高考第二轮复习——无机非金属元素及其化合物学案含答案

高考第二轮复习——无机非金属元素及其化合物学案含答案

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 无机非金属元素及其化合物 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ ‎ 无机非金属元素及其化合物 二. 教学目标 掌握氯、氧、硫、氮、磷、碳、硅所在主族元素性质的相似性、递变规律和特殊性；‎ 重点掌握几种常见典型物质的物理性质和化学性质；‎ 掌握硫酸、硝酸的化学性质；‎ 掌握氯气、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化碳、氨气、氢气的实验室制法和气体的收集与尾气的吸收。‎ 三. 教学重点、难点 常见非金属元素的性质及相互关系 四. 教学过程：‎ 元素化合物是高中化学的主体，这部分内容与基本概念、基本理论相互渗透，与化学实验、化学计算联系紧密。复习元素化合物，要运用规律、把握关键、抓住重点、联系实际、编织元素化合物的科学体系。 ‎ 元素化合物知识复习中要注意相似、相近内容的总结归纳。如SO2、CO2、SO3、P2O5、SiO2等都是酸性氧化物，它们的性质有相似之处也有相异点。高考命题时常会把这种关系编入试题中。近几年的高考试题中这种趋向比较明显，值得大家重视。‎ 说明：‎ ‎1. 氯元素的知识网络 ‎2. 次氯酸、漂白粉的性质 HClO分子的结构式为H－O－Cl（氧处于中心），所以电子式为。次氯酸、次氯酸钙等有多方面的性质，经常用到以下几方面性质：‎ ‎（1）HClO是一种弱酸，与碳酸比较电离能力有如下关系：H2CO3>HClO>HCO3-，请分析下列反应：‎ 少量二氧化碳通入NaClO溶液中：NaClO + CO2+H2O=NaHCO3+HClO 氯气通入碳酸氢钠溶液中： Cl2+NaHCO3=NaCl+CO2↑+HClO ‎（2）ClO-是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应：ClO-+H2OHClO+OH-，所以次氯酸钙溶液显碱性。‎ 若遇到铁盐、铝盐易发生双水解：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO ‎（3）HClO和ClO-都具有强氧化性，无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应，但不能使品红溶液褪色。如：‎ 硫酸亚铁溶液遇漂白粉：2Fe2+ + 5ClO- + 5H2O = 2Fe（OH）3↓+Cl- + 4HClO 漂白粉遇亚硫酸盐：ClO-+SO32-=Cl-+SO42-‎ ‎（4）HClO见光易分解：2HClO2HCl+O2↑‎ ‎（5）次氯酸钙中的Ca2+、ClO-可以表现出一些综合性质。如少量二氧化碳通入次氯钙溶液中：‎ Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO 注意理解二氧化碳、碳酸钠、碳酸氢钠分别跟次氯酸钙溶液反应的差异：‎ Ca（ClO）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClO Ca（ClO）2+NaHCO3=CaCO3↓+HClO+NaClO ‎3. 碳、硅及化合物的联系网络 ‎4. 氧及其化合物相互联系 ‎5. 氮及其化合物间的转化关系 ‎6. 熟记常见物质的颜色和状态：‎ ‎7. 常见物质的毒性。‎ ‎（1）有毒的单质：氯气、溴、氟气、Hg、As等 ‎ ‎（2）有毒的气体或蒸气：氯气、氟气、溴蒸气、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、三氧化硫（熔点：16.8℃）、甲醛、苯蒸气、硝基苯 ‎（3）有毒的离子：重金属阳离子，如Cu2+、Ag+ 、Pb2+ 、Hg2+等。 ‎ ‎8. 常温下，呈液态的物质有：H2O、Br2、Hg、乙醇、乙醛（沸点‎20.8℃‎）、乙酸（熔点‎16.6℃‎）、苯、四氯化碳、氯仿等。 ‎ ‎9. 气体中极易溶于水的气体有：氟化氢、氨、氯化氢、碘化氢、二氧化硫、二氧化氮。‎ ‎10. 常见物质的漂白性：‎ ‎（1）氧化漂白型：HClO、Ca（ClO）2、Na2O2、H2O2、HNO3、O3等，漂白过程不可逆。‎ ‎（2）化合漂白型：SO2、H2SO3等，漂白过程可逆。‎ 说明：a：漂白性是指化学变化。活性炭为疏松、多孔的物质，具有较大的表面积，可以吸附一些有色物质而使之褪色，是物理变化。 ‎ b：漂白一般是指使有机物褪色，即使使无机物褪色也不叫漂白，如二氧化硫使碘水褪色。‎ c：两种不同的漂白剂混合可能失去漂白作用，如二氧化硫和氯气按1：1的体积比混合，生成了盐酸和硫酸，不再具有漂白性。‎ ‎11. 离子检验中的注意事项：‎ ‎（1）检验Ag+：加入Cl-，产生白色沉淀，沉淀不溶于稀硝酸（不能加盐酸或硫酸）。‎ ‎（2）检验SO42-：加入Ba2+，产生白色沉淀，沉淀不溶于稀盐酸（不能加硝酸或硫酸）。最佳方法是先加盐酸，无气体或无沉淀产生，再加Ba2+，有白色沉淀产生。既要防止SO32-的干扰，又要防止Ag+的干扰。 ‎ ‎（3）加入不同的酸可能产生的气体有：氢气、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、一氧化氮、二氧化氮等。‎ ‎（4）加入强碱产生的气体有：氨气、氢气（铝或硅与氢氧化钠反应）。‎ ‎12. 掌握硝酸、硫酸、盐酸与不同金属的反应规律。‎ ‎13. 掌握常见的几个连续氧化规律（反应条件略）： ‎ ‎（1）NH3→ NO →NO2‎ ‎（2）H2S →S→SO2→SO3 ‎ ‎（3）Na→Na2O→Na2O2 ‎ ‎（4）C→CO→CO2 ‎ ‎14. 推断题中千万不能忽视的几种物质（因为它们不满足同主族的最高正价或最低负价）：FeS2、Na2O2、H2O2、CaC2、Fe3O4、N2O等。 ‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 氯化碘（ICl）的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的最初生成物是 A. HI和HClO B. HCl和HIO C. HClO3和HIO D. HClO和HIO 解析：氯气与水反应的方程式为Cl2＋H2O ＝HCl＋HClO 反应可看做Cl－Cl＋H－OH 互相交换形成HCl＋HClO。氯化碘与水反应可认为是ICl＋H－OH →HCl＋IHO，将IHO改成HIO。选项B符合题意。Cl2与水反应是氧化还原反应，而ICl与水反应不是氧化还原反应。‎ 答案：B 例2. 可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是 ‎①硫和氢气在加热条件下能形成H2S、H2S受热‎300℃‎左右分解。氯气和氢气在点燃或光照下生成氯化氢，氯化氢很难分解。‎ ‎②向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成 ‎③硫、氯气分别与铜和铁反应的产物是 FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2‎ ‎④高氯酸（HClO4）的酸性强于硫酸 A. ①②③④ B. 有①② C. 只有②③④ D. 只有③④‎ 解析：元素非金属性强弱的比较有很多方法。常用的方法有：‎ ‎①形成气态氢化物难易程度，易形成气态氢化物者，非金属性强。通常气态氢化物稳定的非金属性强。‎ ‎②相同条件下，最高价氧化物的水化物酸性强的非金属性强。‎ ‎③非金属单质甲可以在溶液中置换出非金属单质乙，则甲的非金属性强于乙。‎ ‎④同种变价金属与不同非金属反应时，生成高价金属化合物时，该非金属性强于生成低价金属化合物对应的非金属，如题中③。综上所述选项A符合题意。‎ 在理论上还有：①易得到电子的非金属单质，其非金属性强。②同周期元素在右侧（稀有气体除外），同主族元素在上方非金属性强。‎ 答案：A 例3. A、B、C是在中学化学中常见的三种化合物，它们各由两种元素组成，甲、乙是两种单质.这些化合物和单质之间存在如下的关系： ‎ 据此判断：‎ ‎（1）在A、B、C这三种化合物中，必定含有乙元素的是 。（用A、B、C字母填写）‎ ‎（2）单质乙必定是 （填“金属”或“非金属”），其理由是 。‎ ‎（3）单质乙的分子式可能是 ，则化合物B的分子式是 。‎ 解析：（1） 根据题意，可转化为如下三个反应① 甲＋乙→A，② 甲＋B→ A＋C， ③A＋B→乙＋C，由①可知化合物A中一定含有乙元素，由②A中含乙元素，一定来源于化合物B，所以A、B均含有乙元素。‎ ‎（2）由③ 看出，该反应一定是氧化还原反应，乙为单质，A、B中又都含有乙元素，所以乙元素在A、B中必有一个显正价，另一个显负价。在中学化学中只有非金属元素显负价，因而乙一定是非金属元素。‎ ‎（3）单质乙可能是S，B的化学式为H2S，A的化学式为SO2，因此可写出下列（左）反应关系，也可认为乙是N2，可以写出如下（右）反应关系 答案：（1）A、B均含有乙元素；（2） 乙一定是非金属元素，乙元素在A、B中必有一个显正价，另一个显负价，而在中学化学中只有非金属元素显负价。‎ ‎（3）单质乙可能是S，B的化学式H2S，A的化学式为SO2；也可以是N2、NH3和NO 例4. A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示（反应条件未标出），其中反应①是置换反应。‎ ‎⑴若A、D、F都是非金属单质，且A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，则反应①的化学方程式是____________________________________。‎ ‎⑵若A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①在水溶液中进行，则反应②（在水溶液中进行）的离子方程式是_________________________；已知1 g D与F反应生成B时放出92.3 kJ热量，写出该反应的热化学方程式________________________________。‎ ‎⑶若B、C、F都是气态单质，且B有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A、D相遇有白烟生成， 则C的电子式是________________，反应③的化学方程式是_________________________________________。‎ ‎⑷若A、D为短周期元素单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍，③和④两个反应中都有红棕色气体生成，则反应④的化学方程式是_________________________________________。‎ 解析： ⑴题给信息是A、D、F都是非金属单质，且A、D所含元素同主族，反应①是置换反应，所以，先考虑A、D要么是氯、溴，要么是碳、硅，而F又是非金属，对照框图分析，确定应是碳、硅。‎ ‎⑵由于A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①在水溶液中进行，A+F反应生成E，C+F也生成E，说明A金属有可变价态，A是Fe，B是HCl，C是FeCl2，D是H2， E是FeCl3，F是Cl2。‎ ‎⑶关键是抓住B、C、F都是气态单质，且B有毒，反应②需要放电才能发生， A、D相遇有白烟生成，不难看出A是NH3，B是Cl2，C是N2，，D是HCl，E是NO，F是O2。‎ ‎⑷若A、D为短周期元素单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，自然会使人想起元素Mg和C符合，再根据“③和④两个反应中都有红棕色气体生成”这一信息，可以确定有HNO3参加反应，最后确定A是Mg，B是CO2，C是MgO，D是C，E是Mg（NO3）， F是HNO3。‎ 答案 ：⑴SiO2＋2CSi＋2CO↑ ‎ ‎⑵2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）；ΔH＝－184.6 kJ·mol－1 ‎ ‎⑶∶NN∶ 4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎⑷C＋4HNO3 CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 例5. 为检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO2和CO2气体，设计了如图所示实验装置，a、b、c为止水夹，B是用于储气的气囊，D中放有用I2和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。‎ 请回答下列问题： ‎ ‎ （1）实验前欲检查装置A的气密性，可以采取的操作是 ；‎ ‎ （2）此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快，由此设计了虚框部分的装置，则正确的操作顺序是 （用操作编号填写）‎ ‎ ①向A装置中加入浓硫酸，加热，使A中产生的气体进入气囊B，当气囊B中充入一定量气体时，停止加热；‎ ‎②待装置A冷却，且气囊B的体积不再变化后，关闭止水夹a，打开止水夹b，慢慢挤压气囊，使气囊B中气体慢慢进入装置C中，待达到实验目的后，关闭止水夹b；‎ ‎③打开止水夹a和c，关闭止水夹b；‎ ‎（3）实验时，装置C中的现象为 ；‎ ‎（4）当D中产生 （多选不得分）现象时，可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO2，而不是SO2；‎ A. 进气口一端脱脂棉蓝色变浅，出气口一端脱脂棉蓝色不变 B. 脱脂棉上蓝色均变浅 C. 脱脂棉上蓝色褪去 装置D的作用为 。‎ 解析：实验装置中接了一个储气的气囊，这是课本实验中没有见到过的。但试题主要还是考查卤族和氧族元素化合物的基础知识、实验基本操作等。‎ 答案：（1）关闭分液漏斗的活塞，打开止水夹a和b，关闭止水夹c，用手捂热（或微热）圆底烧瓶A，若C中有气泡冒出，移开手掌（或热源）后，C处导管内有水上升，则证明A装置的气密性良好。‎ ‎（2）③①②‎ ‎（3）品红溶液褪色。‎ ‎（4）A；除去SO2并检验SO2已被除净。‎ 例6. 设X、Y、Z、A、B分别代表五种短周期元素，已知：①Ym－和Zn－两种离子具有相同的电子层结构；②Y和X可以形成原子个数比为1：1的化合物甲和原子个数比为1：2的化合物乙，甲和乙都是共价化合物；③Z和X可以形成原子个数比为1：1的化合物丙，其分子与乙的分子所含质子数相同；④Y和A是同周期相邻的两种元素，Y和B是同主族相邻的两种元素；⑤Y、A、B三种元素的原子序数之和为31。据此，请回答：‎ ‎（1）Y的元素符号是 ；A的元素符号是 ; B的元素符号是 。‎ ‎（2）化合物甲的结构式是 。‎ ‎（3）Z单质与化合物乙反应的化学方程式是 。‎ ‎（4）化合物丙与NaOH溶液反应的离子方程式是 。‎ ‎（5）X、A、Y可组成原子个数比为4：2：3的化合物，其水溶液呈酸性，原因是（用离子方程式表示） 。‎ ‎（6）若把甲看成二元弱酸，请写出常温下甲与乙组成的混合物中存在的带负电荷的微粒 。‎ ‎（7）化合物甲与酸性高锰酸钾溶液反应的现象有 解析：本题考查的是元素周期表与元素及其化合物的知识。根据①Ym－和Zn－两种离子具有相同的电子层结构；②Y和X可以形成原子个数比为1：1的化合物甲和原子个数比为1：2的化合物乙，甲和乙都是共价化合物；③Z和X可以形成原子个数比为1：1的化合物丙，其分子与乙的分子所含质子数相同；④Y和A是同周期相邻的两种元素，Y和B是同主族相邻的两种元素；⑤Y、A、B三种元素的原子序数之和为31。可知：A为N、B为S、X为H、Y为O、Z为F。则化合物甲为H2O2，结构式为：H－O－O－H，Z单质与化合物乙反应的化学方程式为：2F2 + 2H2O = 4HF + O2；化合物丙为HF，与NaOH溶液反应的离子方程式：HF + OH－= F－ + H2O，X、A、Y可组成原子个数比为4：2：3的化合物为：NH4NO3，其水溶液显酸性的原因：NH4＋ + H2ONH3·H2O + H＋，H2O2属于二元弱酸，其电离方程式为：H2O2H＋＋HO2－、HO2－H＋＋O22－，再加上由水电离产生的OH－，则溶液中带负电荷的离子有：HO2－、O22－、OH－，H2O2与酸性高锰酸钾溶液反应的方程式为：2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4＝K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑，现象为：①有无色气体产生 ②溶液紫色褪去 答案：（1）O N S （2）H－O－O－H ‎ ‎（3）2F2 + 2H2O = 4HF + O2 （4）HF + OH－= F－ + H2O ‎ ‎（5）NH4＋ + H2ONH3·H2O + H＋ （6）HO2－、O22－、OH－ ‎ ‎（7）①有无色气体产生 ②溶液紫色褪去 ‎