1、专题二元素及其化合物第4讲 非金属及其化合物 1(2016海南)下列叙述错误的是()A氦气可用于填充飞艇 B氯化铁可用于硬水的软化C石英砂可用于生产单晶硅 D聚四氟乙烯可用于厨具表面涂层B真题回眸 解析：氦气性质稳定，故可用于填充飞艇，A 正确；硬水的软化指的是除去水中的 Ca2、Mg2，加入氯化铁只能水解产生氢氧化铁胶体吸附悬浮物，用于水的净化，B 错误；石英砂为 SiO2，可用碳还原得到粗硅，经提纯得单晶硅，C 正确；聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，故一般用于不粘锅的涂层，D 正确。故选 B。2(2016四川)化学与生产和生活密切相关。下列过程中没有发生
2、化学变化的是()A氯气作水杀菌消毒剂 B硅胶作袋装食品的干燥剂C二氧化硫作纸浆的漂白剂 D肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂B解析：A 项中氯气与水反应，生成的 HClO 具有强氧化性，可对水进行杀菌消毒；B 项中硅胶仅起到吸水干燥的作用，不涉及化学变化；C 项中 SO2可对纸浆进行漂白，这个过程涉及化学变化；D 项中被蚊虫叮咬会产生蚁酸(HCOOH)，肥皂水显碱性，涂抹肥皂水发生酸碱中和，可清洗叮咬处。故选 B。3(2016全国)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是()化学性质实际应用A.Al2(SO4)3 和小苏打反应泡沫灭火器灭火B.铁比铜金属性强FeCl3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路
3、板C.次氯酸盐具有氧化性漂白粉漂白织物D.HF 与 SiO2 反应氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记B解析：A.硫酸铝和碳酸氢钠反应生成氢氧化铝和二氧化碳，能灭火，故正确。B.FeCl3和 Cu 反应生成氯化亚铁和氯化铜，只能说明铜的还原性强于氯化亚铁，而不能说明铁比铜金属性强，故 B 错。C.次氯酸盐具有氧化性，漂白粉中含次氯酸盐，故 C 正确。D.HF 与 SiO2反应生成四氟化硅和水，可用于刻蚀玻璃器皿，故 D 正确。4(2016江苏)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()C解析：SiO2 与盐酸不反应，A 错误；SO2 和 H2O 反应生成 H2SO3，B 错误；、NH3HCl
4、=NH4Cl，C 正确；金属镁的冶炼方法是电解熔融的氯化镁，D 错误。答案选 C。例 1 下列说法正确的是()A制取水泥和玻璃的原料中均有纯碱B普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体物质是混合物，无固定的熔点C普通玻璃俗称水玻璃D硅酸盐工业使用的每一种原料都含有硅B考点突破 解析：制取玻璃的原料中有纯碱，而制取水泥的原料中没有纯碱，A不正确；普通玻璃的主要成分是 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，故玻璃属于混合物，没有固定的熔沸点，B 正确；普通玻璃和水玻璃的成分不同，水玻璃不是普通玻璃的俗名，C 不正确；制取水泥和玻璃的原料中均有石灰石，石灰石中不含有硅，D 不正确。变式 1 下列表述正
5、确的是()人造刚玉的熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分为二氧化硅化学家采用玛瑙研砵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐提前建成的三峡大坝使用了大量的水泥，水泥是硅酸盐材料夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛太阳能电池可用硅材料制作，其应用有利于环保、节能A B C DD解析：人造刚玉的主要成分为氧化铝，熔点高可作高级耐火材料；玛瑙的主要成分是 SiO2；水泥是三大重要的硅酸盐产品之一，三峡大坝上用了 1.0821010kg 的水泥；变色眼镜主要是添加了溴化银的玻璃制成的；硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成
6、光电池，将光能(如太阳能)直接转换为电能。例 2(2015全国)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是()A向苦卤中通入 Cl2是为了提取溴B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C工业生产中常选用 NaOH 作为沉淀剂D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用 SO2将其还原吸收C解析：A 项苦卤中含有 K、Mg2、Br等，通入 Cl2可将 Br氧化成 Br2，便于从苦卤中提取 Br2。B 项粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2、Mg2、SO 42等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净 NaCl 晶体。C 项工业上沉淀 Mg2常选用廉价的 Ca(
7、OH)2，而不选用NaOH。D 项 Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出 Br2，再用 SO2 将其还原吸收(SO2Br22H2O=H2SO42HBr)，得到浓度较大的含Br溶液。变式 2 NaCl 是一种化工原料，可以制备一系列物质，如图所示。下列说法正确的是()A25 时，NaHCO3在水中的溶解度比 Na2CO3的大B石灰乳与 Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C常温下干燥的 Cl2能用钢瓶贮运，所以 Cl2不与铁反应D图示转化反应都是氧化还原反应B解析：本题考查元素化合物知识，意在考查考生综合运用元素化合物知识的能力。A 项，25 时，NaHCO3在水中的
8、溶解度比 Na2CO3小，故不正确；B 项，正确；C 项，氯气与铁在加热或潮湿的环境下易反应，干燥和常温环境下反应速率较慢，不正确；D 项，制备碳酸氢钠和碳酸氢钠分解的反应不是氧化还原反应，故不正确。例 3 某化学兴趣小组在实验室制取漂白粉，并探究氯气与石灰乳反应的条件和产物。已知：二氧化锰与浓盐酸反应可制备氯气，同时生成 MnCl2。氯气和碱的反应为放热反应。温度较高时，氯气和碱还能发生如下反应：该兴趣小组设计了下列实验装置，进行实验。请回答下列问题：(1)甲装置用于制备氯气，乙装置的作用是_。该兴趣小组用 100 mL 12 mol/L 盐酸与 8.7 g MnO2制备氯气，并将所得氯气与
9、过量的石灰乳反应，则理论上最多可制得 Ca(ClO)2_g。除去氯气中的氯化氢7.15(2)小组成员发现，产物中 Ca(ClO)2 的质量明显小于理论值。他们讨论后认为，部分氯气未与石灰乳反应而逸出，以及温度升高也是可能原因。为了探究反应条件对产物的影响，他们另取一定量的石灰乳，缓慢、匀速地通入足量氯气，得出了 ClO、ClO 3两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的关系曲线，粗略表示为上图(不考虑氯气和水的反应)。图中曲线表示_离子的物质的量随反应时间变化的关系。所取石灰乳中含有 Ca(OH)2 的物质的量为_mol。另取一份与等物质的量的石灰乳，以较大的速率通入足量氯气，反应后测得产物
10、中的 Cl的物质的量为 0.37 mol，则产物中_。(3)为了提高 Ca(ClO)2 的产率，可对丙装置作适当改进。请你给出一种改进方法：_。ClO0.2576将丙装置浸在盛有冷水的水槽中解析：(1)浓盐酸过量，按 MnO2的量计算，生成氯气 0.1 mol，理论上生成Ca(ClO)2 0.05 mol,7.15 g。(2)温度升高才生成 Ca(ClO3)2。首先生成 Ca(ClO)2，由图可知，I 应为 ClO。Ca(OH)2 反应后，Ca 元素在 Ca(ClO)2、Ca(ClO3)2、CaCl2 中，先根据化合价升降相等，求得 Cl为 0.35 mol，总的氯元素为 0.10.050.3
11、50.5 mol，再根据 Ca2Cl，求得 Ca(OH)2为 0.25 mol。由 Ca 元素守恒，化合价升降相等，有关系式：0.250.37n(ClO)n(ClO 3)/2；1n(ClO)5n(ClO 3)10.37；n(ClO)0.07 mol，n(ClO 3)0.06 mol。(3)温度升高副产物增多，降温有利于提高 Ca(ClO)2的产率。变式 3 在一定量的石灰乳中通入一定量的氯气，二者恰好完全反应(发生的反应均为放热反应)。生成物中有三种含氯元素的离子，其中两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。已知生成ClO3的反应为：6Ca(OH)26Cl2=5CaCl2Ca(
12、ClO3)26H2O。试回答：(1)t2 时，Ca(ClO)2 与 Ca(ClO3)2 的物质的量之和为mol，该石灰乳中含有的 Ca(OH)2的质量是g。(2)据分析，生成 Ca(ClO3)2的反应是由温度升高引起的，通过氯气的速度不同，ClO和 ClO3的比例也不同。若在原石灰乳中通入氯气的速度加快，则反应后将2(填“”“”或“”)；若，则 n(Cl)mol(用含 a 的代数式来表示)。3740解析：(1)由题 t2时，n(ClO 3)2 mol，n(ClO)4 mol，则 nCa(ClO3)21 mol，nCa(ClO)22 mol。则 Ca(ClO)2与 Ca(ClO3)2的物质的量之
13、和为 3 mol。溶液中还有Cl，由电子守恒可知n(Cl)145214 mol，则n(CaCl2)7 mol，由钙元素守恒，nCa(OH)210 mol，mCa(OH)2740 g。(2)通入 Cl2速率加快，反应速率过快，单位时间内放出的热量多，则有利于Ca(ClO3)2的生成。则 n(ClO)/n(ClO 3)2。设 n(ClO 3)x mol，则 n(ClO)axmol，由电子守恒有 n(Cl)(5xax)mol，由 Ca2Cl，得 axx(5xax)20，得 x10/(3a)，n(Cl)10(a5)/(a3)。例 4 某研究性学习小组为研究 Cu 与浓 H2SO4的反应，设计如下实验探
14、究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH 溶液等药品。根据上述材料回答下列问题：(1)D、E 两容器中 CCl4的作用是_。(2)加热过程中，观察到 A 容器中出现大量白色烟雾，随着反应的进行，瓶底有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是_，分析可能的原因_。防止倒吸CuSO4浓硫酸中含水少，生成的硫酸铜较多，浓硫酸的吸水作用(3)对 A 容器中的浓 H2SO4和铜片进行加热，很快发现 C 容器中品红溶液褪色，但始终未 见D试 管 中 澄 清 石 灰 水 出 现 浑 浊 或 沉 淀。你 的 猜 想 是：_。设计实验验证你的
15、猜想 _。(4)实 验 结 束 后，为 了 减 少 环 境 污 染，将 各 容 器 的 SO2 可 采 取 的 操 作 是_。由于SO2溶解度较大，澄清石灰水中Ca(OH)2含量低，生成了Ca(HSO3)2溶液的缘故取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成(或者加热、加盐酸检验SO2气体等方法打开A容器上的止水夹，用注射器向里通入空气，最后再在B中加入NaOH溶液盖上塞子，振荡即可解析：(1)SO2通入碱溶液中易发生倒吸，但 SO2在 CCl4中溶解度小，所以CCl4的作用是防止倒吸。(2)根据铜与浓硫酸反应的产物可推知，可能为无水硫酸铜。这是由于浓硫酸浓度较大，含水量少，再加上浓硫
16、酸的吸水作用，硫酸铜无法带晶体水析出，只能生成无水硫酸铜。(3)要从 SO2易溶于水，产生气体速度和澄清石灰水中 Ca(OH)2含量低，易生成 Ca(HSO3)2角度来考虑。(4)注意观察 A 容器的结构特点，通入空气将 A 容器中的 SO2带到最后的石灰水或 NaOH 溶液中。还要注意，排空法不能完全赶走 B 瓶中的 SO2，要另外加入 NaOH 溶液除去。变 式 4(1)浓 硫 酸 与 木 炭 粉 在 加 热 条 件 下 反 应 的 化 学 方 程 式是。(2)试用下图所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物。这 些 装 置 的 连 接 顺 序(按 产 物 气 流 从 左 至
17、 右 的 方 向)是(填 装 置 的 编号)：。(3)实验时可观察到装置中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶的溶液不褪色。A 瓶溶液的作用是，B 瓶溶液的作用是，C 瓶溶液的作用是。(4)装置中所加固体药品是，可验证的产物是，确定装置在整套装置中位置的理由是。(5)装置中所盛溶液是，可验证的产物是。验证产物气流中有SO2将产物气流中SO2全部氧化吸收确认产物气流中SO2已被B瓶溶液全部吸收无水硫酸铜(或变色硅胶)水蒸气由于产物气流通过、时会带出水蒸气，所以必须在、之前澄清石灰水(或其他合理答案)二氧化碳解析：(1)浓硫酸有氧化性，加热时氧化性更强，木炭粉有还原性，两者相互反应，浓硫酸被还原成 SO2，
18、木炭粉则被氧化成 CO2，反应得到的三个气态产物是 SO2、CO2和 H2O。(2)实验的目的是要将三种气态产物一一验证出来。由题中所给的各种装置可知：是反应发生器；中有品红溶液，可联想是用来验证 SO2；装置中装有某种水溶液，显然可用来验证 CO2；是反应管，可验证水蒸气。由于、中装的都是水溶液，气流经过后一定会带出水气，所以必须先用验证产物中的水蒸气，然后再验证 SO2和 CO2，不然就不能确证水蒸气一定是反应产物；由于 SO2 和 CO2 都能与石灰水反应，使澄清的石灰水变浑，因此从出来的气体必须先经过验证和除去 SO2后再进入验证 CO2，由此可以得出正确的连接顺序应当是。(3)A 瓶
19、中品红溶液褪色，可证明产物中有 SO2，C 瓶溶液不褪色说明进入 C 瓶的气体中已没有 SO2，从而推断出 B 瓶的溶液作用是氧化吸收从 A 瓶出来的气体中的全部 SO2，因而 C 瓶溶液的作用是确认这时气流中 SO2已被 B 瓶溶液全部吸收。(4)因为是验证水蒸气的，所以其中固体药品必是可与水结合，而且又可观察到明显现象变化的物质，中学生熟悉的是白色无水硫酸铜遇水变蓝，或变色硅胶遇水由蓝色变粉红色。确定装置位置的理由如(2)中所述。(5)由于从中 C 瓶出来的气流中已确证没有 SO2，因此中所盛溶液必定是澄清石灰水，用来验证气流中的 CO2。例 5 下图为某实验者设计的验证银元完全溶解于一定
20、量的浓硝酸，生成的 NO2气体中含有 NO 的实验装置图。常温时，NO2与 N2O4混合存在；在低于 0时，几乎只有无色 N2O4晶体存在。(1)反应前先打开 A 部分的活塞 K1，持续通一段时间 N2，其理由是_。(2)若装置中缺 B 部分，其后果是 _。(3)反应结束后，打开 D 部分的活塞 K2，并通入氧气，D 瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是 _。(4)C 部分装置的作用是 _；E 部分中 a 仪器所起的作用是 _。排除系统内的空气，防止生成的NO被空气中的O2氧化在C中水蒸气被冷却成水，与NO2或N2O4反应，生成NO，干扰NO的验证，
21、气体由无色变为红棕色。升高温度，的平衡向左移动，NO2的物质的量增大，颜色加深NO2全部转化成N2O4晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰防止倒吸解析：实验者的目的是检验 NO2气体中是否混有 NO，若实验中途 NO 发生了转化，就无法确定 NO 是否在银元宝与硝酸的反应中生成，也就失去了检验的意义。因此第一步操作应排尽装置内的空气，以防 NO 被装置内的氧气所氧化。若缺少 B 装置，则 NO2或 N2O4则会与 C 中冷凝后的水反应，生成 NO，从而对 NO 的检验产生干扰。反应结束后，由于 D 中存在未反应的 NO，所以在导管口因接触空气中的氧气而变红色。升高温度，2NO2N2O4的平
22、衡向左移动，NO2的物质的量增大，颜色加深。变式 5 某研究性小组借助下列仪器装置，验证 Ag 与浓硝酸反应的过程中可能产生 NO。从图装置 C 取 25.00 mL 待测溶液放入锥形瓶中，并滴加 23 滴酚酞作指示剂，用 0.10 mol/L NaOH 的标准液进行滴定，到终点时，消耗 NaOH 溶液 20.00 mL。据此回答下列问题：(1)滴定达到终点的标志是。(2)C 中溶液的物质的量浓度为。Ag 与浓硝酸反应过程中生成标准状况下的 NO2体积为。(3)用上图所示仪器，组合一套用水吸收生成的 NO2，测定生成 NO 体积的装置，其合理的连接顺序是(填各导管的编号)。反应前，先通入 N2
23、目的是。(4)在测定 NO 的体积时，B 装置右边细管中液面比左边的液面高，此时应将 B 装置中的右边细管位置(填“下降”或“升高”)，以保证 B 装置中两边液面持平。(5)若实验测得 NO 的体积为 112.0 mL(已折算到标准状况)，则 Ag 与浓硝酸反应的过程中(填“有”或“没有”)NO 产生，依据是。最后一滴NaOH溶液加入，溶液由无色恰好变成浅粉红色，且半分钟内不褪色0.08 molL1NO易被空气氧化，通入N2，赶走装置中的氧气下降有268.8 mL解析：(1)根据指示剂在酸性溶液或碱性溶液中的颜色变化，我们可以判断中和反应是否恰好进行完全。(2)c(HNO3)0.08 molL1，n(HNO3)0.08 molL10.100 L8103mol，由反应式：3NO2H2O=2HNO3NO，根据生成硝酸的物质的量，可计算出 NO2 的物质的量为 3/281031.2102mol，标况下气体体积为1.210222.40.2688 L268.8 mL。(3)测定 NO 气体体积装置 B 应该放在最后，顺序应是。NO 易被空气氧化，先通入N2 赶走装置中的氧气。(4)防止液压差造成对气体体积的影响。(5)由 NO2 与水反应生成的NO 为2181034103mol，而实验收集到的 n(NO)，说明 Ag 与浓硝酸反应生成的气体中含有 NO。