2020版高考一轮复习化学通用版学案：第四章第10课时　归纳拓展——非金属的氢化物和含氧酸

第10课时　归纳拓展——非金属的氢化物和含氧酸

高考“源于教材而又高于教材”，在元素化合物部分表现最为突出，如2016全国卷ⅡT26考查陌生氢化物(N2H4)、2015全国卷ⅠT26考查陌生含氧酸(草酸)。怎样才能使考生遇“新”而不慌。本课时在不偏离考纲的基础上，适当地拓宽一些教材外的非金属氢化物和含氧酸，旨在让考生达到学一物通一类，提高考生的迁移运用能力。

拓展一　重要的非金属氢化物

(1)分子结构

联氨又称为肼，其电子式为 ，结构式为。

(2)化学性质

①弱碱性：

联氨是一种二元弱碱，其电离方程式为

N2H4＋H2ON2H＋OH－、

N2H＋H2ON2H＋OH－。

②具有较强的还原性，能被X2(X代表Cl、Br、I)、H2O2、AgNO3等氧化。

肼与Cl2反应的化学方程式：

2Cl2＋N2H4===N2＋4HCl；

肼与H2O2反应的化学方程式：

N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O；

肼被AgNO3氧化的离子方程式：

N2H4＋4Ag＋===4Ag＋N2＋4H＋。

(3)制备

联氨可用NaClO溶液氧化过量的NH3制取，离子方程式为2NH3＋ClO－===N2H4＋Cl－＋H2O。

(4)用途

作还原剂、作喷气式发动机和火箭的燃料等。

(1)分子结构

PH3的电子式为，结构式为，与NH3的结构类似，呈三角锥形。

(2)化学性质

①与酸的反应：

PH3与HI反应的化学方程式：PH3＋HI===PH4I。

②较强的还原性：

PH3能被某些金属盐(如Cu2＋、Ag＋等)氧化得到金属单质，如PH3与CuSO4溶液反应的化学方程式为

4CuSO4＋PH3＋4H2O===H3PO4＋4Cu＋4H2SO4。

③在一定温度下，PH3能与O2反应生成H3PO4：

反应的化学方程式为PH3＋2O2△,H3PO4。

(3)制备原理

①磷化钙水解：Ca3P2＋6H2O===3Ca(OH)2＋2PH3↑。

②PH4I与碱反应：

PH4I＋NaOH===NaI＋H2O＋PH3↑。

③单质磷溶于碱：

P4＋3NaOH＋3H2O===3NaH2PO2＋PH3↑。

(1)分子结构

砷化氢(AsH3)又称胂，其电子式为 。

(2)化学性质

①不稳定性：

在缺氧的条件下，胂受热分解为单质，反应的化学方程式为2AsH32As＋3H2。

②还原性：

AsH3具有较强的还原性，能被酸性KMnO4、K2Cr2O7、AgNO3溶液等氧化，其中胂还原AgNO3溶液就是古代试砷法：

2AsH3＋12AgNO3＋3H2O===As2O3＋12HNO3＋12Ag↓。

③室温下，在空气中能自燃，反应方程式为2AsH3＋3O2===As2O3＋3H2O。

(3)制备

①金属砷化物水解：Na3As＋3H2O===3NaOH＋AsH3↑。

②用强还原剂还原砷的氧化物：

As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3＋6ZnSO4＋3H2O。

[对点训练]

1．在氢硫酸中通入或加入下列物质：①O2、②Cl2、③SO2、④CuSO4溶液，能使溶液pH降低的是(　　)

A．①③　　　　　　　　　 B．②④

C．②③④  D．①

解析：选B　向氢硫酸中通入或加入四种物质，发生的反应分别为：

①2H2S＋O2===2S↓＋2H2O　溶液pH升高；

②Cl2＋H2S===S↓＋2HCl　溶液pH降低；

③SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O　溶液pH升高；

④H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4　溶液pH降低。

2．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题，下列关于硫化氢的说法错误的是(　　)

A．H2S是一种弱电解质

B．可用石灰乳吸收H2S气体

C．根据如图可知FeCl3、CuCl2均能氧化H2S

D．H2S在空气中燃烧可以生成SO2

解析：选C　H2S在溶液中不能完全电离，是一种弱电解质，A正确；硫化氢具有酸性，可与石灰乳反应，可用石灰乳吸收H2S气体，B正确；根据题图可知FeCl3能氧化H2S，CuCl2与H2S反应生成CuS，没有发生氧化还原反应，C错误；H2S具有还原性，在空气中完全燃烧可以生成SO2，如氧气不足，可生成S，D正确。

3．联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：

(1)联氨分子的电子式为__________________，其中氮元素的化合价为________。

(2)联氨是二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨与硫酸反应形成酸式盐的化学式为________________________________________________________________________。

(3)联氨是一种常用的还原剂，向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是____________，联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，反应的化学方程式为__________________________________________。

解析：(1)联氨是共价化合物，其电子式为；根据化合物中各元素化合价代数和为零的原则可知氮元素的化合价为－2。(2)联氨是二元弱碱，与H2SO4反应生成酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。(3)联氨是一种还原剂，能将AgBr中的Ag＋还原为Ag，自身被氧化为N2，则向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，可观察到固体逐渐变黑，并有气泡产生。联氨与O2发生的反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。

答案：(1) 　－2　(2)N2H6(HSO4)2

(3)固体逐渐变黑，并有气泡产生

N2H4＋O2===N2＋2H2O

拓展二　重要的非金属含氧酸

(1)分子结构

草酸是二元酸，其电离常数为Ka1＝5.9×10－2、Ka2＝6.4×10－5，其键线式为。

(2)化学性质

①具有酸的通性，能与碱发生中和反应，能使指示剂变色，能与碳酸盐反应放出CO2。

如：与Na2CO3反应的化学方程式：Na2CO3＋H2C2O4===Na2C2O4＋H2O＋CO2↑。

②较强的还原性：

草酸具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化成CO2和水，可以使酸性KMnO4溶液褪色，反应的离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

该反应在定量分析中被用作测定KMnO4浓度的方法，草酸还可以被NaClO溶液氧化，反应的离子方程式为H2C2O4＋ClO－===Cl－＋2CO2↑＋H2O。

③不稳定性：

草酸在189.5 ℃或遇浓H2SO4会分解生成CO2、CO和H2O，反应的化学方程式为H2C2O4

CO↑＋CO2↑＋H2O。实验室里可以利用此反应制取CO气体。

(1)化学性质

①不稳定性：

亚硝酸仅存在于稀的水溶液中，不稳定，易分解成NO2和NO。

②弱酸性：

HNO2是一种一元弱酸，能与碱发生中和反应，与NaOH溶液反应的化学方程式为HNO2＋NaOH===NaNO2＋H2O。

③强氧化性：

HNO2具有氧化性，能氧化I－、Fe2＋等还原性物质，反应的离子方程式分别为

4HNO2＋2I－===I2＋2NO↑＋2NO＋2H2O，

Fe2＋＋2HNO2===Fe3＋＋NO↑＋NO＋H2O。

(2)制备

①将NO2和NO混合物溶解在接近零度的水中，即生成亚硝酸的水溶液，反应的化学方程式为NO2＋NO＋H2O===2HNO2。

②亚硝酸盐溶液中加入酸，可得到亚硝酸溶液：

NaNO2＋HCl===HNO2＋NaCl。

(1)磷酸

磷酸易溶于水、难挥发，属于三元非氧化性中强酸(可当作弱酸对待)，具有酸的通性。

①电离方程式

H3PO4H＋＋H2PO；

H2POH＋＋HPO；

HPOH＋＋PO。

②与碱反应(写出反应方程式)

生成磷酸二氢盐：NaOH＋H3PO4===NaH2PO4＋H2O；

生成磷酸一氢盐：2NaOH＋H3PO4===Na2HPO4＋2H2O；

生成磷酸盐：3NaOH＋H3PO4===Na3PO4＋3H2O。

(2)次磷酸(H3PO2)

次磷酸是一种无色的晶体，熔点26.5 ℃，易溶解，它是中强酸，又是一元酸，并依下式电离：H3PO2H＋＋H2PO。次磷酸是一元酸的原因是结构中有两个氢原子直接与磷原子相连，不能电离，其电子式和结构式分别是：

次磷酸和它的盐都有较强的还原性，次磷酸盐一般易溶于水，其中碱土金属次磷酸盐的溶解度较小。

4．砷的含氧酸——亚砷酸(H3AsO3)、砷酸(H3AsO4)

(1)亚砷酸(H3AsO3)

①两性氢氧化物：

H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O；

H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O。

②还原性：

亚砷酸被I2氧化的离子方程式为

H3AsO3＋I2＋5OH－===AsO＋2I－＋4H2O。

(2)砷酸(H3AsO4)

①H3AsO4是三元弱酸，能与碱(如NaOH)发生中和反应：H3AsO4＋3NaOH===Na3AsO4＋3H2O。

②氧化性：

在酸性介质中，砷酸能将I－氧化成I2，反应方程式为

H3AsO4＋2HI===H3AsO3＋I2＋H2O。

[对点训练]

1．次磷酸(H3PO2)是一元中强酸，具有较强还原性。下列有关说法正确的是(　　)

A．次磷酸的电离方程式为H3PO2===H＋＋H2PO

B．NaH2PO2是次磷酸的正盐，其水溶液呈中性

C．白磷与氢氧化钠溶液反应可得次磷酸盐，反应的化学方程式为P4＋9NaOH===3Na3PO2＋PH3↑＋3H2O

D．利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，1 mol H3PO2最多还原4 mol Ag＋

解析：选D　中强酸的电离方程式应用可逆号，则次磷酸的电离方程式为H3PO2H＋＋H2PO，故A错误；NaH2PO2属于强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，故B错误；白磷(P4)与NaOH溶液反应生成PH3和NaH2PO2，反应的化学方程式为P4＋3NaOH＋3H2O===3NaH2PO2＋PH3↑，故C错误；次磷酸(H3PO2)中O为－2价，H为＋1价，则P为＋1价，其氧化产物为H3PO4，磷酸中P的化合价为＋5价，故1 mol H3PO2最多还原4 mol Ag＋，故D正确。

2．查资料得：HNO2是一种弱酸且不稳定，易分解生成NO和NO2；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋，AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题：

(1)下列方法中，不能用来区分NaNO2和NaCl的是______(填字母)。

A．测定这两种溶液的pH

B．分别在两种溶液中滴加甲基橙

C．在酸性条件下加入KI­淀粉溶液来区别

D．用AgNO3和HNO3两种试剂来区别

(2)人体正常的血红蛋白含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐(如NaNO2)，则导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋而中毒，服用维生素C可解毒，下列叙述不正确的是______(填字母)。

A．亚硝酸盐被还原

B．维生素C是还原剂

C．维生素C将Fe3＋还原为Fe2＋

D．亚硝酸盐是还原剂

(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4，若用反应所得的酸性溶液，将Fe2＋转化为Fe3＋，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是________(填字母)。

A．Cl2　　　　　　　　　 B．Fe

C．H2O2  D．HNO3

(4)某同学把酸性高锰酸钾溶液滴入NaNO2溶液中，观察到紫色褪去，同时生成NO和Mn2＋，请写出反应的离子方程式： ___________________________________________。

(5)已知FeSO4在一定条件下可转变为高铁酸钾(K2FeO4)，高铁酸钾是一种新型、高效的绿色水处理剂，在水中发生反应生成氢氧化铁胶体，高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是________________________________________________________________________。

解析：(1)NaNO2是强碱弱酸盐其水溶液呈碱性，NaCl是强酸强碱盐其水溶液呈中性，相同物质的量浓度的两种溶液的pH不同，所以可以用测定这两种溶液的pH鉴别，A项不符合题意；甲基橙的变色范围是3.1～4.4，所以NaNO2和NaCl溶液加入甲基橙后溶液都呈黄色，现象相同，所以不能用甲基橙鉴别，B项符合题意；在酸性条件下，NaNO2和I－反应方程式为2NO＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I2＋2H2O，碘遇淀粉变蓝色，Cl－和I－不反应，现象不同，所以可以用酸性条件下的KI­淀粉溶液来区别，C项不符合题意；在H＋条件下，NO不与Ag＋反应，Cl－和Ag＋反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，现象不同，所以可以用AgNO3和HNO3两种试剂来区别，D项不符合题意。(2)服用维生素C可以解毒，说明在维生素C作用下Fe3＋又转化为Fe2＋，Fe元素化合价降低，被还原，则维生素具有还原性，而亚硝酸盐会导致Fe2＋转化为Fe3＋，说明亚硝酸盐具有氧化性，在反应中为氧化剂，维生素C是还原剂。(3)由于Cl2、HNO3都能氧化Fe2＋，但能引入新的杂质，铁不能氧化Fe2＋，H2O2的还原产物是H2O，不引入杂质，所以最佳试剂为H2O2。(4)酸性高锰酸钾溶液滴入到NaNO2溶液中，观察到紫色褪色，同时生成NO和Mn2＋，反应的离子方程式为6H＋＋5NO＋2MnO===5NO＋2Mn2＋＋3H2O。(5)高铁酸钾(K2FeO4)中Fe的化合价是＋6价，具有强氧化性，能杀菌消毒，其还原产物Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质，所以高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是净水、消毒。

答案：(1)B　(2)D　(3)C　(4)6H＋＋5NO＋2MnO===5NO＋2Mn2＋＋3H2O　(5)净水、消毒