2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第四章第10課時高考題中常涉及的重要非金屬物質(zhì)性質(zhì)探究教案魯科版

PAGE11-第10課時高考題中常涉及的重要非金屬物質(zhì)性質(zhì)探究[課型標(biāo)簽:拓展課提能課]拓展一重要的非金屬氫化物1.H2S(通過對比HCl駕馭)(1)HCl、H2S的制取方法HClH2S反應(yīng)原理利用食鹽和濃硫酸在不加熱或略微加熱的條件下,進(jìn)行反應(yīng):NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑用硫化亞鐵跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng):FeS+2HClFeCl2+H2S↑,FeS+H2SO4(稀)FeSO4+H2S↑反應(yīng)裝置固體+液體氣體固體+液體氣體收集方法向上排空氣法向上排空氣法尾氣處理用水或堿溶液汲取用堿溶液汲取(2)HCl、H2S的性質(zhì)比較HClH2S酸堿性水溶液顯強酸性,與堿反應(yīng)生成鹽和水,如NaOH+HClNaCl+H2O水溶液顯弱酸性,與堿反應(yīng)生成鹽和水,如2NaOH+H2SNa2S+2H2O氧化性與活潑金屬反應(yīng),表現(xiàn)氧化性,如Fe+2HClFeCl2+H2↑與較活潑金屬反應(yīng),表現(xiàn)氧化性還原性與強氧化劑(如MnO2、KClO3等)反應(yīng):MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O與較強的氧化劑(如O2、Cl2、SO2等)反應(yīng):H2S+Cl2S↓+2HCl,2H2S+SO23S↓+2H2O與AgNO3溶液反應(yīng)與AgNO3溶液反應(yīng)生成白色沉淀:AgNO3+HClAgCl↓+HNO3與AgNO3溶液反應(yīng)生成黑色沉淀:2AgNO3+H2SAg2S↓+2HNO32.過氧化氫(1)結(jié)構(gòu)化學(xué)式:H2O2;電子式:;結(jié)構(gòu)式:H—O—O—H,H、O原子個數(shù)比為1∶1,H2O2是既含極性鍵,又含非極性鍵的共價化合物。(2)化學(xué)性質(zhì)①不穩(wěn)定性:2H2O22H2O+O2↑。②還原性:遇強氧化劑時,顯還原性,如:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。③氧化性:遇較強還原劑時,顯氧化性,如H2O2+2HII2+2H2O。3.砷的氫化物(AsH3)(1)物理性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,AsH3是一種無色劇毒氣體,密度高于空氣,可溶于水及多種有機溶劑的氣體。(2)化學(xué)性質(zhì)①不穩(wěn)定性:砷化氫相當(dāng)不穩(wěn)定,加熱到300℃以上發(fā)生分解:2AsH32As+3H2;②強還原性2AsH3+3O2As2O3+3H2O(氧氣足量),4AsH3+3O24As+6H2O(氧氣不足)。(3)制取砷化氫一般由As與Zn合成Zn3As2,然后再與H2SO4反應(yīng)生成ZnSO4和AsH3,再經(jīng)幾步純化、液化而得到。4.氮的一種重要氫化物:肼(N2H4)(1)結(jié)構(gòu)①電子式:②結(jié)構(gòu)式:③球棍模型:(2)物理性質(zhì)肼又稱聯(lián)氨,是一種無色發(fā)煙的、具有腐蝕性和強還原性的無色油狀液體。有刺激性氣味,劇毒,易溶于水、醇等極性溶劑中。(3)化學(xué)性質(zhì)①還原性:肼是強還原劑,能夠被氧氣氧化,并放出大量熱;在堿性溶液中能將銀、鎳等金屬離子還原成金屬。②水溶液具有堿性:N2H4+H2ON2+OH-。(4)制取:試驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備。(5)用途:肼是一種良好的火箭燃料,與適當(dāng)?shù)难趸瘎﹨f(xié)作,可組成比沖最高的可貯存液體推動劑。題型一雙氧水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[典例1]過氧化氫(H2O2)是一種無色黏稠液體,它的水溶液俗稱雙氧水,呈弱酸性,醫(yī)療上用作外科消毒劑。(1)H2O2的電子式為。

(2)H2O2是一種二元弱酸,請寫出它的其次步電離方程式:,

向H2O2溶液中加入過量Ba(OH)2溶液,反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)將H2O2溶液加入酸性FeCl2溶液中,溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色,寫出該反應(yīng)的離子方程式:

。

(4)某廠工業(yè)廢水中含有肯定量氯氣,為了除去氯氣,常加入H2O2作脫氯劑,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(5)為探究H2O2是否能夠氧化指示劑,某學(xué)生向3mL30%H2O2溶液中滴入2滴品紅指示劑,充分振蕩并放置約3min,溶液紅色無明顯變更。再加入少量0.5mol·L-1NaOH溶液后,可看到溶液中產(chǎn)生很多小氣泡,且溶液紅色快速褪去。該現(xiàn)象表明H2O2自身(填“能”或“不能”)氧化指示劑,產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為。

解析:雙氧水是一種既含有極性鍵,又含有非極性鍵的極性分子,它在水溶液中顯弱酸性。因它是二元弱酸,可發(fā)生以下電離:H2O2H++H、HH++,雙氧水中的氧元素顯-1價,既可升到0價,又可降到-2價,故它同時具有氧化性和還原性,雙氧水能使淺綠色的Fe2+的溶液變成棕黃色,說明生成了Fe3+,則雙氧水被還原生成水;在與氯氣反應(yīng)時,其氧化性不如Cl2的強,故被氧化生成O2。在品紅指示劑中加雙氧水,指示劑不變色,說明雙氧水的氧化性弱,但加入NaOH后,指示劑褪色,說明在堿性條件下雙氧水的氧化性增加,且此時有氣泡放出,雙氧水在堿性條件下發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。答案:(1)(2)HH++Ba(OH)2+H2O2BaO2+2H2O(3)2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O(4)Cl2+H2O22HCl+O2(5)不能2H2O22H2O+O2↑[對點精練1]雙氧水(H2O2)是一種極弱的電解質(zhì),也是一種“綠色氧化劑”,請回答下列問題:(1)向含有酚酞的NaOH溶液中滴加雙氧水,溶液由紅色褪至無色,主要緣由是雙氧水的性。

(2)將雙氧水加入經(jīng)酸化的高錳酸鉀溶液中,溶液的紫紅色褪去,此時雙氧水表現(xiàn)出性。

(3)久置的油畫,白色部位(PbSO4)常會變黑(PbS),用雙氧水揩擦后又復(fù)原原貌,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)過氧化氫(H2O2)常被稱為“綠色氧化劑”,它和水都是極弱的電解質(zhì),但它比水易電離。水電離生成H3O+和OH-叫做水的自偶電離。同水一樣,過氧化氫也有極弱的自偶電離,其自偶電離的電離方程式為

。

答案:(1)漂白(強氧化)(2)還原(3)PbS+4H2O2PbSO4+4H2O(4)H2O2+H2O2H3+H題型二肼及其水合物[典例2](2024·全國Ⅱ卷節(jié)選)聯(lián)氨(又稱肼,N2H4,無色液體)是一種應(yīng)用廣泛的化工原料,可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}:(1)聯(lián)氨分子的電子式為,其中氮的化合價為。

(2)試驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨,反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方式與氨相像。聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為。(已知:N2H4+H+N2的K=8.7×107;KW=1.0×10-14)。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為。

(4)聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液,視察到的現(xiàn)象是。

聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧,防止鍋爐被腐蝕。理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2kg;與運用Na2SO3處理水中溶解的O2相比,聯(lián)氨的優(yōu)點是

。

解析:(1)聯(lián)氨(N2H4)的電子式為,非金屬性N>H,在N2H4中氮顯-2價,氫顯+1價。(2)由NaClO與NH3反應(yīng)制備N2H4時,N的化合價由-3價變?yōu)?2價,由得失電子守恒及元素守恒得出反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO+2NH3N2H4+NaCl+H2O。(3)因聯(lián)氨為二元弱堿且其在水中的電離方式與氨相像,即N2H4·H2ON2+OH-,則K1=c(OH-)·c(N2),又由已知信息知,K==8.7×107,KW=1.0×10-14,所以=KW,解得K1=8.7×10-7,即聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為8.7×10-7。因聯(lián)氨為二元弱堿且與硫酸形成的酸式鹽中的陰離子為HS,故其與硫酸形成的酸式鹽化學(xué)式為N2H6(HSO4)2。(4)聯(lián)氨有還原性,AgBr有弱的氧化性,故兩者反應(yīng)時會發(fā)生氧化還原反應(yīng):N2H4+4AgBr4Ag+N2↑+4HBr,所以向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液,視察到的現(xiàn)象是固體漸漸變成黑色,并有氣泡產(chǎn)生。聯(lián)氨與O2反應(yīng)時,由電荷守恒及元素守恒知,其反應(yīng)方程式為N2H4+O2N2+2H2O,1kg聯(lián)氨的物質(zhì)的量為×1000mol,由反應(yīng)關(guān)系式知,×1000molN2H4可消耗O2×1000mol即1kg,Na2SO3處理水中溶解的O2時,反應(yīng)方程式為2Na2SO3+O22Na2SO4,同樣消耗1kgO2,約需Na2SO37.9kg,所以,與運用Na2SO3處理水中溶解的O2相比,聯(lián)氨的優(yōu)點是所消耗N2H4少,不會產(chǎn)生其他雜質(zhì),而Na2SO3會產(chǎn)生Na2SO4。答案:(1)-2(2)2NH3+NaClON2H4+NaCl+H2O(3)8.7×10-7N2H6(HSO4)2(4)固體漸漸變黑,并有氣泡產(chǎn)生1N2H4的用量少,不產(chǎn)生其他雜質(zhì)(還原產(chǎn)物為N2和H2O,而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4)[對點精練2]一種肼燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是(B)A.a極為電池的正極B.電路中每轉(zhuǎn)移6.02×1023個電子,則有1molNa+穿過膜向正極移動C.b極的電極反應(yīng)式為H2O2+2e-2OH-D.用該電池電解飽和食鹽水,當(dāng)陽極生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2時,消耗肼0.1mol解析:在肼燃料電池中,肼被氧化發(fā)生氧化反應(yīng),對應(yīng)的電極為負(fù)極,故A錯誤;每個Na+帶一個單位正電荷,故電路中每轉(zhuǎn)移6.02×1023個電子,則有1molNa+穿過膜向正極移動,故B正確;b極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2O2+2e-+2H+2H2O,故C錯誤;用該電池電解飽和食鹽水,當(dāng)陽極生成2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2時,氯氣的物質(zhì)的量是0.1mol,轉(zhuǎn)移電子為0.2mol,原電池中每個肼分子被氧化轉(zhuǎn)移4個電子,則消耗肼0.05mol,故D錯誤。拓展二重要的無機含氧酸及其鹽1.兩大含氧酸的工業(yè)制取(一)工業(yè)制硝酸——氨氧化法(1)催化氧化設(shè)備:氧化爐反應(yīng):4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O22NO2(2)NO2的汲取設(shè)備:汲取塔反應(yīng):3NO2+H2O2HNO3+NO說明:工業(yè)制硝酸過程中,由于有循環(huán)氧化汲取作用,故理論上1molNH3可制得1molHNO3。(二)工業(yè)制硫酸——接觸法(1)造氣①設(shè)備:沸騰爐②原理:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)接觸氧化①設(shè)備:接觸室②原理:2SO2+O22SO3(3)三氧化硫的汲?、僭O(shè)備:汲取塔②原理:SO3+H2OH2SO4(4)工業(yè)處理:①爐氣要凈化,以防催化劑中毒。②常壓下(400～500℃)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,反應(yīng)沒必要采納高壓操作。③為了防止形成酸霧,提高汲取率,汲取SO3時不用水而用98.3%的濃H2SO4。2.氯的重要含氧酸及其對應(yīng)的鹽(1)含氧酸①氯的含氧酸的種類氯的含氧酸有:HClO(次氯酸)、HClO2(亞氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸)。②氯的含氧酸的性質(zhì)酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO氧化性:HClO>HClO2>HClO3>HClO4(2)氯的含氧酸鹽①NaClO2(亞氯酸鈉)性質(zhì):黃綠色液體,呈堿性,是一種強氧化劑,遇酸放出ClO2氣體。用途:是一種高效氧化劑、漂白劑。主要用于棉紡、亞麻、紙漿漂白、食品消毒、水處理、殺菌滅藻和魚藥制造。②氯酸鉀(KClO3)性質(zhì):是一種白色晶體,有毒,在冷水中溶解度較小,易溶于熱水,是強氧化劑。用途:可用作制造炸藥,也可用來制造火柴、煙火。3.硫的重要含氧酸及其對應(yīng)的鹽(1)硫的含氧酸正酸系列:次硫酸H2SO2、亞硫酸H2SO3、硫酸H2SO4過酸系列:過硫酸H2SO5、過二硫酸H2S2O8焦酸系列:焦亞硫酸H2S2O5、焦硫酸H2S2O7硫代硫酸系列:硫代亞硫酸H2S2O2、硫代硫酸H2S2O3連酸系列:連二亞硫酸H2S2O4、連多硫酸H2SxO6(x=2～6)(2)常見硫的含氧酸鹽①硫代硫酸鈉硫代硫酸鈉,又名大蘇打、海波。它是常見的硫代硫酸鹽,無色、透亮的結(jié)晶或結(jié)晶性細(xì)粒,無臭、味咸。硫代硫酸鈉易溶于水,遇強酸反應(yīng)產(chǎn)生硫和二氧化硫。在干燥空氣中有風(fēng)化性,在濕空氣中有潮解性;水溶液顯微弱的堿性。②連二亞硫酸鈉連二亞硫酸鈉屬于一級遇濕易燃物品,又名低亞硫酸鈉。有含結(jié)晶水(Na2S2O4·2H2O)和不含結(jié)晶水(Na2S2O4)兩種。前者為白色細(xì)粒結(jié)晶,后者為淡黃色粉末。受熱時分解,能溶于冷水,在熱水中分解,不溶于乙醇。其水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定,有極強的還原性,屬于強還原劑。4.磷的含氧酸(1)亞磷酸(H3PO3)性質(zhì)和結(jié)構(gòu):純凈的亞磷酸是一種無色固體,在水中有較大溶解度;亞磷酸是一種中強二元酸,它的電離常數(shù)是K1=1.6×10-2,K2=7×10-7。其電子式和結(jié)構(gòu)式分別是:(2)次磷酸(H3PO2)性質(zhì)和結(jié)構(gòu):次磷酸是一種無色的晶體,熔點26.5℃,易溶解,它是中強酸,又是一元酸,并依下式電離:H3PO2H++H2P,其電子式和結(jié)構(gòu)式分別是。題型一兩大強酸的工業(yè)制取[典例1]某化學(xué)課外小組模擬工業(yè)生產(chǎn)制取HNO3,設(shè)計如圖所示裝置,其中a為一個可持續(xù)鼓入空氣的橡皮球。請回答下列問題:(1)寫出裝置A中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

檢查裝置A的氣密性:先將A中導(dǎo)管下端浸入水中,再。

(2)已知1molNO2與液態(tài)水反應(yīng)生成HNO3溶液和NO氣體放出熱量45.5kJ,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:,

該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng),欲要提高NO2的轉(zhuǎn)化率,可實行的措施是。

A.上升溫度 B.降低溫度C.增大壓強 D.減小壓強(3)試驗結(jié)束后,關(guān)閉止水夾b、c,將裝置D浸入冰水中,現(xiàn)象是。

(4)裝置C中濃H2SO4的作用是。

(5)請你幫助該化學(xué)小組設(shè)計試驗室制取NH3的另一方案:

(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)。解析:(1)裝置A為試驗室制氨氣的試驗裝置,該裝置中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;檢查A裝置的氣密性:先將A中導(dǎo)管下端浸入水中,再用雙手緊握大試管底部,若導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生,雙手離開,導(dǎo)管產(chǎn)生一段水柱,說明裝置A不漏氣。(2)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-136.5kJ·mol-1,因反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以降低溫度平衡右移,NO2的轉(zhuǎn)化率提高;反應(yīng)前后氣體體積減小,所以增大壓強平衡右移,NO2轉(zhuǎn)化率提高,故選B、C。(3)2NO2(紅棕色)N2O4(無色)ΔH<0,將裝置D浸入冰水中,溫度降低,平衡右移,混合氣體顏色變淺。(4)濃硫酸具有吸水性,可以干燥與之不反應(yīng)的氣體,同時汲取過量的氨氣。(5)利用濃氨水分解制取氨氣,或把濃氨水滴入固體NaOH,發(fā)生的反應(yīng)為NH3·H2ONH3↑+H2O。答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O用雙手緊握大試管底部,若導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生,雙手離開,導(dǎo)管產(chǎn)生一段水柱,說明裝置A不漏氣(2)3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-136.5kJ·mol-1BC(3)混合氣體顏色變淺(4)干燥氣體、汲取多余的氨氣(5)NH3·H2ONH3↑+H2O[對點精練1]在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中,為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化,且能充分利用熱能,采納了中間有熱交換器的接觸室(如圖)。下列說法錯誤的是(B)A.a、b兩處的混合氣體成分含量相同,溫度不同B.c、d兩處的混合氣體成分含量相同,溫度不同C.熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體,冷卻反應(yīng)后的氣體D.c處氣體經(jīng)熱交換后再次催化氧化的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率解析:依據(jù)裝置圖可知,從a進(jìn)入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣,經(jīng)過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體,成分與a處相同,故A正確;從c處出來的氣體是SO2、O2在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的含有SO3及未反應(yīng)的SO2、O2等氣體,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)經(jīng)過熱交換器后被冷卻,SO3變?yōu)橐簯B(tài),故兩者含有的氣體的成分不相同,故B錯誤;熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體,同時冷卻反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,為SO3的汲取創(chuàng)建條件,故C正確;c處氣體經(jīng)過熱交換器后再次被催化氧化,目的就是使未反應(yīng)的SO2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生SO3,從而可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率,故D正確。題型二重要的非金屬含氧酸及其對應(yīng)鹽[典例2](海南卷)硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及鞣革還原劑。它受熱、遇酸易分解。工業(yè)上可用反應(yīng):2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2制得。試驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。回答下列問題:(1)b中反應(yīng)的離子方程式為;

c中試劑為。

(2)反應(yīng)起先后,c中先有渾濁產(chǎn)生,后又變澄清;此渾濁物是。

(3)d中的試劑為。

(4)試驗中要限制SO2生成速率,可以實行的措施有

(寫出兩條)。(5)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量,試驗中通入的SO2不能過量,緣由是。

解析:(1)b用來制備SO2,試驗室常用亞硫酸鈉(或亞硫酸氫鈉)和硫酸反應(yīng)生成SO2、Na2SO4和水,離子方程式為S+2H+SO2↑+H2O或HS+H+SO2↑+H2O;依據(jù)制取Na2S2O3的方程式,可知c中試劑為硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液。(2)因為SO2具有氧化性,溶液中存在S2-,所以兩者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成單質(zhì)S。(3)d裝置的作用是汲取二氧化硫和硫化氫等酸性氣體,故d中的試劑為NaOH溶液。(4)溶液中的反應(yīng)