高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義專題四第三講非金屬及其化合物（一）

2025屆高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義（18）專題四元素及其化合物43非金屬及其化合物（一、碳硅鹵素及其重要化合物）（1課時(shí)，共3課時(shí)）【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1．構(gòu)建碳、硅、鹵素及其重要化合物性質(zhì)及用途的知識(shí)體系，形成知識(shí)立體網(wǎng)絡(luò)。2．加強(qiáng)這部分知識(shí)的綜合運(yùn)用，提升學(xué)生的綜合能力?！局攸c(diǎn)突破】碳、硅、鹵素及其重要化合物性質(zhì)這部分知識(shí)在流程圖題中的綜合運(yùn)用【真題再現(xiàn)】例1．（2016·江蘇16）以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如下：（1）氯化過程控制電石渣過量，在75℃左右進(jìn)行。氯化時(shí)存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應(yīng)，Ca(ClO)2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。①生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式為。②提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有（填序號(hào)）。A．適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2速率B．充分?jǐn)嚢铦{料C．加水使Ca(OH)2完全溶解（2）氯化過程中Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca(OH)2+6Cl2==Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,氯化完成后過濾。①濾渣的主要成分為（填化學(xué)式）。②濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]1∶5（填“＞”、“＜”或“=”）。（3）向?yàn)V液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100g?L1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是。解析：（1）①2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O②A項(xiàng)，適當(dāng)減緩Cl2通入速率可以使Cl2被Ca(OH)2充分吸收而反應(yīng)，可以提高Cl2的轉(zhuǎn)化率，正確；B項(xiàng)，充分?jǐn)嚢铦{料可以增大反應(yīng)物的接觸面積，使Cl2被Ca(OH)2充分吸收而反應(yīng)，可以提高Cl2的轉(zhuǎn)化率，正確；C項(xiàng)，加水使Ca(OH)2完全溶解，Ca(OH)2濃度降低，不利于吸收，錯(cuò)誤。（2）①CaCO3不溶于水，與Cl2不反應(yīng)，Ca(OH)2微溶，因此濾渣的主要成份為CaCO3、Ca(OH)2。②由于Cl2還能于Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2、CaCl2、H2O，因此濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]＜1∶5。（3）根據(jù)圖像可知氯酸鉀的溶解度受溫度影響最大，因此從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。答案：（1）①2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O②AB（2）①CaCO3、Ca(OH)2②＜（3）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶小結(jié)：無機(jī)工業(yè)流程題能夠以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景，體現(xiàn)能力立意的命題為指導(dǎo)思想，能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識(shí)及將已有知識(shí)靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中解決問題的能力，所以這類題成為近年來高考的必考題型。流程題的解題思路為：明確整個(gè)流程及每一部分的目的→仔細(xì)分析每步反應(yīng)發(fā)生的條件以及得到的產(chǎn)物的物理或化學(xué)性質(zhì)→結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問題思考→注意答題的模式與要點(diǎn)。解決本類題目的基本方法和步驟為：（1）從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。（2）然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段。（3）分析流程中的每一步驟。從以下幾個(gè)方面了解流程：①反應(yīng)物是什么；②發(fā)生了什么反應(yīng)；③該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)?！局苷稀?．碳、硅及其重要化合物硅元素的非金屬性不強(qiáng)，但其具有“親氧”特性，使硅元素在自然界中沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)，其主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。對(duì)于碳、硅兩元素，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面掌握：（1）理清知識(shí)主線eq\o(C,\s\up6(－4))H4←eq\o(C,\s\up6(0))→eq\o(C,\s\up6(＋2))O→eq\o(C,\s\up6(＋4))O2eq\o(Si,\s\up6(－4))H4←eq\o(Si,\s\up6(0))→eq\o(Si,\s\up6(＋4))O2(H2eq\o(Si,\s\up6(＋4))O3)（2）形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建2．鹵素及其重要化合物（1）理清知識(shí)主線HCeq\o(l,\s\up6(－1))→Ceq\o(l,\s\up6(0))2→HCleq\o(O,\s\up6(＋1))→Heq\o(Cl,\s\up6(＋3))O2→Heq\o(Cl,\s\up6(＋5))O3→Heq\o(Cl,\s\up6(＋7))O4（2）形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建例2．CO2的資源化對(duì)于構(gòu)建低碳社會(huì)具有重要意義。（1）在太陽能的作用下，缺鐵氧化物如[Fe0.9O]能分解CO2，其過程如圖1所示。過程①的化學(xué)方程式是____________________________________。在過程②中每產(chǎn)生1molO2，轉(zhuǎn)移電子________mol。（2）高溫電解CO2和H2O是一種制備清潔燃料的新技術(shù)，其原理如圖2所示。電極a上的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－=H2＋O2－和__________________。（3）利用CO2制備CH3OH的反應(yīng)如下：反應(yīng)a：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41.19kJ·mol－1反應(yīng)b：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.77kJ·mol－1反應(yīng)c：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3ΔH3＝________kJ·mol－1，反應(yīng)c的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝____________。（4）CO2是廉價(jià)的碳資源，將其甲烷化具有重要意義。其原理：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－412.5kJ·mol－1，其他條件不變，壓強(qiáng)對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性的影響如圖3所示。CH4的選擇性＝eq\f(CH4的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%，CO2甲烷化反應(yīng)選擇0.1MPa(1個(gè)大氣壓)而不選擇更高壓強(qiáng)的原因是_____________。解析：（1）根據(jù)圖1所示，過程①是Fe0.9O和CO2反應(yīng)生成Fe3O4和C，化學(xué)方程式是10Fe0.9O＋CO2eq\o(=,\s\up7(太陽能))3Fe3O4＋C；過程②中Fe3O4→O2，氧元素化合價(jià)由－2升高為0，每產(chǎn)生1molO2，轉(zhuǎn)移電子4mol。（2）根據(jù)圖2所示，電極a上H2O得電子生成H2，CO2得電子生成CO，電極反應(yīng)式是H2O＋2e－=H2＋O2－和CO2＋2e－=CO＋O2－。（3）反應(yīng)a：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41.19kJ·mol－1反應(yīng)b：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.77kJ·mol－1反應(yīng)c：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)a＋b得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝＋41.19kJ·mol－1－90.77kJ·mol－1＝－49.58kJ·mol－1，反應(yīng)c的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝eq\f(c(CH3OH)c(H2O),c(CO2)c3(H2))。（4）根據(jù)圖示，在0.1MPa時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會(huì)增大投資和能耗，CO2甲烷化反應(yīng)選擇0.1MPa(1個(gè)大氣壓)而不選擇更高壓強(qiáng)。答案：（1）10Fe0.9O＋CO2eq\o(=,\s\up7(太陽能))3Fe3O4＋C4（2）CO2＋2e－=CO＋O2－（3）－49.58eq\f(c(CH3OH)c(H2O),c(CO2)c3(H2))（4）在0.1MPa時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會(huì)增大投資和能耗小結(jié)：注重設(shè)計(jì)新的情境，提高學(xué)生分析問題、解決能力的能力。例如：結(jié)合題給信息，將氧化還原的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用。結(jié)合圖示信息，書寫電極反應(yīng)式時(shí)，應(yīng)用O2－來配電荷守恒。同時(shí)運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行ΔH的相關(guān)計(jì)算。同時(shí)對(duì)化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了綜合運(yùn)用與考查。將書本上的知識(shí)進(jìn)行升華與提高?！倔w系再構(gòu)】【隨堂反饋】基礎(chǔ)訓(xùn)練1．下列是部分礦物資源的利用及產(chǎn)品流程，有關(guān)說法不正確的是?A．粗銅電解精煉時(shí)，粗銅作陽極B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應(yīng)C．黃銅礦冶銅時(shí)，副產(chǎn)物SO2可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用作冶鐵的原料D．粗硅制高純硅時(shí)，提純四氯化硅可用多次分餾的方法2．下列有關(guān)從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)原理和裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿．用裝置甲灼燒碎海帶B．用裝置乙過濾海帶灰的浸泡液C．用裝置丙制備用于氧化浸泡液中I?的Cl2D．用裝置丁吸收氧化浸泡液中I?后的Cl2尾氣3．通過海水晾曬可以得到粗鹽，粗鹽除含有NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質(zhì)。以下是某興趣小組制備精鹽的實(shí)驗(yàn)方案，各步操作流程如圖。下列說法正確的是A．實(shí)驗(yàn)過程中①、⑤步驟的操作分別是溶解、過濾B．實(shí)驗(yàn)過程中步驟④的目的僅是除去溶液中的Ca2＋C．實(shí)驗(yàn)過程中步驟⑦中的蒸發(fā)所用到的儀器是酒精燈、玻璃棒、燒杯、鐵架臺(tái)（帶鐵圈）D．實(shí)驗(yàn)過程中②、④步驟互換，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不影響4．氯可形成多種含氧酸鹽，廣泛應(yīng)用于殺菌、消毒及化工領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室中利用下圖裝置（部分裝置省略）制備KClO3和NaClO，探究其氧化還原性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：（1）盛放MnO2粉末的儀器名稱是，a中的試劑為。（2）b中采用的加熱方式是，c中化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是，采用冰水浴冷卻的目的是。（3）d的作用是，可選用試劑（填標(biāo)號(hào)）。A．Na2SB．NaClC．Ca(OH)2D．H2SO4（4）反應(yīng)結(jié)束后，取出b中試管，經(jīng)冷卻結(jié)晶，，，干燥，得到KClO3晶體。（5）取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號(hào)和2號(hào)試管中，滴加中性KI溶液。1號(hào)試管溶液顏色不變。2號(hào)試管溶液變?yōu)樽厣?，加入CCl4振蕩，靜置后CCl4層顯色?？芍摋l件下KClO3的氧化能力NaClO（填“大于”或“小于”）。拓展訓(xùn)練5．（2022·南京三模）2022年2月，我國(guó)北京成功舉辦了第24屆冬季奧運(yùn)會(huì)。下列有關(guān)說法正確的是)A．速滑館“冰絲帶”使用二氧化碳制冷劑制冰，該制冰過程屬于化學(xué)變化B．火炬“飛揚(yáng)”使用H2作燃料，火焰呈黃色是因?yàn)樵趪娍诟駯盘幫坑锈淃}C．吉祥物“冰墩墩”外殼使用有機(jī)硅橡膠材料，該材料屬于硅酸鹽材料D．賽事服務(wù)用車使用氫燃料電池車代替普通燃油車，有利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”6．（2020·江蘇）CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。（1）CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液（CO2與KOH溶液反應(yīng)制得）中通入H2生成HCOO－，其離子方程式為________________________；其他條件不變，HCOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為HCOO－的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖1所示。反應(yīng)溫度在40～80℃范圍內(nèi)，HCOeq\o\al(－,3)催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升，其主要原因是________________________。（2）HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電極區(qū)間用允許K＋、H＋通過的半透膜隔開。①電池負(fù)極電極反應(yīng)式為______________________________；放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)A為______________（填化學(xué)式）。②圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為_________________________________。（3）HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。①HCOOD催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外，還生成____________（填化學(xué)式）。②研究發(fā)現(xiàn)：其他條件不變時(shí)，以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳，其具體優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________?！眷柟叹毩?xí)答案】1．B2．B 3．A4．（1）圓底燒瓶、飽和食鹽水（2）水浴加熱、Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O、避免生成NaClO3（3）吸收尾氣(Cl2)、AC（4）過濾、少量(冷)水洗滌（5）紫、小于5．D6．（1）HCOeq\o\al(－,3)＋H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))HCOO－＋H2O溫度升高反應(yīng)速率增大，催化劑的活性增強(qiáng)（2）①HCOO－＋2OH－－2e－=HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2SO4②2HCOOH＋2OH－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3)＋2H2O(或2HCOO－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3))（3）①HD②提高釋放氫氣的速率及純度【課后作業(yè)】1．如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是A．SiO2屬于兩性氧化物 B．盛放Na2CO3溶液的試劑瓶用玻璃塞C．硅膠吸水后可重復(fù)再生 D．圖中所示的轉(zhuǎn)化都是氧化還原反應(yīng)2．我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)，在鈣鈦礦活性層中引入稀土Eu3＋/Eu2＋離子對(duì)，通過循環(huán)反應(yīng)可消除零價(jià)鉛和零價(jià)碘缺陷，大幅提高鈣鈦礦電池的使用壽命，其原理如圖。下列說法正確的是A．Eu3＋/Eu2＋離子對(duì)在反應(yīng)過程中不斷損耗，需定時(shí)補(bǔ)充B．消除零價(jià)碘的過程中，Eu3＋/Eu2＋離子對(duì)發(fā)生還原反應(yīng)C．消除零價(jià)鉛的反應(yīng)為2Eu3＋＋Pb0=2Eu2＋＋Pb2＋D．整個(gè)過程實(shí)質(zhì)上將電子從I0轉(zhuǎn)移給Pb03．KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉栴}：（1）KIO3的化學(xué)名稱是__________。（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是_____。“濾液”中的溶質(zhì)主要是___?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式______。②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_______，其遷移方向是__________。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有（寫出一點(diǎn)）。4．元素鈰(Ce)是一種重要的稀土元素。（1）工業(yè)上用氟碳鈰礦（主要成分為CeFCO3）制備CeO2。焙燒過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。（2）已知CeCl3·7H2O在空氣中易被氧化成四價(jià)鈰，反應(yīng)如下：①CeCl3·7H2O(s)=CeCl3(s)＋7H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1②4CeCl3(s)＋O2(g)＋14H2O(g)=4Ce(OH)4(s)＋12HCl(g)ΔH2＝bkJ·mol－1③Ce(OH)4(s)=CeO2(s)＋2H2O(g)ΔH3＝ckJ·mol－1則4CeCl3·7H2O(s)＋O2(g)=4CeO2(s)＋12HCl(g)＋22H2O(g)ΔH＝________。（3）CeO2是汽車尾氣凈化催化劑中最重要的助劑，工作原理如圖1所示。寫出過程①發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________。（4）已知Ce(OH)4極易分解，用如圖2所示裝置電解CeCl3溶液在陰極區(qū)制得CeO2。電解過程中反應(yīng)體系的pH隨時(shí)間t的變化曲線如圖3所示。①電解進(jìn)行1h內(nèi)溶液的pH迅速下降，可能原因是______________________。②請(qǐng)解釋生成CeO2的原理：_____________________________。（5）常溫下，當(dāng)溶液中某離子濃度≤1.0×10－5mol·L－1時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全。用Na2C2O4溶液對(duì)電解后的廢液處理得到Ce2(C2O4)3固體，則應(yīng)保持溶液中c(C2Oeq\o\al(2－,4))約為________。（已知25℃時(shí)，Ksp[Ce2(C2O4)3]＝1.0×10－25）5．（2022·江蘇學(xué)科基地二聯(lián)）某化學(xué)興趣小組同學(xué)展開對(duì)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)的研究。實(shí)驗(yàn)室制取亞氯酸鈉的裝置如圖所示：已知：ClO2濃度過高時(shí)易發(fā)生分解。（1）裝置A中工業(yè)上常用H2C2O4代替Na2SO3來制備ClO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3＋H2C2O4=Na2CO3＋CO2↑＋2ClO2↑＋H2O，相比較而言，用H2C2O4制備ClO2，其優(yōu)點(diǎn)為__________________________________。（2）裝置C用于制備亞氯酸鈉(NaClO2)，裝置C中發(fā)生的離子方程式為__________。裝置C中反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在不改變反應(yīng)物濃度和體積及攪拌速率的條件下，為了防止溫度過高，實(shí)驗(yàn)中可采取的措施：緩慢滴加濃硫酸、________________。（3）設(shè)計(jì)驗(yàn)證裝置C中生成的NaClO2(混有少量H2O2)具有氧化性的實(shí)驗(yàn)方案：取反應(yīng)后裝置C中的溶液，調(diào)節(jié)溶液呈中性，_____________________________。（已知：酸性條件下，NaClO2將I－氧化為I2。實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑：MnO2、稀硫酸溶液、淀粉碘化鉀溶液）。（4）測(cè)定實(shí)驗(yàn)所得亞氯酸鈉樣品中的NaClO2含量(雜質(zhì)不參與反應(yīng))的方法如下：準(zhǔn)確稱取4.500g亞氯酸鈉樣品，加入1.00mol·L－1稀硫酸至完全溶解，配制成100.00mL溶液，取出10.00mL溶