2020届高考化学二轮复习元素及其化合物学案



1．常见金属元素(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)：(1)了解常见金属的活动顺序；(2)了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用；(3)了解合金的概念及其重要应用。　2.常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)：(1)了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用；(2)了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。　3.掌握常见气体的实验室制法(试剂、原理、仪器、收集)。　4.以上各部分知识的综合应用。


1．(2019·全国卷Ⅰ，节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_________
_____________________________________________________。
(2)步骤②需要加热的目的是____________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是__________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

A　　　　　B　　　　　C　　　　D
(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是________________，分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有___________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
[解析]　(2)铁与硫酸反应，加热的目的是加快反应速率，由于温度要控制在80～95 ℃，应选择水浴加热。铁中含有少量的硫化物，与酸反应后生成酸性气体H2S，应该用碱溶液吸收H2S气体，为了防止倒吸，应选用C装置。
(3)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制因H2O2的还原产物为H2O，故Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是因H2O2的还原产物为H2O，故不引入新的杂质。
(4)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。
[答案]　(1)碱煮水洗　(2)加快反应　热水浴　C　
(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解　(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
2．(2018·全国卷Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是(　　)
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
D　[上述流程中加入Na2CO3的目的是生成Li2CO3沉淀，若加入Na2SO4不能形成含Li沉淀，D错误。]
3．(2017·全国卷Ⅱ，节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：
(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________，还可使用________代替硝酸。
(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_____________________________
_____________________________________________________。
(3)加氨水过程中加热的目的是__________________________。
沉淀B的主要成分为________、________(写化学式)。
[解析]　(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH＝4～5，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3＋才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。
(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中。
(3)盐类水解是吸热反应，升高温度，可防止生成胶体，同时促进溶液中的Al3＋、Fe3＋水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率。
[答案]　(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　H2O2
(2)SiO2(或H2SiO3)　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O)
(3)防止胶体生成，易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3
4．(2016·全国卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
(1)氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的__________________，
反应的化学方程式为_________________________________
_____________________________________________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中
①Y管中
________
②反应的化学方程式
_________________________
__________________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③_____________
④_____________________
[解析]　(1)①图中给出了两种气体制备装置，一种是固固加热制气装置，一种是固液或液液加热制气装置。如果选择A装置制取氨气，则反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；如果选择B装置制取氨气，则反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。②欲收集一瓶干燥的氨气，首先要除去杂质，制备氨气的杂质只有水蒸气，由于氨气溶于水显碱性，因此要选用碱石灰作干燥剂，干燥管的进出口方向为粗进细出，因此先接d后接c；其次要收集氨气，由于氨气的密度小于空气，要从短管进气，因此先接f再接e；最后要进行尾气处理，由于氨气极易溶于水，因此可以选择水吸收尾气，还要注意防倒吸，所以接i。
(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应。NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。
[答案]　(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O)　②dcfei　(2)①红棕色气体慢慢变浅
②8NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压

上述真题涉及的题型有选择题和填空题。命题角度主要涉及：
(1)结合化工流程考查①常见无机物的性质、制备和应用，②物质的提纯，③化学反应方程式的书写，如T1、T2、T3。
(2)结合气体的制备和性质探究综合实验装置考查
①气体的制备、除杂、收集和尾气处理，②气体的性质实验探究，③化学方程式的书写等，如T4。
(3)结合选择题选项考查常见无机物的性质、制备与用途等，如T4。
预测2020年高考仍会以化工流程和实验装置为载体考查物质的制备、性质探究、除杂提纯等内容。复习时加强记忆。

　金属及其化合物
(对应学生用书第63页)

1．钠及其化合物
(1)钠及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。
②Na与足量O2反应无论生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等，但得到Na2O2的质量大于Na2O。
③Na分别与H2O和乙醇发生的反应均能生成H2，但反应的剧烈程度不同，前者反应剧烈，后者反应缓慢。
④1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol，如1 mol Na2O2与SO2的反应转移电子应为2 mol。
⑤不能用Ca(OH)2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
⑥除去CO2中的HCl气体，应选用饱和的NaHCO3溶液。
⑦向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2，有NaHCO3晶体析出。
⑧Na2O2与CO2、H2O反应生成O2，作供氧剂，但Na2O2与SO2反应生成Na2SO4，没有O2生成。
⑨除去Na2CO3固体中的NaHCO3固体可用加热法。Na2CO3作去污剂，NaHCO3中和胃酸。
⑩Li和O2反应只生成Li2O；NaH是离子化合物，是一种强还原剂；Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
(3)Na及其化合物的主要转化

2．铝及其化合物
(1)铝及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝的表面会生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。Al2O3作耐火材料。
②铝热反应不仅仅是指单质铝与Fe2O3反应，还包括制取其他难熔金属的反应。铝热反应可用于野外焊接钢轨。
③引发铝热反应的操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
⑤Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
⑥利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳酸，CO2过量时生成HCO，不过量时生成CO，在书写离子反应方程式时要特别注意。
⑦Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水。
⑧泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
⑨Al制备时电解Al2O3而不是AlCl3(因其为分子晶体，熔化不电离、不导电)。
(3)铝土矿(含Fe2O3、SiO2等)提纯流程

3．镁及其化合物
(1)镁及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①Mg在空气中燃烧时可与O2、N2、CO2反应，生成固体有MgO、Mg3N2、C(N≡N键能大，反应较难，Mg3N2含量少)。
②Mg制备时电解MgCl2不是电解MgO(因熔点很高)。
③Mg等金属着火不能用CO2灭火。
4．铁及其化合物
(1)铁及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①Fe与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的固体产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时只生成FeCl3，与S反应时只生成FeS，说明Cl2的氧化性强于S。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后能继续反应。
②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水、溴水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色―→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。
③FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得固体不同：FeCl3溶液加热蒸干得Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3可得Fe2O3；Fe2(SO4)3溶液蒸干仍为Fe2(SO4)3。铁盐和明矾相似，可以净水。
④在用强氧化剂(H2O2或氯水)和KSCN溶液联合检验Fe2＋的存在时，要特别注意加入试剂的先后顺序，先加KSCN溶液无明显变化，说明溶液中无Fe3＋；再加强氧化剂(H2O2或氯水)后溶液变红色，说明溶液中含有Fe2＋。检验Fe2＋也可以加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀。
⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液时要加入浓盐酸防止水解。
⑥除去酸性溶液ZnCl2溶液中的FeCl2，应先加入氯水或H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
⑦生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
⑧制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。
(3)铁及其化合物的主要转化

5．铜及其化合物
(1)铜及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是生成铜绿[Cu2(OH)2CO3或xCu(OH)2·yCuCO3]。
②常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。
③新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
④Cu和一定量的浓硝酸反应，产生的是NO2和NO的混合气体(注意2NO2N2O4)，当Cu有剩余，再加入稀硫酸，Cu继续溶解。
⑤Cu：紫红色；CuO、Cu2S、CuS：黑色；Cu2O：砖红色。
⑥CuSO4溶液与石灰乳形成波尔多液杀菌剂。

　金属及其化合物的主要性质及应用
1．(2019·郑州一模)下列各组物质反应产生的气体分别通入Fe2(SO4)3溶液中，能与Fe2(SO4)3发生反应的是(　　)
①Na2O2和CO2　②Na2S和盐酸 　
③MnO2和浓盐酸共热　④铜片和浓硫酸加热
A．只有①②　 B．只有①③
C．只有②③ D．只有②④
D　[①生成O2，O2与Fe2(SO4)3不反应；②生成H2S，H2S与Fe3＋反应；③生成Cl2，Cl2与Fe2(SO4)3不反应；④生成SO2，SO2与Fe3＋反应。]
2．(2019·济南质检)关于下列实验的说法正确的是(　　)
A．铜可溶于氯化铁溶液说明铜能与其反应且比铁活泼
B．在空气中蒸干硫酸亚铁溶液可以得到绿矾(FeSO4·7H2O)
C．向氢氧化铁胶体中滴加稀硫酸，红褐色液体逐渐变为黄色
D．向偏铝酸钡溶液中滴加稀硫酸，先生成白色沉淀随后溶解
D　[铜溶于氯化铁溶液，是因为发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，但Fe比Cu活泼，A项错误；在空气中蒸干硫酸亚铁溶液，Fe2＋易被空气中的氧气氧化，得到硫酸铁，B项错误；向氢氧化铁胶体中滴加稀硫酸，先发生胶体的聚沉，产生红褐色沉淀，后发生酸碱中和反应，沉淀溶解，溶液变为黄色，C项错误。]
3．向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是(　　)

A．在0～a范围内，只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C　[过程反应为①OH－＋H＋===H2O，②CO＋H＋===HCO，③HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。]
　金属及其化合物在实验探究中的应用
4．某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应：

下列说法中正确的是 (　　)
A．②中的大量气泡的主要成分是氢气
B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
C　[②中大量气泡的主要成分是氧气，A项错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B项错误；④中红色褪去，应该是由溶液中的强氧化性物质(H2O2)造成的，C项正确；⑤中加入MnO2产生较多气泡，说明溶液中存在H2O2，MnO2的主要作用是作催化剂，D项错误。]
5．为验证还原性：SO2>Fe2＋>Cl－，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有(　　)


溶液1
溶液2
甲
含Fe3＋、Fe2＋
含SO
乙
含Fe3＋、无Fe2＋
含SO
丙
含Fe3＋、无Fe2＋
含Fe2＋
A．只有甲 B．甲、乙
C．甲、丙 D．甲、乙、丙
C　[甲的溶液1中含有Fe3＋、Fe2＋，说明发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，且Cl2反应完全，可证明还原性Fe2＋>Cl－；溶液2中含有SO，则说明发生反应2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋，可证明还原性SO2>Fe2＋，故甲能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－；乙的溶液1中含有Fe3＋，无Fe2＋剩余，则还原性Fe2＋>Cl－，但Cl2可能过量，再通入SO2，可能发生的反应是Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋，不能够比较SO2与Fe2＋的还原性强弱，故乙不能验证；丙的溶液1中含有Fe3＋，没有Fe2＋，通入SO2后溶液中又含有Fe2＋，说明SO2将Fe3＋还原得到Fe2＋，证明SO2>Fe2＋还原性，故丙实验结论能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－。]
6．取纯净的CuCl2固体用于制备CuCl。

(1)操作①中加入盐酸的目的主要是______________________。
(2)操作②中反应的离子方程式为________________________
_____________________________________________________。
(3)操作①中若用10 mol·L－1盐酸代替0.2 mol·L－1盐酸，再通入SO2后，无白色沉淀产生。对此现象有如下两种猜想：
猜想一：c(H＋)过大导致白色沉淀溶解。
为验证此猜想，取75 g CuCl2固体、100 mL 0.2 mol·L－1盐酸及________mL 9.8 mol·L－1H2SO4溶液配制成200 mL溶液，再进行操作②，观察是否有白色沉淀产生。
猜想二：c(Cl－)过大导致白色沉淀溶解。
[资料显示：存在平衡2Cl－(aq)＋CuCl(s)CuCl(aq)]
请设计实验说明该猜想是否成立：_______________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)因为氯化铜是强酸弱碱盐，溶液中存在Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋，所以溶解时加入HCl溶液，可抑制氯化铜的水解；(2)操作②是向含有铜离子、氯离子的溶液中通入二氧化硫气体，生成CuCl沉淀，则反应的离子方程式为2Cu2＋＋SO2＋2Cl－＋2H2O===SO＋2CuCl↓＋4H＋；(3)根据题意，验证猜想一：应保证H＋浓度增大，而Cl－浓度不变。设9.8 mol·L－1 H2SO4 溶液的体积为V mL，则根据H＋的量的关系可得0.2×0.1＋V×10－3×9.8×2＝10×0.1，解之得V＝50；验证猜想二：体系中存在平衡2Cl－(aq)＋CuCl(s)CuCl(aq)，溶液中氯离子的浓度过大平衡正向移动，可以取少量白色沉淀加入饱和氯化钠溶液中，搅拌，若白色沉淀溶解，说明猜想二成立，反之不成立。
[答案]　(1)酸抑制Cu2＋水解　(2)2Cu2＋＋SO2＋2Cl－＋2H2O===SO＋2CuCl↓＋4H＋　(3)50　取少量白色沉淀加入饱和氯化钠溶液中，搅拌，若白色沉淀溶解，说明猜想二成立，反之不成立(合理即可)
　回归高考，真题验收
7．(2019·全国卷Ⅱ)下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是(　　)
A．向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失　Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
B．澄清的石灰水久置后出现白色固体　Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
C．Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色　2Na2O2===2Na2O＋O2↑
D．向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀　3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2
C　[A项，加入足量Zn粉，Cu2＋被完全还原为Cu，所以溶液蓝色消失，正确；B项，澄清石灰水与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀，正确；C项，过氧化钠是淡黄色固体，在空气中久置成为碳酸钠，变为白色，错误；D项，Fe(OH)3的Ksp小于Mg(OH)2的，滴加足量三氯化铁溶液，可转化为氢氧化铁红褐色沉淀，正确。]
8．下列关于金属及其化合物的叙述正确的是________(填序号)。
①(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钠可用于去除餐具的油污
②(2018·全国卷Ⅱ)Al(OH)3可用于中和过多胃酸
③(2017·全国卷Ⅱ)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性
④(2017·全国卷Ⅱ)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性
⑤(2017·全国卷Ⅱ)向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe＞Fe2＋
⑥(2016·全国卷Ⅰ)配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释
⑦(2016·全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥
⑧(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为NA
⑨(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡
⑩(2015·全国卷Ⅰ)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低
⑪(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体
⑫(2015·全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现
[答案]　①②④⑤⑥⑧
　非金属及其化合物
(对应学生用书第66页)

1．碳、硅及其化合物
(1)碳、硅及其化合物的转化关系

(2)命题点归纳
①自然界中无游离态的硅，通常原子晶体不导电，但硅是很好的半导体材料，是制作光电池的材料。SiO2不导电，是制作光导纤维的材料。
②工业上制备粗硅，方法之一：2C＋SiO2Si＋2CO↑，该温度下，CO的热稳定性强于CO2，故产物为CO。
③氢氟酸及NaF溶液等不能用玻璃容器盛放；NaOH溶液、Na2CO3溶液等碱性较强试剂能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。
④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。
⑤H2CO3的酸性强于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：a.硅酸盐比碳酸盐稳定；b.由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。
⑥硅酸脱水形成硅胶，硅胶可作吸水剂和催化剂载体。Na2SiO3溶液可作防火剂。
⑦水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅、光导纤维等是新型无机非金属材料。
2．氯及其化合物
(1)氯及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①液氯密封在钢瓶中，而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。
②ClO－不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性，如ClO－与SO、I－、Fe2＋均不能大量共存；因HClO酸性很弱，ClO－水解显碱性，如Fe3＋＋3ClO－＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HClO，所以ClO－与Fe3＋、Al3＋均不能大量共存。
③向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3，其离子方程式为Ca2＋＋3ClO－＋SO2＋H2O===CaSO4↓＋Cl－＋2HClO(少量SO2)
Ca2＋＋2ClO－＋2SO2＋2H2O===CaSO4↓＋2Cl－＋SO＋4H＋(过量SO2)。
④“84”消毒液的主要成分为NaClO，漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2，均可作漂白剂和消毒剂。
⑤液溴需要用水封，溴蒸气呈红棕色，液溴呈深红棕色，溴水呈橙色，溴的CCl4溶液呈橙红色。
⑥氯水的成分及其性质。在新制的氯水中存在下列平衡关系：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO、HClOH＋＋ClO－、H2OH＋＋OH－。氯水中存在三种分子：H2O、Cl2、HClO，四种离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。所以，新制的氯水呈浅黄绿色，有刺激性气味，属于混合物，其所含的多种微粒使氯水的化学性质表现出多重性，主要体现在：a.Cl2的强氧化性；b.HCl的强酸性；c.HClO的强氧化性(漂白性)；d.Cl－的性质等。
⑦一定量的浓盐酸与足量MnO2反应时，当浓盐酸反应到一定浓度时，不能再反应。
3．硫及其化合物
(1)硫及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①附在试管内壁的S，可用CS2和热的NaOH溶液洗涤。
②H2S为具有可燃性和还原性的臭鸡蛋气味的气体。
③SO2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；SO2和Cl2等体积混合通入溶液中，漂白性不但不增强，反而消失。
④把SO2气体通入BaCl2溶液中，没有沉淀生成，但若通入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。
⑤浓硫酸与足量Cu共热，随反应的进行，H2SO4不能完全反应而停止；浓硫酸遇Fe、Al常温下钝化，加热可反应，开始生成SO2，Fe、Al(Zn)足量时，后期又生成H2。
⑥C与浓硫酸反应时，反应产物的检验应按以下流程进行：无水CuSO4检验水→品红溶液检验SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。
说明：以“→品红溶液检验SO2→酸性KMnO4溶液除去并检验SO2是否除尽”。
⑦SO2的漂白性具有可逆性，受热易恢复原色，而O3、Cl2、H2O2的漂白性具有不可逆性。
(3)重要转化关系

4．氮及其化合物
(1)氮及其化合物之间的转化关系

(2)命题点归纳
①氮的氧化物有：2O、O、2O3、O22O4、2O5，其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3的酸性氧化物(即酸酐)。
②NO2可用Cu与浓硝酸反应制备，用向上排空气法收集；NO可用Cu与稀硝酸反应制备，用排水法收集。
③硝酸、浓硫酸、次氯酸具有强氧化性，属于氧化性酸，其中HNO3、HClO见光或受热易分解，应贮存于棕色试剂瓶中，置于冷暗处。
④强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2；金属和浓硝酸反应一般生成NO2，而金属和稀硝酸反应一般生成NO。与活泼金属反应也可以生成N2、N2O、NH3等。
⑤实验室制备NH3，除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外，还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取，而检验NH须用浓氢氧化钠溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，以确定NH的存在。
⑥浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成，常用于HCl和NH3的相互检验。
⑦NaCl与NH4Cl的分离可用加热法。
⑧浓硝酸与足量Cu反应时，开始生成NO2，后期生成NO。
(3)重要转化关系


　非金属及其化合物的性质及应用
1．(2019·合肥模拟)化学与人类生活密切相关。下列说法不正确的是(　　)
A．光导纤维由高纯度的硅单质制得，遇强碱会“断路”
B．二氧化氯(ClO2)是新型水处理剂，具有消毒杀菌的作用
C．使用太阳能代替化石能源，可以减少温室气体排放
D．“光化学烟雾”“硝酸酸雨”的形成都与氮氧化物有关
A　[光导纤维是由SiO2制得，不是由Si单质制得。]
2．(2018·北京高考)下列实验中，颜色变化与氧化还原反应无关的是 (　　)

A
B
C
D
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl浊液中
热铜丝插入稀硝酸中
现象
产生白色沉淀，随后变为红褐色
溶液变红，随后迅速褪色
沉淀由白色逐渐变为黑色
产生无色气体，随后变为红棕色
C　[C项，向AgCl浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色，发生沉淀的转化，反应的离子方程式为2AgCl＋S2－Ag2S＋2Cl－，与氧化还原反应无关；A项，NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，会生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，反应过程中出现灰绿色，最后变为红褐色，与氧化还原反应有关；B项，由于氯水显酸性，先使紫色石蕊溶液变红，后由于HClO具有氧化性，使红色溶液迅速褪色，与氧化还原反应有关；D项，热铜丝插入稀硝酸中发生的反应为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，NO被氧气氧化生成红棕色的NO2，与氧化还原反应有关。]
　非金属及其化合物的性质探究
3．(2019·郑州模拟)科学家将水置于足够强的电场中，在20 ℃时水分子瞬间凝固可形成“暖冰”。某兴趣小组做如图所示实验，发现烧杯中酸性KMnO4溶液褪色，且有气泡产生。将酸性KMnO4溶液换成FeCl3溶液，烧杯中溶液颜色无变化，但有气泡产生。则下列说法正确的是(　　)

A．20 ℃时，水凝固形成“暖冰”所发生的变化是化学变化
B．“暖冰”是水置于足够强的电场中形成的混合物
C．烧杯中液体为FeCl3溶液时，产生的气体为Cl2
D．该条件下H2燃烧的产物中可能含有一定量的H2O2
D　[水凝固形成“暖冰”的过程中只有水的状态发生了变化，没有生成新物质，故所发生的变化是物理变化，A、B项错误；酸性KMnO4溶液褪色，说明H2燃烧生成了具有还原性的物质，该物质被氧化产生气体，故有气泡产生，结合元素守恒，推测该物质为H2O2，H2O2在Fe3＋的作用下分解产生O2，故将酸性KMnO4溶液换成FeCl3溶液，溶液颜色不变化，但有气泡产生，C项错误，D项正确。]
4．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　)
A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水
B．将pH＝11的氨水稀释到体积为原来的1 000倍，测得pH>8，说明NH3·H2O为弱碱
C．加热NH4HCO3固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定
D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕色气体，说明氨气的氧化产物为NO2

D　[氨气极易溶于水生成氨水，所以将集有氨气的试管倒扣于水槽中液体迅速充满试管，故A项正确；pH＝11的氨水中c(OH－)＝10－3 mol·L－1，稀释到体积为原来的1 000倍，测得溶液pH>8，即c(OH－)>10－6 mol·L－1，说明NH3·H2O为弱碱，故B项正确；碳酸氢铵加热分解为氨气、二氧化碳和水，故C项正确；根据题意氨气的氧化产物应为NO，NO在锥形瓶口与氧气反应生成NO2，所以瓶口出现少量红棕色气体，故D项错误。]
5．亚硝酸钠(NaNO2)是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。已知：室温下，2NO＋Na2O2===2NaNO2，以木炭、浓硝酸、Na2O2为主要原料制备亚硝酸钠的装置如图所示。(加热装置及部分夹持装置已略去)

A　　　　B　　　　 　C　　 　D
回答下列问题：
(1)A装置中反应的化学方程式为______________________
_____________________________________________________。
(2)B装置的作用是____________________________________。
(3)充分反应后，C中生成的固体除NaNO2外，还可能生成______________(填化学式)，为避免杂质的生成，应在B、C之间加一个装置，该装置和所盛放试剂的名称分别是_______________。
(4)D装置用于尾气处理，写出D中反应的离子方程式：
_____________________________________________________。
[解析]　(2)将A装置中产生的NO2通入水中，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以B装置的作用是将NO2转化为NO。(3)B中出来的NO气体中可能会混有CO2、水蒸气，分别与Na2O2反应生成Na2CO3、NaOH，所以C中生成的固体除NaNO2外，还可能生成Na2CO3、NaOH；为避免杂质的生成，可以在B、C之间加一个干燥管(或U形管)，所盛放的试剂应该为碱石灰，用于吸收混合气体中的CO2和水蒸气。
[答案]　(1)C＋4HNO3(浓)△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)将NO2转化为NO
(3)Na2CO3、NaOH　干燥管(或U形管)、碱石灰
(4)5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O
　常见气体的实验室制备与性质探究
(对应学生用书第68页)

1．常见装置的一般连接
制气装置→净化装置→干燥装置→反应或收集装置→尾气处理装置。
2．常见装置的选择
(1)常见制气装置

注：③b装置仅适用于块状固体与液体反应，此装置的优点是随开随用，随关随停。
(2)常见的净化装置

气体干燥剂的选择

酸性
碱性
中性
干燥剂
浓硫酸、P2O5
碱石灰、CaO
CaCl2
气体
CO2、SO2、Cl2、NO2
NH3
H2、CO、N2、NO、CH4
注意：①选取干燥剂时，除了常规的从酸碱性角度考虑外，还要考虑特殊反应，如浓硫酸不能干燥还原性气体(H2S、HI等)，可用P2O5干燥；中性干燥剂CaCl2不能干燥NH3。②洗气瓶盛液体净化剂，长进短出；干燥管盛固体净化剂，粗进细出；U型管盛固体净化剂，进气不分左右。
(3)常见的气体收集装置

注意：a：④中棉花防止收集的气体与空气对流。
b：⑤可收集多种气体，但进气口不同。排空气法：ρ>ρ空气，长管进；ρ