高考化学单元整合非金属元素.docx

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高考化学单元整合非金属元素

碳族元素无机非金属材料

考点整合

考点1碳族元素

1．碳族元素的化合价

碳族元素常见化合价为+2和+4，其中碳、硅、锗、锡的价化合物较稳定，而铅的价化合物稳定。

由氧化还原反应的化合价升降来研究碳族元素的物质，其性质规律如下：

（1）碳族元素的单质以为主，如碳、硅都被氧气氧化。

碳作还原剂，温度越高，还原性，高温时碳可还原氧化铜。

锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。

（2）价化合物有还原性。

如CO高温时能还原某些金属氧化物（Fe2O3、CuO等）。

（3）价化合物有氧化性。

如CO2和碳高温下反应生成CO，PbO2在化学反应中是强氧化剂等。

2．除去CO、CO2气体中混有的杂质（括号内为杂质）

（1）CO（CO2）：

通过盛有的洗气瓶。

（2）CO2（CO）：

通过盛放的硬质玻璃管。

（3）CO2（O2）：

通过盛放的硬质玻璃管。

（4）CO2（SO2）：

通过或。

（5）CO2（HCl）：

通过。

（6）CO2（H2S）：

通过。

[例1]（2007年山东）下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。

（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为（填代号）。

能验证CO氧化产物的现象是。

（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。

此时，活塞a应，活塞b应。

需要加热的仪器装置有（填代号），m中反应的化学方程式为。

（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改改加浓氨水，圆地烧瓶内改加NaOH固体，E内装有铂铹合金网，按A→G→E→D装置程序制取干燥氧气，并验证氨的某些性质。

①装置A中能产生氨气的原因有：

。

②实验中观察到E内有红棕色气体现出，证明氨气具有性。

考点2碳酸盐性质的一般规律

1．溶解性规律：

碱金属的正盐溶解度酸式盐（如：

Na2CO3NaHCO3）；碱土金属（第ⅡA族）的正盐溶解度酸式盐〔如：

CaCO3Ca（HCO3）2〕。

2．稳定性：

难溶性的碳酸盐、（NH4）2CO3及酸式盐受热；可溶性的碳酸盐较稳定，受热；一般来说：

稳定性大小顺序为正盐酸式盐。

3．酸式盐与碱反应时的产物要根据相对用量判断。

如在Ca（HCO3）2溶液中滴加NaOH溶液：

Ca（HCO3）2+NaOH

（NaOH少量）

Ca（HCO3）2+2NaOH

（NaOH过量）

4．CO32和HCO3的检验

（1）CO32的检验方法：

向待检溶液中滴加过量的溶液，生成，再加入

，白色沉淀又溶解，且生成无色、无味的气体，则检得溶液中有CO32。

（2）HCO3的检验方法：

向待检溶液中滴加足量的的可溶性盐溶液，若无明显现象，再向溶液中加入足量的（如等）溶液，溶液中逸出无色、无味的气体，则待检溶液中有HCO3。

[例2]（2007年上海理综）

（1）钟乳石和石笋的主要成分是碳酸钙，其形成过程如右图所示。

随着旅游人数的增加，潮湿溶洞中的钟乳石和石笋受到二氧化碳侵蚀，其化学方程式为：

__________________________________。

（2）某学生提出一个修复溶洞底部受损石笋的研究方案，由以下五步组成，正确的实验步骤依次是__________。

①将盛有碱溶液的容器置于石笋的上部②配制一定浓度的碱溶液③选择合适的碱④调节碱溶液下滴的速度⑤观察石笋表面复原情况

考点3硅及其化合物的特性

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：

2C＋SiO2

2．非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：

Si＋2Na2OH＋H2O＝

3．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：

Si+4HF＝

4．非金属单质一般为非导体，但Si为。

5．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。

6．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却。

7．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：

SiO2＋4HF＝

8．无机酸一般易溶于水，H2SiO3却难溶于水。

9．因碳酸的酸性强于硅酸，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：

Na2SiO3

+CO2+H2O＝，但在高温下2Na2CO3+SiO2

也能发生。

10．Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液（即水玻璃）俗称，但它却是的溶液，并不是溶液。

[例3]能说明常温下二氧化硅是很坚硬的固体而二氧化碳是气体的原因是（）

A．硅的非金属性比碳的活泼

B．二氧化硅中硅氧键的类型和二氧化碳中碳氧键不同

C．硅氧键的键能比碳氧键的键能大得多

D．二氧化硅晶体类型和二氧化碳晶体不同

考点4无机非金属材料

1．传统无机非金属材料——水泥和玻璃的生产方法

硅酸盐产品

水泥

玻璃

主要设备

水泥回转窑

玻璃窑

原料

石灰石和粘土

纯碱、石灰石、石英（过量）

反应原理

复杂的物理-化学变化

Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑

主要成份

反应条件

2．新型无机非金属材料

新开发利用的无机非金属材料主要有氮化硅（Si3N4）、刚玉（Al2O3）等陶瓷，碳化硼、光导纤维（主要成分是SiO2）等，这些材料具有特殊结构、特殊功能。

传统非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点，但质脆，耐热冲击差。

新型非金属材料继承了传统非金属材料的优点，并克服了缺点，主要具有以下特性：

①

；②；③；④。

[例4]（2008届南通市第一次调研测试）汉代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。

20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：

BaCuSi2Ox，Cu为＋2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确是（）

A．用盐的形式表示：

BaSiO3·CuSiO3B．用氧化物形式表示：

BaO·CuO·2SiO2

C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色

★高考重点热点题型探究

热点1碳族元素的相似性与递变性、一般性与特殊性

[真题1]（2008年全国Ⅱ）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

热点2新型无机材料性质及应用

[真题2]（2007年广东）下列说法正确的是（）

A．硅材料广泛用于光纤通讯B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应

[真题3]（2008年广东）硅单质及其化合物应用范围很广。

请回答下列问题：

（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过程中若混入O2，可能引起的后果是。

（2）下列有关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．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维

D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。

取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。

写出实验现象并给予解释。

氯及卤族元素

考点整合

考点1氯水的成分的复杂性和多样性

1．氯水的成分和性质

成分

表现的性质

反应实例

Cl2

①呈黄绿色

②强氧化性

③加成反应

Cl2+Mg

Cl2+2KI

Cl2+H2SO3+H2O

Cl2+CH2=CH2→

H+

强酸性

2H++CaCO3

滴入紫色石蕊试液先，后

HClO

①弱酸性

②强氧化性

HClO+OH

ClO+H2O

漂白、杀菌、消毒

Cl

沉淀反应

Cl+Ag+

AgCl↓

2．Cl2+H2O

H++Cl+HClO平衡移动的应用

向氯水中加入

的物质

浓度变化

平衡移动

的方向

应用

可溶性氯化物

c（Cl）

①用饱和食盐水除Cl2中的HCl②用排饱和食盐水法收集Cl2

盐酸

c（H+）和c（Cl）

次氯酸与浓盐酸反应制Cl2

NaOH

c（H+）

用NaOH溶液吸收多余的Cl2

Ca（OH）2

c（H+）

制漂白粉

CaCO3

c（H+）

制高浓度HClO溶液

光照

c（HClO）

氯水闭光保存或现用现配

[特别提醒]：

Cl2+H2O

H++Cl+HClO平衡移动的各种情况均可归结到勒夏特列原理，故掌握知识要“以不变应万变”。

[例1]（2009届龙岩一中第一学段考试）下列实验现象，与新制氯水中的某些成分（括号内物质）没有关系的（）

A．将NaHCO3固体加入新制氯水，有无色气泡（H+）

B．使红色布条褪色（HCl）

C．向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，发现呈血红色（Cl2）

D．滴加AgNO3溶液生成白色沉淀（Cl）

考点2氯气的制法

1．实验室制法

（1）反应原理：

。

说明：

①若没有浓盐酸时，可用代替；②若没有MnO2时可用代替，此时可不加热。

另外KClO3、K2Cr2O7、Ca（ClO）2、PbO2等也可代替MnO2；③加热温度不宜过高，否则制得的Cl2中HCl气体杂质较多。

（2）发生装置：

用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的典型固液加热制气装置。

（3）气体的净化与干燥：

C12的净化用或洗气，除去混在C12中的HCl气体；用干燥。

（4）收集：

法或排法（饱和食盐水可除去Cl2中的HCl气体）。

（5）气体的检验：

用检验。

（6）尾气处理：

用吸收多余的Cl2，以防Cl2污染大气。

2.工业制法：

电解饱和食盐水：

[例2]已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2。

若用右图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验它与金属的反应。

每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（）

A.①和②处B.只有②处

C.②和③处D.②③④处

考点3卤素及化合物的特性与卤素的检验

1．卤素及化合物的特性

卤族元素是最外层电子数最多的主族元素，卤族是唯一全部由非金属元素构成的元素族，卤素的非金属性比同周期其他元素都强。

（1）氟是的非金属，单质的氧化性，氟离子（Ｆ）很难被氧化。

氟元素在化合物中化合价只有，正价，常温下氟气与水剧烈反应且其他卤素（产物不同，原理不同），从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素（先与水发生置换反应），能与稀有气体反应（常见的产物均为白色）。

（2）溴在常温下为色液体（唯一液态非金属单质），极易挥发产生红棕色且有毒的溴蒸气。

实验室通常将溴密闭保存在处，且在试剂瓶中加进行液封，不能用。

（3）碘是色固体，具有金属光泽，易升华（常用于）、易吸潮（遇铁在水催化下易反应，故盛碘的瓶子不能用铁盖），使淀粉变色（常用来检验碘的存在），碘的氧化性较其他卤素弱，与变价金属铁反应生成而不是。

（4）氢氟酸为酸，有剧毒，腐蚀玻璃，实验室中常用容器保存。

AgＦ易溶于水，无感光性，其他卤化银难溶于水，具有感光性。

2．卤素的检验

（1）氯气为黄绿色，有刺激性气味，并可使某些潮湿的有色物质褪色。

氯气具有强氧化性，可使湿润KI淀粉试纸呈现色，因此可用于检验氯气的存在。

（2）利用碘单质能与淀粉溶液呈现色的性质可用于检验碘单质的存在。

（3）AgCl、AgBr、AgI都不溶于稀HNO3，且颜色逐渐加深，分别为色、色、

色，所以，可用溶液来检验Cl、Br、I的存在。

（4）也可以用卤素单质间的置换反应和有机溶剂萃取的方法来检验卤素单质。

[例3]（2007年上海）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

考点4卤素互化物与拟卤素

1.与卤素单质的性质相似，其原子团是化合物中的阴离子，也有与卤素阴离子相似的性质。

如：

氰（CN）2，硫氰（SCN）2等物质，称为拟卤素。

可以和碱反应：

（CN）2+2NaOH

与氧化剂反应：

（CN）2+MnO2

2.不同的卤素之间可以互相化合，形成一系列化合物，如IBr等，这类化合物称为卤素互化物，与卤素单质的性质相似。

与水反应：

IBr＋H2O

与碱反应：

IBr＋2NaOH

其中非金属性弱的卤素显价。

[例4]卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX’型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。

试回答下列问题：

（1）卤素互化物BrCl能发生下列反应

H2O＋BrCl＝HBrO＋HClKBr＋BrCl＝KCl＋Br2

①写出KI与IBr反应的化学方程式______________。

②写出苯与（C6H6）与ICl发生取代反应生成一卤代物的化学方程式_____________。

（2）右图是部分卤素单质和XX’型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。

它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是____________。

（3）试推测ICl的沸点所处的最小范围______________。

★高考重点热点题型探究

热点1氯气的性质与制法

【真题1】（2007年广东文基）下列溶液能使红色花瓣快速褪色的是（）

A．稀盐酸B．新制氯水C．氯化钙稀溶液D．生理盐水

【真题2】（2007年广东）氯气是一种重要的工业原料。

工业上利用反应3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。

下列说法错误的是（）

A．若管道漏气遇氨就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性

C．该反应属于复分解反应D．生成1molN2有6mol电子转移

热点2卤素及化合物的特性

【真题3】（2007年广东理基）从海水可获得的在常温下为液体的单质是（）

A．MgB．KC．Br2D．I2

配料

精盐、碘酸钾、抗结剂

碘含量

35±15mg/kg

储存方法

密封、避光、防潮

食用方法

烹饪时，待食品熟后加入碘盐

【真题3】（2007年重庆）右表是食用碘盐包装上的部分说明，下列说法正确的是（）

A．高温会导致碘的损失

B．碘酸钾可氧化氯化钾

C．可用淀粉检验碘盐中的碘酸钾

D．该碘盐中碘酸钾含量为20~50mg/kg

热点3卤素互化物与拟卤素

【真题4】（2008年北京）通常状况下，X、Y和Z是三种气态单质。

X的组成元素是第三周期原子半径最小的元素（稀有气体元素除外）；Y和Z均由元素R组成，反应Y＋2I＋2H+错误！

未找到引用源。

I2＋Z＋H2O常作为Y的鉴定反应。

（1）Y与Z的关系是（选填字母）___________。

a．同位素b．同系物c．同素异形体d．同分异构体

（2）将Y和二氧化硫分别通入品红溶液，都能使品红褪色。

简述用褪色的溶液区别二者的实验方法_______________________________________________________________。

（3）举出实例说明X的氧化性比硫单质的氧化性强（用化学方程式表示）。

_____________________________________。

（4）气体（CN）2与X化学性质相似，也能与H2反应生成HCN（其水溶液是一种酸）。

①HCN分子中含有4个共价键，其结构式是________。

②KCN溶液显碱性，原因是（用离子方程式表示）___________________________。

（5）加热条件下，足量的Z与某金属M的盐MCR3（C为碳元素）完全反应生成CR2和MmRn（m、n均为正整数）。

若CR2质量为w1g，MmRn质量为w2g，M的相对原子质量为a，则MmRn中m∶n＝__________________（用含w1、w2、和a的代数式表示）。

硫与硫的化合物

考点整合

考点1硫的性质

1.物理性质

硫有同素异形体。

如单斜硫、斜方硫、弹性硫等。

常温为色晶体（淡黄色固体有：

等）。

2.化学性质

硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。

（1）与金属反应：

Na+S

（剧烈反应并发生爆炸）

Al+S

（制取的唯一途径）Fe+S

（黑色）

（2）与非金属的反应：

S+O2

S+H2

H2S

（3）与化合物的反应S+6HNO3（浓）

S+2H2SO4（浓）

S+NaOH

[例1]

（1）将mg铁粉和ng硫粉均匀混合，在密闭容器中加热到红热，冷却后加入____Lbmol·L1的盐酸就不再产生气体。

若把已放出的气体收集起来，在标准状况下的体积是______。

（2）若把0.1mol铁粉和1.6g硫粉均匀混合后，铺在石棉网上用酒精灯加热引燃，完全反应后，将残渣全部放入过量的稀H2SO4中充分反应，结果所产生的气体体积在标准状况下明显少于2.24L，其原因是__________________________________________________。

考点2二氧化碳和二氧化硫性质的异同

1．物理性质

相同点：

常温下，都是色气体，密度都空气。

不同点：

CO2气味，SO2有气味；CO2毒，SO2毒；CO2水（1体积水大约溶解1体积气体），SO2水（1体积水大约溶解40体积气体）；SO2易液化。

2．化学性质

相同点：

都是氧化物。

①都能和水反应，生成的酸稳定，只能存在于溶液中CO2+H2O

H2CO3；

SO2+H2O

H2SO3。

②都能与碱反应，用量比不同，可以生成两种盐。

SO2、CO2气体通入澄清石灰水中，都是先生成沉淀，当SO2、CO2过量时又溶解。

Ca（OH）2+SO2

CaSO3+SO2+H2O

Ca（OH）2+CO2

CaCO3+CO2+H2O

不同点：

①SO2常表现性：

2SO2+O2

2SO3CO2表现性：

CO2+C

2CO

SO2被高锰酸钾、氯水、溴水、碘水等氧化剂氧化，CO2不能。

②SO2具有漂白性，能漂白某些有色物质，CO2不能。

③造成环境破坏的原因不同：

SO2形成，CO2引起。

[例2]下列实验能证明某无色气体为SO2的是（）

①能使澄清石灰水变浑浊②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红③能使品红试液褪色，加热后又显红色④能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生

A．①②③④B．①③④C．③④D．②③④

考点3浓硫酸和稀硫酸氧化性比较

比较项目

浓硫酸

稀硫酸

氧化性强弱

氧化性（S）

氧化性（H+）

氧化性的原因

还原产物

一般是，可以是硫单质

H2

与金属单质的反应

在常温下，使铁、铝钝化，因加热条件下可以反应。

规律：

金属＋H2SO4→

能与排在金属活动顺序表氢之前的金属发生置换反应。

与非金属单质的反应

加热条件下可以和某些非金属单质反应

不能反应

与H2S等还原性物质反应

能够反应

不能反应

[例3]（2008届创博智典联考题）中学教材高中化学第一册有如下图1所示的铜与浓硫酸反应实验装置，该实验过程中会有二氧化硫气体放出，污染室内空气，严重地损害师生健康．为此某课外小组对此实验进行如图2所示的改进，改进的实验操作简单现象明显，并且几乎无二氧化硫气体泄漏。

实验步骤如下：

图1图2

①首先按装置图安装仪器，安装仪器时，在支管胶塞的铁丝构上挂一片品红试纸。

　　②向试管中加入约10毫升的浓硫酸，加热（在加热浓硫酸时，将铜片向上提起，铜片先不要伸入浓硫酸中），当加热至沸腾时，把铜片放下，使其完全浸入浓硫酸中，反应即刻发生。

等不需要反应时停止加热并将铜片提起，离开浓硫酸，反应就停止了。

回答下列问题：

（1）如图2所示，铜片与沸腾的浓硫酸接触后可看到的现象有：

　；

（2）塑料袋作用是：

　　　　　　　　　　　　　　　　；

（3）为了防止反应结束后留在试管中的气体和塑料袋中的气体污染环境，可进行的操作是：

；相关的离子方程式是：

。

考点4溶液中SO42的检验

1．原理：

利用Ba2++SO42

BaSO4↓（白色），BaSO4盐酸、硝酸的特性。

2．试剂：

。

3．检验的误区

干扰检验的离子：

Ag+能与SO42离子反应生成难溶于水的白色沉淀Ag2SO4；Ag+还能与Cl反应生成难溶于水的白色沉淀AgCl；SO32、CO32、SiO32、PO43等能与Ba2+反应生成难溶于水的白色沉淀。

但这些白色沉淀溶于强酸中。

4．检验步骤

①在待测溶液中加入，排除等离子的干扰。

注意一般不用稀HNO3，因为稀HNO3能将氧化成而被漏检。

②在排除干扰后的溶液中加入，产生的白色沉淀一定是BaSO4，则此溶液中一定含有SO42。

[例4]对某酸性溶液（可能含有Br、SO42、H2SO3、NH4+）分别进行如下实验：

①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色②加碱调至碱性后，加热时放出的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝③加入氯水时，溶液略显黄色，再加入BaCl2溶液时，产生的白色沉淀不溶于稀硝酸。

对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是（）

A．BrB．SO42C．H2SO3D．NH4+

★高考重点热点题型探究

热点1二氧化硫的制取及性质

【真题1】（2006年广东）下表中，对陈述I、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是（）

选项

陈述I

陈述Ⅱ

判断

A

工业生产硫酸用水吸收SO3

SO3可与水反应

I对；Ⅱ对；有

B

Cl2和SO2混合后可用于漂白纸浆

Cl2和SO2都有较好的漂白作用

I对；Ⅱ错；无

C

金属钠具有强还原性

高压钠灯发出透雾性强的光

I对；Ⅱ对；无

D

石墨常用作电解池的电极

石墨的化学性质稳定且导电性好

I对；Ⅱ对；有

【真题2