高考化学复习专题02 非金属及其化合物考点剖析.docx
《高考化学复习专题02 非金属及其化合物考点剖析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学复习专题02 非金属及其化合物考点剖析.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学复习专题02非金属及其化合物考点剖析
非金属及其化合物
主标题:
非金属及其化合物考点剖析
副标题:
剖析考点规律,明确高考考查重点,为学生备考提供简洁有效的备考策略
关键词:
硅,氯,硫,氮
难度:
4
重要程度:
4
内容:
元素化合物是中学化学的核心内容,在高考中约占20%,但它同时也是考核其他化学内容的载体,如概念、理论、实验、计算等无不以元素化合物的知识为载体。
元素化合物的内容庞杂、琐碎、条理性较差、逻辑性也不够强,复习时要注意:
1.充分利用已有的理论知识(物质结构理论、氧化-还原理论、反应速率与平衡移动原理等)作为指导来学习元素化合物的知识,尽可能地理解。
2.理清知识的内在逻辑关系,尽可能地使知识变得有序化、网络化、条理化、规律化。
知识网络:
1、硅及其化合物:
碳及其化合物:
2、氯及其化合物:
3、硫及其化合物
4、氮及其化合物:
知识梳理:
知识点一:
碳硅及其化合物:
1、硅及其化合物:
2、二氧化碳和二氧化硅的比较:
物质
二氧化硅
二氧化碳
与水反应
不反应
CO2+H2O
H2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应:
不反应
与碱
(NaOH)液反应
SiO2+
(试剂瓶用橡胶塞)
与盐反应
如与Na2CO3反应:
如与Ca(ClO)2反应:
2HClO
与碱性氧化物反应
如与CaO反应:
如与Na2O反应:
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
【典型例题】:
1.将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液 ②Na2SiO3溶液
③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na2CO3溶液 ⑤NaAlO2溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④ B.②④⑤
C.①②③D.②③
答案 B
解析 ①盐酸酸性比H2CO3强,不反应 ②2CO2+2H2O+SiO
===H2SiO3↓+2HCO
③CO2+OH-===HCO
无沉淀 ④CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3↓析出NaHCO3 ⑤CO2+AlO
+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
,生成Al(OH)3沉淀,故选B项。
2、现有物质:
①氢氟酸 ②浓H2SO4 ③烧碱溶液 ④Na2CO3固体 ⑤氧化钙 ⑥浓HNO3。
其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )
A.①②⑥B.全部
C.①③④⑤D.②③⑥
答案 C
解析 SiO2与除氢氟酸以外的酸都不反应,SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,则①可以,②和⑥不可以;SiO2是酸性氧化物,能够与碱和碱性氧化物反应,③和⑤可以;高温下SiO2和Na2CO3能够反应,④可以。
3、向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体,当通入气体为8.96L(0℃,1.01×105Pa)时立即停止,则这一过程中,溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽略不计)( )
答案 C
解析 本题涉及的化学反应方程式:
Ba(OH)2+CO2===BaCO3↓+H2O①
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O②
BaCO3+CO2+H2O===Ba(HCO3)2③
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3④
当未通入CO2气体时,溶液中离子的物质的量为0.2molNa+、0.1molBa2+、0.4molOH-;当通入2.24LCO2气体时,发生反应①,此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa+、0.2molOH-;当通入4.48LCO2时,发生反应②,此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa+、0.1molCO
;当通入6.72LCO2时,发生反应④,此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa+、0.2molHCO
;当通入8.96LCO2时,发生反应③,此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa+、0.1molBa2+、0.4molHCO
。
对比图像可知选项C正确。
4、A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素,它们能发生如图所示的转化关系,该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。
请回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:
A________;B________;C________;D________;E________。
(2)写出反应①的化学方程式________________________
___________________________________________________,
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)写出反应④的离子方程式_______________________。
(4)写出反应⑤的离子方程式_______________________。
(5)H2CO3的酸性强于E的,请用离子方程式予以证明____________________________________________。
答案
(1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3
(2)SiO2+2C
Si+2CO↑ 1∶2
(3)Si+2OH-+H2O===SiO
+2H2↑
(4)SiO
+Ca2+===CaSiO3↓
(5)SiO
+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO
解析 解答本题的“突破口
(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气,说明是硅及其化合物之间的转化。
“突破口
(2)”是反应条件“高温”,A在高温条件下,能与焦炭、CaCO3发生反应,则A为SiO2。
从而顺藤摸瓜推知B为CaSiO3,D为Si,E为H2SiO3。
知识点二、氯及其化合物
1、氯气
与金属反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3,Cu+Cl2
CuCl2,2Na+Cl2
2NaCl,
与非金属反应:
H2+Cl2
HCl,
与化合物反应:
H2O+Cl2
HCl+HClO,Cl2+NaOH=NaCl+NaClO+H2O
与还原性物质反应:
Cl2+2KI===I2+2KCl,2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2,2FeCl2+Cl2===2FeCl3
2、氯气的制取:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
氯气是一种性质活泼的气体,以氯气的实验室制备、性质实验为素材的实验题目在高考实验类试题中占有很重要的位置,复习中应高度重视。
【典型例题】:
1、在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
答案 D
解析 FeCl2溶液中滴加氯水,颜色变成棕黄色,Cl2也可以与FeCl2溶液发生反应:
Cl2+2FeCl2===2FeCl3,不能说明氯水中含有HClO,D项错误。
2、实验室制备氯气的装置如下图。
图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是( )
A.①B.②
C.③D.④
答案 C
解析 装置③的导气管长短错误,应长进短出。
3、实验室用下列两种方法制氯气:
①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应 ②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。
所得的氯气( )
A.①比②多B.②比①多
C.一样多D.无法比较
答案 B
解析 146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol,由方程式:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O知,1molMnO2可以与4molHCl反应,但是,应注意稀盐酸与MnO2不反应,也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。
4、在盛有溴水的三支试管中分别加入少量苯、四氯化碳和酒精,振荡后静置,出现下列现象,正确的结论是( )
A.①加CCl4 ②加苯 ③加酒精
B.①加酒精 ②加CCl4 ③加苯
C.①加苯 ②加CCl4 ③加酒精
D.①加苯 ②加酒精 ③加CCl4
答案 C
解析 苯、CCl4与水分层,ρ苯<ρ水<ρ(CCl4),酒精与水任意比互溶,不分层。
5、某学习小组设计以下四个实验探究氯水的成分,请根据下表回答问题。
实验序号
实验方法
实验现象
结论
①
将氯水滴加到AgNO3溶液中
生成白色沉淀
②
将氯水滴加到含有酚酞的NaOH溶液中
③
淀粉-KI试纸变蓝色
氯水中含有Cl2
④
将足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中
氯水中含有H+
(1)实验①得出的结论______________________________
_______________________________________________。
(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”:
②_____________________________________________,
④_____________________________________________。
(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)通过实验②中的“实验现象”,同学们得出两个不同的结论。
这两个结论可能是
a.____________________________________________,
b.____________________________________________。
请设计简单的实验证明哪一个是正确的________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案
(1)氯水中含有Cl-
(2)溶液褪色 有气泡冒出
(3)取一片淀粉-KI试纸,置于表面皿或玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取氯水,滴在试纸上
(4)a.氯水中含有HClO,其漂白作用使溶液褪色
b.氯水中含有H+,中和OH-使溶液褪色
向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明红色消失是HClO的漂白作用引起的;若溶液显红色,证明是H+的中和作用引起的。
解析 氯水中存在:
Cl2+H2O
H++Cl-+HClO,通过AgNO3溶液检验Cl-的存在。
通过淀粉-KI试纸检验氯水中存在Cl2,发生的反应为:
Cl2+2KI===I2+2KCl。
通过氯水能与Na2CO3溶液反应说明氯水中存在HCl,发生的反应为:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。
往含有酚酞的NaOH溶液中滴加氯水,溶液红色褪去,有两种可能,一是氯水中含有强氧化性的HClO,它的漂白作用能使红色褪去,二是氯水中含有H+,能中和OH-,使酚酞褪色。
通过向褪色后的溶液中再加入NaOH溶液,看溶液是否重新变成红色来验证溶液褪色的原因。
知识点三、硫及其化合物
1、SO2的化学性质:
①具有酸性氧化物的通性。
a.与H2O反应:
SO2与水反应生成H2SO3,化学方程式为SO2+H2O
H2SO3;
b.使指示剂变色:
SO2能使石蕊试液变紫色。
注意:
SO2不能使指示剂褪色。
c.与碱反应:
当NaOH足量时,反应的化学方程式为SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O;
当NaOH不足量时,反应的化学方程式为SO2+NaOH===NaHSO3。
d.可与碱性氧化物或某些盐反应:
SO2与Na2SO3溶液反应生成NaHSO3,化学方程式为SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。
②氧化性。
SO2通入到氢硫酸(H2S)溶液中:
反应的化学方程式为SO2+2H2S=3S+2H2O;
实验现象:
产生淡黄色沉淀。
③还原性。
a.SO2被O2氧化成SO3的反应的化学方程式为2SO2+O2
2SO3;
b.SO2的水溶液能被X2(Cl2、Br2、I2)氧化,如SO2能使氯水褪色,反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl;
c.SO2能使酸性KMnO4溶液的紫红色褪去;
④漂白性。
SO2+H2O+少数有色物质化合,不稳定无色物质△,有色物质。
2、硫酸及硫酸根的检验:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
被检液
取清液
有无白色沉淀(判断有无SO
)。
3、含硫物质的氧化性和还原性
(1)H2S、Na2S:
-2价S处于最低价态,只有还原性,能被Cl2、Br2、I2、O2、H2O2、Na2O2、Fe3+氧化为S。
(2)S、SO2、H2SO3、Na2SO3,0价、+4价S处于中间价态,既有氧化性,又有还原性。
SO2、H2SO3、Na2SO3均能被Fe3+、H2O2、HNO3、ClO-、MnO
(H+)氧化为H2SO4或SO
,如:
2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO
+4H+
Cl2+SO
+H2O===2Cl-+SO
+2H+
2H2SO3+O2===2H2SO4
2Na2SO3+O2===2Na2SO4
(3)SO3、H2SO4(浓):
+6价S处于最高价态,只有氧化性,浓H2SO4在一定条件下与金属或还原性金属氧化物反应,和盐反应时还表现出酸性。
【典型例题】:
1、将SO2分别通入下列4种溶液中,有关说法正确的是( )
A.试管a中实验可以证明SO2具有漂白性
B.试管b中溶液褪色,说明SO2具有强氧化性
C.试管c中能产生白色沉淀,说明SO2具有还原性
D.试管d中能产生白色沉淀,最终沉淀完全溶于稀硝酸
答案 C
解析 A项,试管a中实验可以证明SO2具有还原性;B项,试管b中溶液褪色,说明SO2具有漂白性;D项,试管d中能产生白色沉淀BaSO3,BaSO3能被稀硝酸氧化成BaSO4,实验时不会出现沉淀溶解的现象。
2、下列溶液中:
①石灰水 ②氯化钡溶液 ③KMnO4溶液
④溴水 ⑤酸化的Ba(NO3)2溶液 ⑥品红溶液 ⑦湿润的蓝色石蕊试纸 ⑧三氯化铁溶液 ⑨浓硫酸,不能区别SO2和CO2气体的是( )
A.①②⑦⑨ B.①③⑧
C.①④⑤D.③④⑤⑥
答案 A
解析 SO2和CO2都是酸性气体,性质相似,和石灰水反应都有白色沉淀生成,和氯化钡溶液都不反应。
SO2和酸化的Ba(NO3)2溶液反应生成沉淀BaSO4。
SO2是还原性气体,和KMnO4溶液、溴水、三氯化铁溶液发生氧化还原反应;SO2气体具有漂白性,能使品红溶液褪色但不能使湿润的蓝色石蕊试纸褪色,只能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。
SO2、CO2气体和浓硫酸均不反应。
3、锌与100mL18.5mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体甲33.6L(标准状况)。
将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液的pH=1,下列叙述不正确的是( )
A.反应中共消耗1.8molH2SO4
B.气体甲中SO2与H2的体积比为4∶1
C.反应中共消耗97.5gZn
D.反应中共转移3mol电子
答案 B
解析 反应前n(H2SO4)=1.85mol,反应后剩余H2SO4为0.05mol,推知气体甲应该是Zn与浓H2SO4反应产生的SO2及Zn与稀H2SO4反应产生的H2的混合气体。
设生成SO2、H2的物质的量分别为xmol、ymol,则有:
x+y=1.5,根据反应:
Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑,得2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2。
n(SO2)/n(H2)=0.3mol/1.2mol=1∶4。
反应中消耗Zn的质量=1.5mol×65g/mol=97.5g。
反应中转移电子的物质的量=2×1.5mol=3mol。
综上所述可知选项B错误。
4、某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用如图所示装置进行了有关实验:
(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请在图上把导管补充完整。
(2)实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol·L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________
②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是_______________________________________;
③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填选项字母)。
A.铁粉B.氯化钡溶液
C.银粉D.碳酸氢钠溶液
(3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙学生进行了如下实验设计:
①甲同学的设计方案是:
先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量,再计算余酸的物质的量浓度。
他认为测定SO2的量的方法有多种,请问下列实验方案中可行的是________(填选项字母)。
A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,反应结束后再次称量
B.将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液中,再加入足量氯化钡溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
C.用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)
D.将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液中,反应完全后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
E.将装置A产生的气体缓缓通入足量稀硝酸酸化的硝酸钡溶液中,反应完全后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
请你对不可行的方案进行分析(可以不填满):
方案序号
分析
误差(偏低或偏高)
改变措施
②乙同学的设计方案是:
在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL,取20mL于锥形瓶中,滴入2滴-3滴甲基橙指示剂,用标准氢氧化钠溶液进行滴定(已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5),通过测出消耗氢氧化钠溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。
假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变,你认为乙学生设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度________(填“能”或“不能”),其理由是____________________________;
(4)请再设计其他可行的实验方案,来测定余酸的物质的量浓度,简要写出操作步骤及需要测定的数据(不必计算)________________________________________________。
答案
(1)如图所示:
(2)①Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
②随着反应的进行,硫酸被消耗,产物有水生成,所以浓硫酸变成稀硫酸,反应会停止
③AD (3)①E
方案序号
分析
误差(偏低或偏高
改变措施
A
碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水,测得的二氧化硫质量增大
偏低
A产生的气体先经浓硫酸干燥,后用碱石灰吸收
B
高锰酸钾溶液中含有硫酸,与氯化钡反应使生成沉淀量增大
偏低
将用硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水或碘水或硝酸溶液
C
二氧化硫在水中以140的体积溶解,收集到二氧化硫体积减少
偏高
将水换成四氯化碳、煤油等非极性溶剂
D
亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡,产生的固体质量增大
偏低
先将二氧化硫用强氧化剂如溴水氧化,再加入足量的氯化钡溶液或氢氧化钡溶液
②不能 虽然甲基橙变色范围pH为3.1-4.4,氢氧化铜开始沉淀时的pH为5,在指示剂变色范围之外,即中和酸时,铜离子不会消耗OH-,但是甲基橙由红色变成橙色、黄色时,铜离子溶液呈蓝色,对观察指示终点颜色有干扰
(4)方案一:
①取反应后溶液,向其中加入足量锌;②收集并测定氢气的体积;③通过氢气的量计算剩余硫酸的物质的量浓度。
方案二:
①取反应后溶液,向其中加入过量的氢氧化钠溶液,至氢氧化铜完全沉淀;②过滤、洗涤、(低温)干燥、称量至恒重;③根据氢氧化铜的量计算出已反应的硫酸的量,进而计算剩余硫酸的物质的量浓度。
方案三:
反应结束后将烧瓶中的铜片取出,洗净、烘干,称其质量即可。
方案四:
反应结束后将烧瓶中的铜片取出,然后向溶液中加入足量氯化钡溶液,过滤出沉淀,洗净、干燥后称量
解析 本题是源于教材实验的原创题。
理解实验原理是解实验题的关键:
(1)用排空气法收集二氧化硫,因为二氧化硫比空气重,所以用向上排空气法收集,即导管插入集气瓶底部,将空气从下至上排出。
(2)铜与浓硫酸反应时,随着反应的进行,硫酸浓度降低,稀硫酸与铜不反应,所以无论铜是否过量,硫酸都不能完全反应;检验有硫酸剩余,加入试剂与硫酸反应有明显现象即可,但是不能通过检验SO
来推断,因为硫酸铜中也含有SO
,题目的四种物质中,A、D可以检验是否剩余硫酸。
(3)①测定二氧化硫体积必须防止其他因素干扰,否则实验误差太大。
A项中碱石灰吸收二氧化硫和水,所以称得净增碱石灰质量大于产生的二氧化硫质量;B项中加入用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液,其中的H2SO4也与氯化钡反应生成沉淀,导致沉淀质量增大;C项中二氧化硫部分溶于水,SO2+H2OH2SO3,收集到的二氧化硫体积比实际的少。
D项中SO2+Ba(OH)2===BaSO3↓+H2O,2BaSO3+O2===2BaSO4,所以测得的质量增大,测得的剩余硫酸量偏低。
②乙方案是通过中和滴定测定剩余硫酸,甲基橙变色范围内氢氧化铜不沉淀,但是,甲基橙由红色变成橙色时,铜离子溶液呈蓝色干扰了对指示终点的观察(易错点!
),所以不能测定。
(4)这是本题的最大亮点:
开放思维。
反应前硫酸和铜的量都已知,反应后混合物中有铜、稀硫酸、硫酸铜。
设计思路:
①测铜的质量;②测硫酸根离子的总量;③测稀硫酸质量等都可以达到实验目的。
其中,测剩余铜的质量最简便。
知识点四、氮及其化合物
1、氮的氧化物溶于水的计算
(1)方程式法
有关化学反应方程式
3