专题4 元素及其化合物Word格式文档下载.docx
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空气中跟氧气的反应
易被氧化
常温时能被氧化
加热时能被氧化
不能被氧化
跟水的反应
常温可置换出水中的氢
加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢
不与水反应
跟酸的反应
能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢
不能置换出稀酸中的氢
反应剧烈
反应程度依次减弱
能跟浓硫酸、硝酸反应
能跟王水反应
跟盐的反应
位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来
跟碱的反应
Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应
2．碱金属元素及其化合物联系脉络
3．Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的转化
（二）非金属元素
1．非金属的通性
（1）原子结构特点及化合价
最外层电子均大于、等于3（除H以外），与其主族序数相同。
最高正价分别为：
+4+5+6+7（与族序数相等）
对应最低负价：
-4-3-2-1（等于族序数减8）
非金属元素一般都有变价：
除呈现上述最高价及最低价以外，有的非金属还呈现其它价态。
如：
S：
+4价；
N：
+1+2+3+4价；
Cl：
+1+3+5价。
（2）非金属单质的聚集状态和同素异形体
①典型的非金属单质在固态时为分子晶体，如：
F2、Cl2、Br2、I2、O2、S、N2、P4、H2，这些晶体表现为硬度不大，熔点不高，易挥发、不导电，它们在常温下聚集态为气态（“气”字头）液态（“氵”旁）或固态（“石”字旁）
②碳（金刚石）、硅、硼为原子晶体，硬度很大，熔沸点很高。
由于原子晶体中没有离子和自由电子，所以固态和熔融态都不导电。
但某些原子晶体，如单晶硅可以作为半导体材料。
③非金属元素常出现同素异形现象。
金刚石与石墨；
白磷与红磷；
O2与O3；
S2、S4、S8等互为同分异构体。
（3）元素非金属性的强弱规律
常见元素的非金属性由强到弱的顺序：
F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、Si、H
元素的非金属性与非金属单质活泼性是并不完全一致的：
如元素的非金属性O＞Cl，N＞Br；
而单质的活泼性：
O2＜Cl2，N2＜Br2。
但由于某些非金属单质是双原子分子，原子间以强烈的共价键相结合（如N
N等），当参加化学反应时，必须消耗很大的能量才能形成原子，表现出了单质的稳定性。
这种现象不一定说明这种元素的非金属性弱。
强的分子内共价键恰是非金属性强的一种表现。
比较非金属性强弱的八条依据
．元素在周期表中的相对位置
．同周期，自左向右，元素的非金属性依次增强，如Cl＞S＞P＞Si等。
．同主族，自上而下，非金属性依次减弱，如F＞Cl＞Br＞I等。
．非金属单质与氢气化合的越容易，非金属性越强。
如F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易到难，所以，非金属性F＞Cl＞Br＞I。
．气态氢化物的越稳定，非金属性越强，如稳定性HF＞H2O＞HCl＞NH3＞HBr＞HI＞H2S＞PH3，所以非金属性F＞O＞Cl＞N＞Br＞I＞S＞P。
．最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性越强，如酸性HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2CO3＞H4SiO4，则非金属性Cl＞S＞P＞C＞Si。
．非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质。
如2F2＋2H2O＝4HF＋O2↑；
O2＋4HCl＝2H2O＋2Cl2（地康法制Cl2）；
Cl2+2NaBr＝2NaCl+Br2；
3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl；
Cl2+H2S＝S＋2HCl。
．非金属单质对应阴离子的还原性越强，该非金属元素的非金属性越弱。
常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞F-，则非金属性S＜I＜Br＜Cl＜F。
．与变价金属反应时，金属所呈价态越高，非金属性越强，如Cu+Cl2
CuCl2；
2Cu+S
Cu2S，说明非金属性Cl＞S。
．几种非金属同处于一种物质中，可用其化合价判断非金属性的强弱，如HClO、HClO3中，氯元素显正价、氧元素显负价，说明氧的非金属性强于氯。
（4）非金属元素的化学性质（注意反应条件、现象、生成物的聚集状态）
（5）常见非全属单质的制取方法
①电解法
电解水溶液：
如2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
电解熔融物：
如2KHF2
F2↑＋H2↑＋2KF
②分解法：
如2KClO3
2KCl＋3O2↑CH4
C＋2H22H2O2
2H2O＋O2↑
置换法：
如Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br22H2S＋O2（不足）
2H2O＋2S
氧化法：
如MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
4NaBr＋3H2SO4＋MnO2
2Na2SO4＋MnSO4＋2Br2+3H2O，2H2S＋SO2＝3S＋2H2O
还原法：
C＋H2O
CO＋H2，Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑，2C＋SiO2
Si＋2CO↑
2．氯元素的知识网络
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
【考点例析】
例1．研究发现，空气中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下：
①SO2＋N2O5
SO3＋NO②SO3＋H2O
H2SO4③2NO＋O2
2NO2
NO2在上述过程中的作用，与H2SO4在下述变化中的作用相似的是（）
A．潮湿的氯气通过盛有浓H2SO4的洗气瓶B．硫化氢通入浓H2SO4
C．浓H2SO4滴入萤石中，加热D．加入少量的H2SO4使乙酸乙酯水解
解析：
在反应①中NO2起氧化剂的作用，从反应①、③看NO2起催化作用，选项A中浓硫酸起吸水剂的作用；
选项B中浓硫酸起氧化剂作用；
选项C中浓硫酸起酸性作用；
选项D中浓硫酸起催化剂作用。
答案：
B、D
例2．（2012·
重庆理综，26）（15分）金刚石SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛.
（1）碳与周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物H为非积极性分子，碳元素在周期表中的位置是___________，Q是___________，R的电子式为______________.
（2）一定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收中CCl4的实验操作名称为___________，除去粗产品中少量钠的试剂为_________________
（3）碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2.先将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为，硅盐酸的物质量浓度为。
（4）下列叙述正确的有（填序号），
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1:
2
解析：
（1）因C与Q能生成两种气态化合物，一种为非极性分子，故Q为O元素，两种化合物分别为CO和CO2，其中R为CO2，C为6号元素，位于周期表中第二周期IVA族；
CO2为直线形分子，C与O之间是双键，电子式为
。
（2）金刚石为固体而CCl4为液体，分离两者的操作为过滤；
乙醇与金属钠反应缓慢，故可以用乙醇除去粗产品中的钠。
（3）加入NaOH溶液后，Si和SiO2都能溶解，但只有Si能与其反应生成H2，反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O=SiO32－＋2H2↑；
根据样品质量、SiC固体质量以及生成的H2的物质的量可求算出SiO2的物质的量为0.12mol，故硅酸钠的物质的量共为0.12mol＋0.05mol=0.17mol，故硅酸盐的浓度为0.17mol·
L－1。
（4）①中Na还原CCl4的反应是置换反应，而Cl2与水生成HCl和HClO，不属于置换反应。
②中水晶属于原子晶体，熔化时破坏共价键；
而干冰是分子晶体，熔化时破坏分子间作用力。
③Na2SiO3溶液与SO2能反应，说明酸性H2SO3＞H2SiO3，但H2SO3不是S元素的最高价含氧酸，故不能说明非金属性S＞Si。
④Na在空气燃烧生成Na2O2，晶体中含有的阴离子是O22－，其中的阴阳离子个数比为1:
2，而Li在空气中燃烧生成Li2O，阴阳离子个数比也是1:
2。
故正确的是③④。
（1）第二周期第IVA族，氧（或O），
（2）过滤，水（或乙醇）（3）Si＋2OH－＋H2O=SiO32－＋2H2↑，0.17mol·
L－1（4）③④
例3．（2012·
天津理综，9）（18分）信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
请回答下列问题：
⑴第①步Cu与酸反应的离子方程为____________________________________；
得到滤渣1的主要成分为___________________。
⑵第②步加H2O2的作用是_____________________，使用H2O2的优点是______________________；
调溶液pH的目的是使________________________________________生成沉淀。
⑶用第③步所得CuSO4·
5H2O制备无水CuSO4的方法是______________________________________。
⑷由滤渣2制取Al2（SO4）3·
18H2O，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，_________________方案不可行，原因是______________________：
从原子利用率角度考虑，___________方案更合理。
⑸探究小组用滴定法测定CuSO4·
5H2O（Mr＝250）含量。
取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmolL－1EDTA（H2Y2－－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液6mL。
滴定反应如下：
Cu2＋＋H2Y2－＝CuY2＋－＋2H＋
写出计算CuSO4·
5H2O质量分数的表达式ω＝_____________________________；
下列操作会导致CuSO4·
5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。
a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子
考查化学实验知识和基本原理的应用。
（1）第
加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2＋、Al3＋、Fe2＋。
所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2＋、Al3＋、Fe2＋。
Cu和酸反应的离子方程式为Cu2＋＋4H＋＋2NO3－=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（2）第
步加H2O2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境物污染。
调溶液pH的目的是使Fe3＋和Al3＋形成沉淀。
所以滤液2的成分是Cu2＋，滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝。
（3）第
步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热使晶体脱水（4）制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行。
乙和丙方法均可行。
乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3，再加Al粉和Fe2（SO4）3生成Al2（SO4）3,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。
丙方案先在滤渣中加NaOH，和Al（OH）3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。
但从原子利用角度考虑方案乙更合理，因为丙加的NaOH和制备的Al2（SO4）3的原子组成没有关系，造成原子浪费。
（5）考查中和滴定的简单计算和误差的分析。
，造成偏高的选C。
答案：
（1）Cu2＋＋4H＋＋2NO3－=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
（2）把Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，产物对环境物污染使Fe3＋和Al3＋形成沉淀（3）在坩埚中加热使晶体脱水（4）甲方案不可行甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质乙方案更合理（5）
C
例4.金刚石SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛.
【专题训练】
1．下列有关Cl、N、S等非金属元素化合物的说法正确的是（）
A．漂白粉的成分为次氯酸钙
B．实验室可用浓硫酸干燥氨气
C．实验室可用NaOH溶液处理NO2和HCl废气
D．Al2（SO4）3可除去碱性废水及酸性废水中的悬浮颗粒
2．下列叙述正确的是（）
A．稀硝酸、稀硫酸均能将木炭氧化成二氧化碳
B．Na2O2与水反应，红热的Fe与水蒸气反应均能生成碱
C．Li、C、P分别在足量氧气中燃烧均生成一种相应氧化物
D．NaHCO3、Na2CO3、（NH4）2CO3三种固体受热后均能生成气体
3．对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（）
A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键
B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8
C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应
D．该族元素的主要化合价是－4和＋2
4．1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（）
A．Na2CO3B．Na2O2Na2CO3
C．NaOHNa2CO3D．Na2O2NaOHNa2CO3
5．下列说法正确的是（）
A．发酵粉中主要含有氢氧化钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
B．碘盐中的碘可以直接用淀粉检验
C．碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多
D．硫酸氢钠属于盐类，其水溶液显中性
6．在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50mol/L的HCl溶液中和，则该生成物的成分是（）
A．Na2OB．Na2O2C．Na2O和Na2O2D．Na2O2和NaO2
7．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：
K＋、NH4＋、Cl－、Mg2＋、Ba2＋、CO32－、SO42－，现取三份100mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。
根据上述实验，以下推测正确的是（）
A．K＋一定存在B．100mL溶液中含0.01molCO32－
C．Cl－可能存在D．Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在
8．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（）
A．铝在常温下不能与氧气反应
B．铝不能与氯气反应
C．铝既能溶于酸，又能溶于碱
D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应
9．下列说法正确的是（）
A．我国流通的硬币材质是金属单质
B．所有的不锈钢都只含有金属元素
C．广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
10．有一种白色粉末由等质量的两种物质混合而成，分别取适量该白色粉末置于三支试管中进行实验。
（1）逐滴加入6mol·
L-1盐酸，同时不断振荡试管，有气泡产生，反应结束后得到无色透明溶液
（2）加热试管中的白色粉末，试管口有水滴凝结
（3）逐滴加入6mol·
L-1硫酸，同时不断振荡试管，有气泡产生，反应结束后试管中还有白色不溶物
下列混合物中符合以上实验现象的是（）
A．NaHCO3、AgNO3B．BaCl2、MgCO3
C．NH4HCO3、MgCl2D．CaCl2·
6H2O、Na2CO3
11．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称
黄铜矿
斑铜矿
辉铜矿
孔雀石
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
CuCO3·
Cu（OH）2
（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是 。
（2）工业上以黄铜矿为原料。
采用火法溶炼工艺生产铜。
该工艺的中间过程会发生反应：
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是 。
（3）SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是 ；
处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称 。
（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。
请简述粗铜电解得到精铜的原理：
。
（5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 （填字母）。
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主成分是碱酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对；
Ⅱ对；
有
B
铜表易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
C
铁比铜活泼
例在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；
无
12．硅单质及其化合物应用范围很广。
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。
三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式 ；
H2还原SihCl3过程中若混O2，可能引起的后果是。
（2）下列有头硅材料的说法正确的是（填字母）。
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的
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