2019-2020年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題三 元素及其化合物 第十講 非金屬及其化合物學案.doc
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2019-2020年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題三 元素及其化合物 第十講 非金屬及其化合物學案xx高考導航適用于全國卷最新考綱高頻考點高考印證命題趨勢1.常見非金屬元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)(1)了解常見非金屬單質及其重要化合物的主要性質及應用。(2)了解常見非金屬單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響。2以上各部分知識的綜合應用。常見非金屬及其化合物的性質和應用xxT7xxT10xxT26xxT8xxT13xxT7非金屬及其化合物的考查,在選擇題和非選擇題中均有呈現,在選擇題中多考查物質的性質、制備、用途,在非選擇題中多與化學推斷、制備工藝、化學實驗、化學計算結合起來進行綜合考查。此外,環(huán)境問題是當今社會的熱點、焦點問題,高考命題的趨勢在重視基礎、強化能力的前提下,越來越關注對環(huán)境題材的涉及,在復習中應注意關注。常見非金屬及其化合物與環(huán)境污染xxT27考點一常見非金屬及其化合物的性質和應用學生用書P451碳、硅及其化合物(1)知識主線H4 OO2SH4S SO2(H2SO3)(2)轉化關系2鹵素及其化合物(1)知識主線(以氯元素為例)H C2HOHO2HO3HO4(2)轉化關系3硫及其化合物(1)知識主線H2 O2O3(H2O4)(2)轉化關系4氮及其化合物(1)知識主線H322OOO2HO3(2)轉化關系5常見無機酸的重要規(guī)律和特性(1)重要規(guī)律最高價氧化物對應水化物的酸性強弱取決于元素非金屬性的強弱,如非金屬性:ClSPCSi,則酸性:HClO4H2SO4H3PO4H2CO3H2SiO3。證明酸性強弱順序,可利用復分解反應中“強酸制弱酸”的規(guī)律,如Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3,Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO。強氧化性酸(如HNO3、濃H2SO4)與金屬反應,一般不生成H2;金屬與濃HNO3反應一般生成NO2,而與稀HNO3反應則生成NO,金屬與濃H2SO4反應一般生成SO2。(2)重要特性H2SiO3(或H4SiO4)為難溶性酸,鹽酸、硝酸為揮發(fā)性酸。HNO3、濃H2SO4、HClO具有強氧化性,屬于氧化性酸,其中HNO3、HClO見光或受熱易分解。濃HNO3和Cu(足量)、濃H2SO4和Cu(足量)、濃鹽酸和MnO2(足量)在反應時,隨著反應的進行,產物會發(fā)生變化或反應停止。濃H2SO4具有吸水性、脫水性和強氧化性。常溫下,鐵、鋁遇濃H2SO4、濃HNO3發(fā)生鈍化。濃鹽酸、濃硝酸、醋酸等遇氨氣能冒白煙,是它們揮發(fā)出來的蒸氣與氨氣反應生成相應的銨鹽(固體)的緣故。H2S、HI、HBr遇強氧化性酸能發(fā)生氧化還原反應,因此不能用濃硫酸進行干燥。非金屬及其化合物的性質、用途判斷1(性質判斷類)(xx山東臨沂模擬)將足量X氣體通入Y溶液中,實驗結果與預測的現象一致的組合是()X氣體Y溶液預測的現象CO2飽和Na2CO3溶液白色沉淀析出SO2Ba(NO3)2溶液白色沉淀析出Cl2AgNO3溶液白色沉淀析出NH3AlCl3溶液白色沉淀析出A.只有 B只有C只有 D破題關鍵氣體與鹽溶液的反應類型除了強酸制弱酸之外,還存在正鹽轉化為酸式鹽(如Na2CO3中通入CO2生成NaHCO3),發(fā)生氧化還原反應,生成特殊的沉淀等類型,本題可作為歸納此類題材的類型題。解析:選D。CO2、H2O與Na2CO3反應生成溶解度更小的NaHCO3,析出NaHCO3,出現白色沉淀,正確;SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3電離產生H,NO和H相當于HNO3,可把SO氧化為SO,生成BaSO4白色沉淀,正確;Cl2與H2O反應生成HCl和HClO,HCl與AgNO3反應生成AgCl白色沉淀,正確;NH3與AlCl3反應生成白色沉淀Al(OH)3,正確。故D項正確?;油卣筍O2通入Na2SO3溶液中能否發(fā)生反應?通入BaCl2溶液中能否發(fā)生反應?答案:前者能反應:SO2Na2SO3H2O=2NaHSO3;后者不能反應,因為亞硫酸酸性弱于鹽酸。將SO2通入BaCl2溶液中沒有沉淀生成,若先通入下列氣體,再通入SO2,仍沒有沉淀生成的是()ANH3 BCl2CH2S DCO2解析:選D。先通入NH3后通入SO2,將發(fā)生反應2NH3SO2BaCl2H2O=BaSO32NH4Cl;先通入Cl2后通入SO2,則Cl2SO22H2OBaCl2=BaSO44HCl;先通入H2S再通入SO2,則2H2SSO2=3S2H2O,故A、B、C項均能產生沉淀。2海水開發(fā)利用的部分過程如下圖所示。下列說法錯誤的是()A向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純C工業(yè)生產中常選用NaOH作為沉淀劑D富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質溴,再用SO2將其還原吸收解析:選C。A項,苦鹵中含有K、Mg2、Br等,通入Cl2可將Br氧化成Br2,便于從苦鹵中提取Br2。B項,粗鹽中含有不溶性雜質(泥沙)和可溶性雜質(Ca2、Mg2、SO等),將粗鹽溶于水,并除去其中的雜質,再通過重結晶的方法得到純凈NaCl晶體。 C項,工業(yè)上沉淀Mg2常選用廉價的Ca(OH)2,而不選用NaOH。D項,Br2具有較強的揮發(fā)性,富集溴時,常先用空氣和水蒸氣吹出Br2,再用SO2將其還原吸收(SO2Br22H2O=H2SO42HBr),得到濃度較大的含Br溶液。非金屬及其化合物之間的轉化關系1(xx高考江蘇卷)在給定條件下,下列選項中所示的物質間轉化均能一步實現的是()A粗硅SiCl4SiBMg(OH)2MgCl2(aq)MgCFe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3DAgNO3(aq)Ag(NH3)2OH(aq)Ag解析:選A。A選項,可以實現相關轉化,所以正確;B選項,電解氯化鎂溶液不可能得到鎂單質,所以錯誤;C選項,氯化鐵能夠發(fā)生水解反應,因此蒸發(fā)氯化鐵溶液不可能得到無水氯化鐵,所以錯誤;D選項,蔗糖中沒有醛基,因此不能被銀氨溶液氧化,所以錯誤。2下表各組物質中,滿足如圖物質一步轉化關系的選項是()選項XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu(OH)2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO3解析:選C。本題考查元素化合物,意在考查考生對常見金屬和非金屬元素及其化合物相互轉化的理解和分析能力。NaHCO3不能一步轉化為Na,A項錯誤;Cu(OH)2不能一步轉化為Cu,B項錯誤;根據CCOCO2C知,C項正確;SiO2不能一步轉化為H2SiO3,H2SiO3不能一步轉化為Si,D項錯誤。實驗探究類型1(xx高考山東卷)下列由實驗現象得出的結論正確的是()操作及現象結論A向AgCl懸濁液中加入NaI溶液時出現黃色沉淀Ksp(AgCl)Ksp(AgI)。B.不能確定是否含有Fe2,正確的實驗操作及現象應該是先加入KSCN溶液,無變化,再加入氯水,溶液變紅色,證明溶液中存在Fe2。C.上層呈橙紅色,說明Cl2與NaBr反應生成了Br2和NaCl,則Br的還原性強于Cl。D.加熱盛有NH4Cl固體的試管,NH4Cl分解產生HCl和NH3,HCl和NH3在試管口重新反應生成NH4Cl,是化學反應,不是升華。2(xx高考江蘇卷)在探究新制飽和氯水成分的實驗中,下列根據實驗現象得出的結論不正確的是()A氯水的顏色呈淺黃綠色,說明氯水中含有Cl2B向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀,說明氯水中含有ClC向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產生,說明氯水中含有HD向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液顏色變成棕黃色,說明氯水中含有HClO解析:選D。A.Cl2的顏色為黃綠色,正因為氯水中溶解了黃綠色的Cl2,才使得氯水顯示了淺黃綠色,A選項正確。B.Cl與Ag結合生成AgCl白色沉淀,B選項正確。C.Cl2與水反應生成HCl和HClO,H與NaHCO3反應生成CO2氣體,C選項正確。D.氯水中的Cl2也能將Fe2氧化為Fe3,D選項錯誤。3(1)將H2O2溶液滴入含有酚酞的NaOH溶液中,溶液紅色消失。甲同學認為這是由于H2O2是二元弱酸(H2O2HHO),H2O2電離出來的H消耗了原溶液中的OH,而使紅色褪去。乙同學認為H2O2具有強氧化性,將酚酞氧化,紅色消失。試設計一個實驗驗證兩位同學的結論是否正確:_。(2)甲同學向品紅溶液中通入一種氣體后,品紅溶液褪色。乙同學設計了一個很簡便的實驗便判斷出甲同學通入的是Cl2還是SO2。乙同學的實驗方案是_。解析:(1)甲同學認為H2O2與NaOH發(fā)生中和反應,酚酞未被消耗,而乙同學認為H2O2將酚酞氧化,NaOH未消耗。只需要通過實驗驗證酚酞和NaOH哪一種物質存在即可。故可設計以下方案:取少量反應后溶液,向其中繼續(xù)加NaOH溶液,看溶液是否變紅,若變紅證明酚酞尚存,則甲同學正確,否則乙同學正確。取少量反應后溶液,向其中滴加幾滴酚酞,若溶液變紅,證明NaOH尚存,則乙同學正確,否則甲同學正確。(2)由于Cl2漂白與SO2漂白的原理不同,Cl2是通過發(fā)生氧化還原反應進行漂白,是永久漂白,而SO2是與某些有機色素化合生成不穩(wěn)定的無色物質,加熱可恢復原色,乙同學可利用此性質進行實驗設計。答案:(1)取少量反應后溶液,向其中繼續(xù)加NaOH溶液,看溶液是否變紅,若變紅則甲同學正確,否則乙同學正確(或取少量反應后溶液滴加幾滴酚酞,若溶液變紅,則乙同學正確,否則甲同學正確)(2)取反應后少量溶液加熱即可,若仍不能恢復紅色,則為Cl2,否則為SO2 非金屬及其化合物轉化關系中的常見“題眼”(1)物質性質及用途:如黃綠色的Cl2、橙色的溴水、紫色的碘水;鹽酸除銹、碘與甲狀腺腫大、碘化銀與人工降雨、二氧化硫與酸雨等;自然界硬度最大的金剛石、空氣主要成分氮氣、紅棕色氣體NO2、黃色的工業(yè)硝酸(工業(yè)鹽酸也呈黃色)。(2)特殊組成或構成:H2O、H2O2,SO2、SO3,CO、CO2,NO2、NO,NH3、N2H4等相同元素可組成不同的物質。(3)特征反應:氯氣、二氧化硫使?jié)駶櫵{色石蕊試紙的變色,氨氣使?jié)駶櫦t色石蕊試紙的變色。(4)反應條件:電解飽和食鹽水,黃鐵礦的高溫煅燒,氫氣與氯氣的光照反應,二氧化錳催化氯酸鉀分解,鐵觸媒催化氨合成,次氯酸、硝酸的光照分解,Pt催化氨氧化,硅酸鹽的高溫制備。(5)重要反應:SO2H2O2、SO2Cl2H2O、FeBr2Cl2、N2Mg、NH3Cl2、CuHNO3、CHNO3(濃)、CH2SO4(濃)??键c二常見非金屬及其化合物與環(huán)境污染學生用書P471大氣污染環(huán)境問題主要污染物主要危害PM2.5直徑小于等于2.5_m的懸浮顆粒物引發(fā)哮喘、支氣管炎等疾病酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、植物死亡、建筑物被腐蝕臭氧層破壞氟氯代烷、NOx紫外線對人體健康及生態(tài)環(huán)境帶來危害光化學煙霧碳氫化合物、NOx刺激人體呼吸系統(tǒng),危害人體健康溫室效應CH4、CO2全球氣候變暖2.水體污染環(huán)境問題主要污染物主要危害赤潮、水華N、P等營養(yǎng)物質的含量過高使水體富營養(yǎng)化,水中含氧量減少,嚴重危害水生動物生存水俁病含Pb、Cd、Cr、Hg等重金屬、工業(yè)廢水污染水源,通過食物鏈被富集,嚴重危害人體健康3.土壤污染環(huán)境問題主要污染物主要危害白色污染廢棄塑料制品破壞土壤結構,焚燒后造成大氣污染生態(tài)脆弱化肥、農藥不合理使用破壞土壤結構,污染水源、危害人體健康環(huán)境污染及處理方法1(環(huán)境污染及處理應用類)(xx高考江蘇卷)煙氣(主要污染物SO2、NOx )經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收,可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1(1)反應3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。(2)室溫下,固定進入反應器的NO、SO2的物質的量,改變加入O3的物質的量,反應一段時間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前n(O3)n(NO) 的變化見下圖。當n(O3)n(NO)1時,反應后NO2的物質的量減少,其原因是_。增加n(O3),O3氧化SO2的反應幾乎不受影響, 其可能原因是_。(3)當用CaSO3水懸浮液吸收經O3預處理的煙氣時,清液(pH約為8)中SO將NO2轉化為NO ,其離子方程式為_。(4)CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液,達到平衡后溶液中c(SO)_用c(SO)、Ksp(CaSO3 )和Ksp(CaSO4 )表示;CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4 溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_。破題關鍵(2)弄清n(O3)n(NO)1.000時的意義,當O3用量增加時,應考慮NO2被氧化為更高價態(tài),故生成的NO2減少。僅從還原性角度看,SO2應優(yōu)先被氧化,即O3氧化SO2的反應必受n(O3)的影響,實際上影響不大,故只能考慮反應速率的因素,所以反應不受影響的原因必是其反應速率較慢。(3)在堿性環(huán)境下,書寫離子方程式應注意OH的參與或生成。(4)加入Na2SO4使c(Ca2)減小,從而使CaSO3(s)Ca2(aq)SO(aq)平衡向右移動,從而使c(SO)增大,加快了SO與NO2的反應速率。解析:(1)應用蓋斯定律進行解答。(2)O3的氧化性很強,O3能將NO2氧化為更高價的氮氧化物。O3能氧化SO2,而增加n(O3)時O3氧化SO2的反應幾乎不受影響,則“幾乎不受影響”的原因是SO2與O3的反應速率慢。(3)NO2轉化為NO是NO2發(fā)生了還原反應,則SO發(fā)生氧化反應;pH8的溶液呈堿性。在此基礎上,應用書寫氧化還原反應型離子方程式的規(guī)則,可寫出SO與NO2反應的離子方程式。(4)CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液以后的體系中存在兩個沉淀溶解平衡:CaSO3 (s)Ca2(aq)SO(aq),Ksp(CaSO3)c(Ca2)c(SO)CaSO4 (s)Ca2(aq)SO(aq),Ksp(CaSO4)c(Ca2)c(SO)則c(SO)c(SO)。CaSO3水懸浮液吸收NO2的實質是SO與NO2發(fā)生氧化還原反應。CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液以后,發(fā)生反應:Ca2(aq)SO(aq)CaSO4(s),促使沉淀溶解平衡CaSO3(s)Ca2(aq)SO(aq)向右移動,SO的濃度增大,加快了SO與NO2的反應速率。答案:(1)317.3(2)O3將NO2氧化為更高價氮氧化物(或生成了N2O5)SO2與O3的反應速率慢(3)SO2NO22OH=SO2NOH2O(4)c(SO)CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO的濃度增大,加快SO與NO2的反應速率互動拓展(1)上題第(3)小題中為什么不能在酸性條件下進行?(2)在第(4)小題中,CaSO3懸濁液中改加K2SO4是否也能提高NO2的吸收速率?答案:(1)酸性條件下NO易分解,故不能。(2)加入K2SO4與加入Na2SO4原理相同,所以也能提高NO2的吸收速率。霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量,其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。(1)方法一:工業(yè)上變“廢”為寶,吸收工業(yè)尾氣SO2和NO,獲得Na2S2O4(連二亞硫酸鈉)和NH4NO3產品的流程圖如下(Ce為鈰元素):裝置中的主要反應的離子方程式為_。裝置可以使Ce4再生,若用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液,當消耗1 mol甲烷時,理論上可再生_mol Ce4。(2)方法二:NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理為NH3將NO和NO2轉化為無毒的N2和H2O(g)。如圖是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率,由圖綜合考慮可知最佳的催化劑和相應的溫度應為_(填序號)。aMn,200 左右bCr,450 左右cMn和Cr混合,300 左右用Fe作催化劑時,在氨氣足量的情況下,若c(NO2)/c(NO)11脫氮率最佳。已知每生成11.2 L N2(標準狀況)反應放出的熱量為Q kJ,此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為_。解析:(1)裝置中主要發(fā)生SO2與NaOH溶液的反應:SO2OH=HSO。由甲烷燃料電池反應CH42O2=CO22H2O知,消耗1 mol甲烷,轉移8 mol e,且1 mol Ce3轉化為1 mol Ce4需要1 mol e,理論上則可再生8 mol Ce4。(2)由圖像可知,Mn作催化劑時脫氮率較高時對應的溫度低于Cr作催化劑時脫氮率較高時對應的溫度,且Mn與Cr作催化劑時的最大脫氮率相差不大,所以選a。由題中提供條件可寫出熱化學方程式:2NH3(g)NO(g)NO2(g)=2N2(g)3H2O(g)H4Q kJ/mol。答案:(1)SO2OH=HSO8(2)a2NH3(g)NO(g)NO2(g)=2N2(g)3H2O(g)H4Q kJ/mol2(xx福建廈門第二次調研)國務院頒布的“十二五”控制溫室氣體排放工作方案提出,xx年我國單位國內生產總值CO2排放要比xx年下降17%。下列說法不正確的是()ACO2屬于酸性氧化物BCO2是導致酸雨發(fā)生的主要原因C可用Na2CO3溶液捕捉(吸收)CO2D使用氫能源替代化石燃料可減少CO2排放解析:選B。CO2能與堿反應生成鹽和水,屬于酸性氧化物,A項正確;形成酸雨的主要物質為SO2和氮的氧化物,B項錯誤;Na2CO3溶液吸收CO2生成NaHCO3,C項正確;氫氣燃燒生成水,無污染,D項正確。3NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式:_。(2)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器,可有效降低NOx的排放。當尾氣中空氣不足時,NOx在催化轉化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學方程式:_。當尾氣中空氣過量時,催化轉化器中的金屬氧化物吸收NOx生成鹽。其吸收能力順序如下:12MgO 20CaO 38SrO,NaClO的濃度越高,其分解速率越大,因此v()v()。NaClO分解的化學方程式可從以下兩個反應分析得出:NaClOH2OHClONaOH,2HClO=2HClO2。設溶液的體積為1 L,48 d期間,中v(NaClO)(6.5%5.1%)1 g/cm3103cm374.5 g/mol1 L4 d0.047 mol/(Ld)。答案:(1)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(2)HClOK2K1,反應的有效成分比反應的有效成分多,Cl2最終轉化為HClO更充分;次氯酸鈉比次氯酸更穩(wěn)定(3)ClO2eH2O=Cl2OH(4)v()v()在相同的條件下,NaClO的濃度越高其分解速率越大2NaClO2NaClO20.04711(xx高考安徽卷)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組提出了如下假設:假設一:溶液中的NO假設二:溶液中溶解的O2(1)驗證假設一該小組設計實驗驗證了假設一。請在下表空白處填寫相關實驗現象。實驗步驟實驗現象結論實驗1:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體_假設一成立實驗2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體_,(2)為深入研究該反應,該小組還測得上述兩個實驗中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如右圖。實驗1中溶液pH變小的原因是_;V1時,實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示)_。(3)驗證假設二請設計實驗驗證假設二,寫出實驗步驟、預期現象和結論。(4)若假設二成立,請預測:在相同條件下,分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計),充分反應后兩溶液的pH前者_(填“大于”或“小于”)后者,理由是_。解析:(1)實驗1中溶液和實驗2中溶液的唯一區(qū)別就是一個含有Cl,一個含有NO,故可通過實驗1未生成白色沉淀,而實驗2生成白色沉淀來證明假設一正確。(2)SO2溶于水得到中強酸H2SO3,故使得溶液的pH減小。在實驗2中,NO將SO2氧化成SO,自身被還原為NO,同時有H生成,故溶液pH小于實驗1。(3)在驗證假設二時,應使用不含NO的鋇鹽,如BaCl2,可以向含有O2的BaCl2溶液中緩慢通入SO2,若有白色沉淀生成,則證明假設二成立。(4)O2和KNO3分別與H2SO3反應的離子方程式為O22H2SO3=4H2SO、3H2SO32NO=3SO4H2NOH2O,故相同的H2SO3溶液被O2氧化后溶液的pH較小。答案:(1)無明顯現象有白色沉淀(2)SO2溶于水生成H2SO33SO22NO2H2O=3SO2NO4H(或3H2SO32NO=3SO4H2NOH2O)(3)實驗1作為參照實驗;實驗3:將純凈的SO2氣體緩慢通入未經脫O2處理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假設二成立,否則不成立。(4)小于反應的離子方程式表明,足量的O2和NO分別氧化相同的H2SO3,生成H的物質的量前者多于后者(本題部分小題屬于開放性題,答案合理即可)- 配套講稿:
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