2023届高考化学二轮总复习广西专版课件 第一部分 专题整合高频突破 专题二 常见的无机物及其应用 第2讲 常见的非金属元素及其化合物

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学科素养练——元素化合物在化学工艺 流程题中的综合应用
常见的 非金属 元素及 其化 合物
1.(2022全国甲)化学与生活密切相关。下列叙述正确的是(　　)。A.漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果B.温室气体是形成酸雨的主要物质C.棉花、麻和蚕丝均为碳水化合物D.干冰可用在舞台上制造“云雾”
解题要领:本题考查化学与生活相关的知识应用。漂白粉中的Ca(ClO)2与盐酸会发生氧化还原反应:ClO-+Cl-+2H+ ══ Cl2↑+H2O,不仅不能提高消毒效果,还会生成有毒的氯气,造成环境污染,A项错误;温室气体通常指的是CO2,形成酸雨的主要物质是SO2及氮的氧化物,B项错误;棉花和麻的主要成分是纤维素,纤维素属于碳水化合物,蚕丝的主要成分是蛋白质,C项错误;干冰是固体CO2,在升华过程中吸收大量的热,使环境中的水蒸气液化产生“云雾”现象,D项正确。
2.(2022广东卷)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是(　　)。A.Cu与热浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
解题要领:Cu与热浓硫酸反应,既体现浓硫酸的酸性又体现其氧化性,A项错误;紫色石蕊溶液遇到酸会变红,a处变红,说明生成的SO2是酸性氧化物,B项正确;c处是因SO2具有还原性而使酸性高锰酸钾溶液褪色,不是SO2的漂白性,C项错误;试管底部出现的白色固体为CuSO4,不是蓝色固体CuSO4·5H2O的原因是浓硫酸具有吸水性,不能说明反应中没有水生成,D项错误。
3.(2020全国Ⅲ)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体-溶液,能出现喷泉现象的是(　　)。
解题要领:本题考查了喷泉实验的形成条件判断。从原理上来说,只要是圆底烧瓶内的压强小于外界压强即可形成喷泉。H2S为酸性气体,在稀盐酸中的溶解度较小,A项不能形成喷泉;HCl气体与稀氨水反应后,圆底烧瓶内压强减小,B项极易形成喷泉;NO气体难溶于稀硫酸,且与稀硫酸不反应,C项不能形成喷泉;CO2气体在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,D项不能形成喷泉。
4.(2019全国Ⅱ)下列实验现象与实验操作不相匹配的是(　　)。
解题要领:乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2,反应后气体逸出,静置后溶液不分层,A项不匹配;将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶,镁条在CO2中剧烈燃烧,反应的化学方程式为2Mg+CO2 2MgO+C,反应产生大量浓烟,集气瓶内壁上有黑色固体生成,B项匹配;硫代硫酸钠与盐酸反应的化学方程式为Na2S2O3+2HCl ══ 2NaCl+H2O+SO2↑+S↓,SO2有刺激性气味,S不溶于水,使溶液变浑浊,C项匹配;FeCl3与过量铁粉反应生成Fe2+,加KSCN后溶液不变色,D项匹配。
【有关非金属元素单质及其化合物的性质和用途的思维途径】
【问题探究】常见非金属元素单质及其化合物有哪些性质?1.碳、硅及其化合物。(1)转化关系。理清知识主线:
(2)重要反应的方程式。①Mg在CO2中燃烧。②向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2的离子方程式。③侯氏制碱法的原理(用化学方程式表示)。
④氢氟酸不能用玻璃瓶盛放的原因(用化学方程式表示)。⑤盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因(用离子方程式表示)。⑥熔融Na2CO3不能选用普通坩埚的原因(用化学方程式表示)。
(3)知识盲点。①工业上制备粗硅,是用过量的C与SiO2在高温下反应,由于C过量,生成的是CO而不是CO2,该反应必须在隔绝空气的条件下进行。②氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放,但不能使用玻璃塞。③酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF反应。
2.卤素及其化合物。(1)转化关系。理清知识主线:
(2)重要反应的方程式。①实验室用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2的化学方程式。
②将浓盐酸滴到KMnO4固体上(用离子方程式表示)。
③将Cl2通入石灰乳中(用化学方程式表示)。2Cl2+2Ca(OH)2 ══ CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O④用NaOH溶液吸收Cl2进行尾气处理(用离子方程式表示)。Cl2+2OH- ══ Cl-+ClO-+H2O⑤电解饱和食盐水制烧碱(用离子方程式表示)。2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-⑥“84”消毒液不能与洁厕灵混用的原因(用离子方程式表示)。ClO-+Cl-+2H+ ══ Cl2↑+H2O⑦将SO2和Cl2混合,漂白性减弱的原因(用离子方程式表示)。SO2+Cl2+2H2O ══ 4H++ +2Cl-
(3)知识盲点。①液氯应密封保存在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。②1 ml Cl2参加反应,转移电子的物质的量可能为2 ml、1 ml或小于1 ml(Cl2与H2O的反应为可逆反应)。③向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3。④酸化KMnO4溶液用的是H2SO4而不是盐酸。⑤当Fe与Cl2在点燃条件下反应时,由于Cl2的强氧化性,不论Fe过量或不足,产物一定是FeCl3。而Fe与I2共热反应时,产物一定是FeI2。
3.硫及其化合物。(1)转化关系。理清知识主线:(2)重要反应的方程式。①热的烧碱溶液可以除硫的原因(用离子方程式表示)。②将SO2气体通入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色的原因(用离子方程式表示)。
③S2-和 可以大量共存,但加入H2SO4后,则不能大量共存的原因(用离子方程式表示)。④书写下列反应的化学方程式。a.将SO2通入H2S溶液中。b.Cu与浓硫酸混合加热。
c.C与浓硫酸混合加热。d.实验室利用Na2SO3与浓硫酸制SO2。
(3)知识盲点。①除去附着在试管内壁上的硫,除了用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。②SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性。③把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但若再通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2改成Ba(NO3)2均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。
4.氮及其化合物。(1)转化关系。理清知识主线:
(2)重要反应的方程式。①书写离子方程式。a.将NH3通入AlCl3溶液中。b.用Cu与浓硝酸反应制取NO2。c.用Cu与稀硝酸反应制取NO。d.将NO2通入水中。
②书写化学方程式。a.实验室用Ca(OH)2与NH4Cl制氨气。b.将炽热的碳放入浓硝酸中。c.用NH3可以检验Cl2管道是否漏气,若漏气则有白烟生成。
(3)知识盲点。①NO只能用排水法或气囊法收集。②浓硝酸显黄色是因为溶有NO2,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。③实验室制备NH3,除了用Ca(OH)2与NH4Cl反应外,还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取,而检验 须用浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,以确定 的存在。④铜与浓硝酸反应在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀硝酸反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
例1某研究小组利用如图装置探究SO2与Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是(　　)。
A.装置B中若产生白色沉淀,说明Fe3+能将SO2氧化成B.实验室中配制70%的硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C.三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前,目的是排尽装置内的空气D.装置C可能发生倒吸,同时还不能完全吸收反应产生的尾气
分析推理:A项,装置A中70%的硫酸与亚硫酸钠反应放出二氧化硫,二氧化硫的水溶液显酸性,在酸性条件下, 能够氧化二氧化硫生成 ,从而在B中产生硫酸钡白色沉淀,不能说明Fe3+能将SO2氧化成 ,错误;B项,实验室中配制70%的硫酸,需要用量筒量取适当体积的浓硫酸,然后慢慢倒入一定量水中,边倒边搅拌,需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒,正确;C项,二氧化硫能够被氧化,为了排除空气中氧气的干扰,在滴加浓硫酸之前,三颈烧瓶中需要通入N2以排尽装置内的空气,正确;D项,二氧化硫在水中的溶解度较大,装置C可能发生倒吸,且气体与液体的反应接触不充分,会导致产生的尾气不能完全吸收,正确。答案:A
对点训练11.(2022河北唐山二模)非金属化合物在生产生活中有重要应用。下列有关说法错误的是(　　)。A.工业中可用浓氨水检验氯气管道是否泄漏B.工业上制取粗硅的原理是SiO2+C Si+CO2↑C.实验室可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体D.实验室可通过硫酸铜溶液除去甲烷中的H2S气体
解析:氨气和氯气发生反应3Cl2+8NH3 ══ 6NH4Cl+N2,有白烟生成,工业中可用浓氨水检验氯气管道是否泄漏,A项正确;工业上制取粗硅的原理是SiO2+2C Si+2CO↑,B项错误;碳酸氢钠和氯化氢反应生成氯化钠、二氧化碳、水,碳酸氢钠与二氧化碳不反应,实验室可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体,C项正确;硫酸铜溶液和H2S反应生成CuS沉淀和硫酸,实验室可通过硫酸铜溶液除去甲烷中的H2S气体,D项正确。
2.一定温度下,探究铜与稀硝酸反应,过程如图,下列说法不正确的是(　　)。
A.过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是
B.过程Ⅲ反应速率比Ⅰ大的原因是NO2溶于水,使c(HNO3)增大C.由实验可知,NO2对该反应具有催化作用D.当活塞不再移动时,再抽入空气,铜可以继续溶解
解析:过程Ⅰ中铜与稀硝酸反应生成NO气体,离子方程式为3Cu+8H++2 ══ 3Cu2++2NO↑+4H2O,A项正确;随着反应的进行,溶液中生成硝酸铜,根据氮元素守恒,过程Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中的大,因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大,B项错误;过程Ⅲ反应速率比Ⅰ大,结合B项分析及实验过程可知,NO2对反应具有催化作用,C项正确;当活塞不再移动时,再抽入空气,NO与氧气、水反应生成硝酸,能与铜继续反应,D项正确。
【物质的转化关系及应用思维流程】
根据元素化合物的性质—结合转化关系和特征现象—推断出物质—判断正误
【问题探究】1.物质常见的转化关系有哪些?(1)直线型转化。
2.物质推断中有哪些“题眼”。(1)特殊的颜色和状态。①淡黄色固体:Na2O2、S、AgBr;黑色固体:MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4。②有色气体:NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色);无色刺激性气味气体:SO2、NH3、HX(X为F、Cl、Br、I);无色无味气体:H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、NO。
③常温下呈液态的特殊物质:Br2(非金属单质)、Hg(金属单质)、H2O、H2O2等。④易升华的物质:I2。⑤溶液中的有色离子:Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、 [紫(红)色]。⑥Br2在水中显黄(橙)色,在有机溶剂中显橙(红)色;I2在水中显黄(褐)色,在有机溶剂中显紫(红)色。
(2)特征反应现象。①燃烧:H2+Cl2(苍白色火焰),C2H2(C6H6)+O2(明亮火焰,大量黑烟),Al+O2,Mg+O2(耀眼白光,有白色固体生成),金属的焰色反应。②淀粉遇碘变蓝,部分蛋白质遇浓硝酸变黄。③使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3,使品红溶液褪色的气体是Cl2、SO2等。④在空气中由无色气体变为红棕色气体的是NO。⑤与碱加热反应产生气体的溶液中一般含 。⑥既能与酸反应又能与碱反应并产生气体的物质:Al、弱酸的铵盐(碳酸铵、硫化铵等)、弱酸的酸式铵盐(碳酸氢铵、硫氢化铵等)。⑦两种气体相遇产生白烟,两种气体分别为NH3、HCl。
例2短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增加,K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物,甲是B元素常见的固体单质,乙是由A、D两种元素形成的化合物。K是无色气体,是主要大气污染物之一。常温下0.05 ml·L-1丙溶液pH为1,上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.简单离子半径:CE>BC.由元素A、C、D仅能组成共价化合物D.由元素B、E组成的化合物可用于洗涤试管壁上残余的硫单质
分析推理:0.05 ml·L-1丙溶液的pH=1,故丙为H2SO4。由K为无色的大气污染物可知,K为SO2,故乙为H2O2。由图示转化关系可知,甲可能为C、Al、Fe。结合原子序数小于氧元素的原子序数可知,甲为C,故元素C为氮元素,元素A为氢元素,元素B为碳元素,元素D为氧元素,元素E为硫元素。A项,简单离子半径S2->N3->O2-,错误;B项,元素非金属性O>N>S>C,错误;C项, NH4NO3为离子化合物,错误;D项,硫易溶于CS2,可用CS2洗涤试管壁上残余的硫,正确。答案:D
对点训练21.在给定条件下,下列所示的转化关系均能实现的是(　　)。
解析:NH3在催化剂的条件下与O2反应生成NO,A不符合题意;Na与H2O反应生成NaOH,NaOH与足量CO2反应生成NaHCO3,B符合题意;MgCl2·6H2O加热生成MgO不生成MgCl2,C不符合题意;SiO2不溶于水,不能转化为H2SiO3,D不符合题意。
2.A、B、C、X均为中学化学常见物质,它们之间有如图转化关系(副产物已略去)。下列相关叙述错误的是(　　)。A.若X是空气中存在的强氧化性无色气体单质,则A可以是C、Na、S、N2B.若X是黄绿色气体单质,则A可以是Fe,且B的水溶液中滴加铁氰化钾溶液会产生特征蓝色沉淀C.若X是一种温室气体,单质A被誉为国防金属,则反应①的化学方程式为
D.若X为一种混合物,其中一种溶质常作制冷剂,A能使品红溶液褪色,加热后又恢复原色,则反应①的离子方程式为SO2+NH3·H2O ══
学科素养练——元素化合物在 化学工艺流程题中的综合应用
【素养必备】1.解题要领必备。解答工艺流程综合题的关键是分析流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,需要宏观把握整个流程,可针对问题分析细节,不必把每个环节的原理都弄清。总体方法:关注箭头的指向(聚焦局部,箭头指出——反应物,箭头指入——生成物)、前后追溯物质(放大局部)、考虑反应实际(物质性质、试剂用量)。
3.常见操作的答题考虑角度。
【学科素养强化训练】1.硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程为
回答下列问题。(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 　 。 (2)“滤渣1”的主要成分有　　　　　　　　　。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是　　　　　。 (3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2O H++ ,Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是　　　　　酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是　　　　　　　　　　　　。 (4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为  　　　　　　　,母液经加热后可返回　　　　　工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是　　　　　　　　。 
解析:(1)由硼镁矿粉所含的元素及加入的硫酸铵溶液可知,该气体只能为氨气,碳酸氢铵与氨气反应的化学方程式为NH3+ NH4HCO3 ══(NH4)2CO3。(2)由流程图可知,B元素最终以H3BO3的形式存在,Mg元素经沉镁后以Mg(OH)2·MgCO3的形式存在,可分析出含Fe元素、Al元素的物质在“溶浸”过程中除去,因此“滤渣1”的主要成分为矿石中含有的SiO2、Fe2O3、Al2O3。可用KSCN溶液检验Fe3+的存在。
2.以Cl2、NaOH、CO(NH2)2 (尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程为
已知:①Cl2+2OH- ══ ClO-+Cl-+H2O是放热反应。②N2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)如图表示用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取Cl2时,阳极上也会产生少量ClO2的电极反应式为　　　　 　　　　　;电解一段时间,当阴极产生标准状况下气体112 mL时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为　　　　 ml。 
(2)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为　　　　　　　　　　　;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是　 。 
(3)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过分液漏斗滴加的溶液是　　　　　　　　;使用冷凝管的目的是　　　　　　　　　　　。 
(4)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3,欲测定亚硫酸钠产品的纯度,设计如下实验方案,并进行实验。准确称取所得亚硫酸钠样品m g放入烧杯中,加入适量蒸馏水配成100 mL待测溶液。移取25.00 mL待测溶液放入锥形瓶中,用c ml·L-1酸性KMnO4标准液滴定至滴定终点。重复2次,测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL(假设杂质不反应)。样品中亚硫酸钠的质量分数为　　　　　　　(用含m、c、V的代数式表示)。某同学设计的下列滴定方式中,合理的是　　　　(夹持部分略去)(填字母)。 
解析:(1)ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物,因为a极通入NaCl饱和溶液,故a极为阳极,b极为阴极,阳极Cl-失去电子,被氧化,生成ClO2的电极反应式为Cl-+2H2O-5e- ══ ClO2↑+4H+;在阴极发生2H2O+2e- ══ H2↑+2OH-,生成标准状况下112 mL H2的同时,生成0.01 ml OH-,为保持溶液中的电荷守恒,则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01 ml。(2)若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液发生歧化反应,生成NaClO3、NaCl和水,离子方程式为3Cl2+6OH- 5Cl-+ +3H2O;由于反应是放热反应,除用冰水浴外,还可以缓慢地通入Cl2以控制温度。
(3)步骤Ⅱ中,发生的反应为次氯酸钠碱性溶液与尿素水溶液反应制备水合肼,由于水合肼具有强还原性,能与次氯酸钠反应生成N2,为防止水合肼被氧化,应逐滴加入NaClO碱性溶液,故通过分液漏斗滴加的是NaClO碱性溶液,NaClO碱性溶液与尿素水溶液在110 ℃继续反应,水合肼的沸点为118 ℃,使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发。
1.(2022北京丰台二模)对下列事实的解释,化学方程式或离子方程式不正确的是(　　)。
解析:A项,氯水保存于棕色试剂瓶,是因为次氯酸见光易分解,且次氯酸分解产物是HCl和O2,化学方程式错误;B项,不能用排水法收集二氧化氮,因为二氧化氮可与水反应,化学方程式正确;C项,高温熔融态的铁遇水爆炸,因为铁与水高温下反应生成氢气,氢气与氧气反应放出大量的热,化学方程式正确;D项,硫酸铝与碳酸氢钠制泡沫灭火器,铝离子与碳酸氢根离子可发生相互促进的水解反应,离子方程式正确。
2.食品、大气、工业尾气中SO2均需严格检测或转化吸收,下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是(　　)。A.滴定法:用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度B.沉淀法:用Ba(OH)2溶液沉淀SO2,然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度C.氨酸法:用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应,将富集后的SO2循环使用D.石灰石法:常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3,再经氧化可用于生产石膏
解析:葡萄酒中的乙醇能被酸性高锰酸钾溶液氧化,对SO2的检测有干扰,A项错误;亚硫酸钡在空气中易被氧化,大气中的CO2能与Ba(OH)2溶液形成沉淀,对SO2的检测有干扰,B项错误;氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3,(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应能产生SO2,SO2可以循环使用,C项正确;石灰石吸收SO2,需要在高温下才能进行,D项错误。
3.防治污染要坚决打好蓝天、碧水、净土三大保卫战。某工厂拟综合处理含 废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计的工艺流程为
下列说法正确的是(　　)。A.固体1的成分是CaCO3、CaSO3B.向气体1中通入的空气需要过量C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
解析:从流程图可以看出,工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分)通入过量石灰乳中,CO2、SO2转化为CaCO3、CaSO3,成为固体1的主要成分;此时气体1的主要成分为N2、NO、CO,通空气,再用NaOH溶液吸收,NO转化为NaNO2,用含 废水处理,生成N2和水;CO气体用捕获剂处理,从而得到捕获产物。由以上分析可知,固体1的成分是CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2,A不正确;向气体1中通入的空气若过量,NaNO2将被氧化为NaNO3,B不正确;气体2的成分为N2和CO,N2不污染环境,所以捕获剂所捕获的气体主要是CO,C正确;处理含 废水时,发生的反应为