氣吸收:Cl2有毒,常用NaOH溶液吸收尾氣,防止污染環(huán)境根據(jù)有害氣體的性質(zhì),常設置點燃轉(zhuǎn)化、試劑吸收等處理裝置說明Cl2中的HCl(g)可用飽和食鹽水吸收,H2O(g)可用濃硫酸吸收?；A知識聯(lián)想拓展3.溴、碘單質(zhì)的特殊性Br2是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬單質(zhì);液溴易揮發(fā)且有毒,通常用水液封來保存。I2易升華,淀粉溶液遇I2變藍。Br2和

4、I2都可被某些有機溶劑(如四氯化碳、汽油)萃取。I2易與Na2S2O3溶液反應:I2+2S2 2I-+S4,用于通過滴定(以淀粉溶液為指示劑)來定量測定碘的含量。 4.海水資源的開發(fā)利用核心精講一、對氯水性質(zhì)多樣性的分析1.氯水中的“三個平衡” Cl2+H2O H+Cl-+HClOHClO H+ClO-H2O H+OH-2.組成微粒“三分子”“四離子”3.氯水性質(zhì)的多樣性向氯水中加入的物質(zhì)或改變的條件濃度變化平衡移動的方向應用可溶性氯化物c(Cl-)增大左移用飽和食鹽水除Cl2中的HCl用排飽和食鹽水法收集Cl2鹽酸c(H+)和c(Cl-)增大左移次氯酸鹽與濃鹽酸反應制Cl2NaOHc(H+)

5、減小右移用NaOH溶液吸收多余Cl2Ca(OH)2c(H+)減小右移制漂白粉4.氯水中平衡移動的應用CaCO3c(H+)減小右移制高濃度的HClO溶液光照c(HClO)減小右移氯水避光保存或現(xiàn)用現(xiàn)配向氯水中加入的物質(zhì)或改變的條件濃度變化平衡移動的方向應用二、鹵素離子的檢驗方法1.AgNO3溶液沉淀法未知液 2.置換萃取法未知液 有機層呈3.氧化淀粉法檢驗I-未知液 藍色溶液,表明有I- 考點三氧、硫及其化合物基礎知識一、硫硫 說明S與變價金屬發(fā)生化合反應一般生成 低價態(tài)硫化物。二、二氧化硫二氧化硫三、硫酸的性質(zhì)和用途硫酸四、臭氧(O3)1.物理性質(zhì)在常溫、常壓下,臭氧是一種有特殊臭味的淡藍色氣

6、體,它的密度比氧氣大。2.化學性質(zhì)(1)極強的氧化性:O3+2KI+H2O 2KOH+I2+O2(使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍)。(2)不穩(wěn)定性:2O3 3O2(升溫,反應速率加快)。(3)漂白和消毒作用:有些染料受到臭氧的氧化作用會褪色,臭氧還可以殺死許多細菌,因此,臭氧是一種很好的脫色劑和消毒劑。(4)產(chǎn)生方式:3O2 2O3。3.臭氧層能吸收來自太陽的大部分紫外線,被稱為生物的“保護傘”。氟氯代烷是破壞臭氧層的“元兇”。1.化學式:H2O2。電子式:HH。結(jié)構(gòu)式:。H、O原子個數(shù)比為11,H2O2是既含極性鍵,又含非極性鍵的共價化合物。2.化學性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性:2H2O2 2H2O+O2。

7、(2)還原性:H2O2遇強氧化劑時表現(xiàn)還原性。如:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O(3)氧化性,如:H2O2+Na2SO3 Na2SO4+H2O。酸性條件下可溶解Cu:H2O2+Cu+2H+ Cu2+2H2O。五、過氧化氫殺菌消毒、漂白作用:如可使NaOH酚酞溶液的紅色褪去,不是H2O2的弱酸性所致。六、離子的檢驗(1)S的檢驗待測液取清液有無白色沉淀(判斷有無 S)。先加稀鹽酸的目的是排除C、S、Ag+的干擾:C+2H+ H2O+CO2、S+2H+ H2O+SO2、Ag+Cl- AgCl,再加BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,則S存在:Ba2+

8、S BaSO4。(2)S的檢驗向溶液中加入鹽酸,將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中,紅色褪去;或加入氯化鋇溶液生成白色沉淀,加入鹽酸,沉淀溶解并產(chǎn)生具有刺激性氣味的氣體。七、環(huán)境保護1.環(huán)境問題(1)酸雨酸雨的酸度主要是硫酸和硝酸造成的。我國的酸雨主要是硫酸型酸雨,主要是由二氧化硫引起的。(2)臭氧空洞臭氧空洞的形成主要與氟氯烴和氮氧化物有關(guān)。(3)水體富營養(yǎng)化主要是由過多排放含磷、氮的廢水所致。(4)光化學煙霧主要由氮氧化物等物質(zhì)引起。(5)溫室效應主要由過多排放二氧化碳和甲烷等所致。2.大氣污染(1)概念:大氣中某些有毒、有害物質(zhì)的含量超過正常值或超過大氣的自凈能力。(2)污染物:主要有可吸入顆粒

9、物、硫的氧化物、氮的氧化物、碳氫化合物,以及氟氯代烷和放射性物質(zhì)等。(3)主要危害:危害人體健康,影響動植物生長,影響全球氣候。(4)防治的措施:立法,綜合治理。3.水污染(1)概念:排放的污染物使水和水體的物理、化學性質(zhì)發(fā)生變化,或使生物群落發(fā)生變化,從而降低了水體的使用價值。(2)污染物的種類:重金屬、酸、堿、鹽、耗氧物質(zhì)、石油、難降解的有機物、洗滌劑等。(3)防止和治理:控制污水的排放,用物理、化學、生物等方法綜合治理。4.土壤污染(1)概念:進入土壤中的污染物的數(shù)量超過土壤的凈化能力,導致土壤質(zhì)量下降的現(xiàn)象。(2)污染物:城市污水、工業(yè)廢水、生活垃圾、工礦企業(yè)固體廢棄物、化肥、農(nóng)藥、大

10、氣沉降物、牲畜的排泄物、生物殘體等。(3)防治的措施:控制和減少污染物的排放,加強對工礦企業(yè)固體廢棄物及城市垃圾的處理和利用。八、綠色化學綠色化學在環(huán)境保護和清潔生產(chǎn)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。原子經(jīng)濟性可用原子利用率來衡量,可表示為:原子利用率=100%原子經(jīng)濟性有兩個顯著的特點:一是最大限度地利用原料,二是最大限度地減少廢棄物的排放?？键c四氮及其化合物基礎知識一、氮氣氮氣約占空氣總體積的78%。通常情況下,N2不與O2反應;在放電條件下,N2能跟O2反應生成無色、無味的一氧化氮:N2+O2 2NO。二、NO和NO2一氧化氮在常溫下很容易與空氣中的氧氣反應,化學方程式為2NO+O2 2NO

11、2。 一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)顏色無色紅棕色氣味無味刺激性氣味水溶性不溶與H2O反應毒性有毒有毒實驗室制取時所用試劑Cu和稀HNO3Cu和濃HNO3NO與NO2的性質(zhì)比較三、硝酸1.物理性質(zhì)純硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,能跟水以任意比互溶,常用濃硝酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)約為69%,常因溶有少量NO2而略顯黃色。2.化學性質(zhì)(1)具有酸的通性,但與活潑金屬反應時不能生成H2。(2)不穩(wěn)定性,化學方程式為4HNO3 4NO2+O2+2H2O。久置的濃硝酸呈黃色,因為溶解了NO2。實驗室保存濃HNO3時應注意:低溫、避光、密封。(3)強氧化性a.能與除Au、Pt以外的所有金屬反應,如

12、Cu與濃、稀HNO3均可反應,化學方程式分別為:Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。有些金屬(如Fe、Al等)在冷的濃HNO3中發(fā)生鈍化。b.與不活潑的木炭反應的化學方程式為:C+4HNO3(濃) CO2+4NO2+2H2O。c.與某些還原性化合物(如FeO)反應的化學方程式為:3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O。3.工業(yè)制備原理4NH3+5O2 4NO+6H2O2NO+O2 2NO23NO2+H2O 2HNO3+NO4.用途制化肥、炸藥、染料等。四、人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的

13、影響1.固氮及影響(1)活化氮N、N是自然界中活化氮的主要存在形態(tài)。(2)影響(3)NOx的污染a.氮氧化物:主要有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,其中NO和NO2是最主要的空氣污染物。b.污染源:石油產(chǎn)品和煤的燃燒,工業(yè)廢氣的排放,農(nóng)田土壤及動物排泄物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化。c.污染光化學煙霧:氮氧化物在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應,產(chǎn)生一種有毒的煙霧。酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應生成HNO3和HNO2,隨雨水等降到地面(pH5.6)。2.對生產(chǎn)中氮氧化物污染的防治(1)控制進入自然界的有害物質(zhì)的量。(2)增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力。1.結(jié)構(gòu):

14、電子式為HH,分子空間構(gòu)型為三角錐形。2.物理性質(zhì):無色,有刺激性氣味的氣體,密度比空氣小,易液化,極易溶于水。3.化學性質(zhì)(1)與水反應NH3+H2O NH3H2O N+OH-NH3是唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體(高中階段),常用此性質(zhì)檢驗NH3。(2)與酸反應NH3+HClNH4Cl(生成白煙)五、氨及銨鹽(一)氨的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)NH3+HNO3NH4NO3(生成白煙)(3)與氧氣反應(氨的催化氧化)4NH3+5O2 4NO+6H2O(二)銨鹽的性質(zhì)和檢驗1.性質(zhì)a.易溶于水的晶體b.與堿反應N+OH-NH3+H2Oc.受熱分解如NH4ClNH3+HCld.水解反應N+H2ONH3H2

15、O+H+2.N的檢驗a.取樣品與堿共熱,用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,觀察試紙是否變藍;b.取樣品與堿共熱,用蘸有濃鹽酸的玻璃棒檢驗,觀察是否有白煙產(chǎn)生。(三)氨氣的制法1.實驗室制法(1)原理:銨鹽與堿共熱,產(chǎn)生氨氣。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O(2)制取裝置:如下圖所示。1)收集:由于氨氣極易溶于水,密度比空氣小,所以用向下排空氣法收集。2)驗滿:用濕潤的紅色石蕊試紙或蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近試管口(現(xiàn)象分別為試紙變藍、產(chǎn)生白煙)。3)棉花團的作用:在收集NH3的試管口放置一團松軟的干棉花,是為了防止試管內(nèi)的NH3與試管外的空氣形成對流,以便在較短時間內(nèi)收集到較為

16、純凈的氨氣。注意a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因KOH、NaOH均易吸濕,易結(jié)塊,不利于產(chǎn)生NH3,且高溫下腐蝕試管。c.干燥氨氣不能用P2O5和濃H2SO4,也不能用無水CaCl2(8NH3+CaCl2 CaCl28NH3),通常用堿石灰。d.欲快速制NH3可將濃氨水滴到NaOH固體或生石灰上,其裝置如圖所示。N2+3H2 2NH3 2.工業(yè)制法核心精講一、2NO2(g)N2O4(g)H稀HNO3濃H2SO4,可以從它們與銅反應時的條件、反應速率快慢得出結(jié)論。濃HNO3的氧化性比稀HNO3的強,因

17、為氧化性的強弱是指氧化其他物質(zhì)的能力,而不是指本身被還原的程度,即不能以還原產(chǎn)物中氮的價態(tài)作為衡量濃HNO3與稀HNO3氧化性強弱的標準。二、溶液酸堿性對N性質(zhì)的影響2.鈍化鈍化過程本身體現(xiàn)了濃HNO3或濃H2SO4的強氧化性化學性質(zhì),由于發(fā)生了氧化還原反應,而在鐵、鋁表面形成一層穩(wěn)定而致密的氧化物薄膜,阻止了內(nèi)層金屬與介質(zhì)進一步反應,即鈍化是不繼續(xù)反應,而不是不反應。綜硝酸與金屬反應的相關(guān)計算1.反應規(guī)律知能拓展(1)HNO3與金屬反應一般情況下,還原產(chǎn)物:濃硝酸NO2,稀硝酸NO。(2)Cu與HNO3反應Cu與濃硝酸反應時,若Cu足量,開始時還原產(chǎn)物為NO2,隨反應進行,濃硝酸變稀,還原產(chǎn)

18、物變?yōu)镹O,最終得到NO2與NO的混合氣體。(3)Fe與稀硝酸反應Fe過量,氧化產(chǎn)物為Fe2+;Fe不足,氧化產(chǎn)物為Fe3+。2.計算方法(1)原子守恒法HNO3與金屬反應時,一部分HNO3表現(xiàn)酸性,氮原子以N的形式存在于溶液中;另一部分HNO3作氧化劑,氮原子轉(zhuǎn)入還原產(chǎn)物中,這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。(2)得失電子守恒法HNO3與金屬的反應屬于氧化還原反應,HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。(3)離子方程式計算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應時,硝酸鹽中的N在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應,因此此類題目應

19、用離子方程式來計算。先作過量判斷,然后根據(jù)完全反應的金屬或H+或N的量進行相關(guān)計算。例(2018鄂東南市級示范高中聯(lián)盟聯(lián)考,16)銅和鎂的合金4.6 g完全溶于濃硝酸,若反應中硝酸被還原只產(chǎn)生4 480 mL的NO2氣體和336 mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀況),在反應后的溶液中,加入足量的氫氧化鈉溶液,生成沉淀的質(zhì)量為()A.9.02 gB.8.51 gC.8.26 gD.7.04 g解析最終生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化銅,所以沉淀的質(zhì)量就是金屬的質(zhì)量加上金屬陽離子結(jié)合的OH-的質(zhì)量。與金屬陽離子結(jié)合的OH-的物質(zhì)的量等于金屬失去電子的物質(zhì)的量,根據(jù)得失電子守恒可知,金屬失去電子的物

20、質(zhì)的量為+2=0.23 mol,所以和金屬陽離子結(jié)合的OH-的物質(zhì)的量也是0.23 mol,質(zhì)量是3.91 g,則沉淀的質(zhì)量是8.51 g,B項正確。答案B利用所學非金屬及其化合物知識,聯(lián)系金屬及其化合物知識,結(jié)合實驗基本知識,通過對題中的文字、表格、框圖、圖像信息進行綜合分析,特別注意文字細節(jié)和圖像中關(guān)鍵點,解答化學工藝流程題、與物質(zhì)性質(zhì)相關(guān)的綜合實驗題以及化學反應原理綜合題。實踐探究例2019江蘇泰州一模,19(1)(2)二氧化氯(ClO2)和臭氧(O3)均具有強氧化性,可用于水處理。ClO2是一種易溶于水的黃綠色氣體,其體積分數(shù)超過10%時易引起爆炸;O3是一種微溶于水的藍色氣體,其體積

21、分數(shù)超過25%時容易引起爆炸。(1)以FeS2作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2,同時得到Fe2(SO4)3、Na2SO4,該反應的化學方程式為。(2)以過氧化氫作還原劑,在硫酸介質(zhì)中還原NaClO3制備ClO2,并用制得的ClO2處理含CN-的廢水。實驗室模擬該過程的實驗裝置(夾持裝置略)如圖所示。反應容器B應置于30 左右的水浴中,目的是。通入氮氣的目的除了有利于將ClO2排出,還有。ClO2處理含CN-廢水的離子方程式為。裝置D的作用是。解析(1)根據(jù)題意,FeS2、硫酸、NaClO3反應生成ClO2、Fe2(SO4)3、Na2SO4,根據(jù)原子守恒推出應該還有水生成,再根

22、據(jù)得失電子守恒配平反應方程式。(2)首先30 高于室溫,有加快反應速率的作用;其次加熱溫度沒有更高是為了防止H2O2受熱分解。根據(jù)題意,ClO2體積分數(shù)超過10%時易引起爆炸,所以通入氮氣有稀釋ClO2,防止其發(fā)生爆炸的作用。ClO2處理含CN-廢水,ClO2作氧化劑,將CN-氧化生成無毒的CO2與N2,而自身被還原成Cl-。NaOH溶液的作用是吸收多余的ClO2,防止污染空氣。答案(1)2FeS2+30NaClO3+14H2SO4 30ClO2+Fe2(SO4)3+15Na2SO4+14H2O(2)提高化學反應速率,同時防止H2O2受熱分解(或高于30 會導致H2O2分解,低于30 會導致反

23、應速率較低)稀釋ClO2,防止其發(fā)生爆炸2CN-+2ClO2 2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等氣體,防止污染大氣題目價值依據(jù)各類物質(zhì)及其反應的不同特征尋找充分的證據(jù),解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系,對復雜的化學問題情境中的關(guān)鍵要素進行分析以構(gòu)建相應的模型,選擇不同的模型綜合解釋或解決復雜的化學問題,指出所建模型的局限性,探尋模型優(yōu)化需要的證據(jù),體會證據(jù)推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)。創(chuàng)新思維從物質(zhì)成分角度理解物質(zhì)分離和提純實際生產(chǎn)所運用的礦物一般都是含有伴生礦,即含有其他礦產(chǎn)的礦藏。因此在工業(yè)中對于較有價值的伴生礦會加以開采分離,對于價值不高的伴生礦除雜即可,但不管何種情況,在工業(yè)流程分析中應充

24、分考慮礦物所含成分發(fā)生的變化,如氧化還原反應、復分解反應、水解反應,甚至由于礦物成分性質(zhì)的差異而發(fā)生部分氧化還原反應、部分水解反應。另外還需關(guān)注的是礦物的分離過程中常通過形成沉淀進行分離提純,常見的方法有形成硫化物沉淀、形成氫氧化物沉淀、形成較特殊的難溶性鹽(CaF2等),還有一種分離方法需要特別注意,是利用過飽和溶液結(jié)合沉淀溶解平衡使溶解度較大的溶質(zhì)沉淀析出。例(2017課標,27)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:回答下列問題:(1)步驟的主要反應為:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2C

25、rO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是,濾渣2的主要成分是及含硅雜質(zhì)。(3)步驟調(diào)濾液2的pH使之變(填“大”或“小”),原因是(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到(填標號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80 b.60 c.40 d.10 步驟的反應類型是。(5)某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2 kg,產(chǎn)率為。解題導引通過題干準確了解最終目的:由鉻鐵礦制重鉻酸鉀;熟悉流程,大致了解每一步的原理及操作;逐個解決后面的問題。解析由題中所給反應可知濾渣1為Fe2O3,濾液1中含有Al、Si,調(diào)節(jié)pH=7,則濾渣2中含Al(OH)3及含硅雜質(zhì),濾液2中含有Cr、Na+,此時調(diào)節(jié)pH促使平衡2Cr+2H+ Cr2+H2O正向移動,再加入KCl得到K2Cr2O7。(1)利用得失電子守恒法配平:2FeOCr2O3+4N