高考化學二輪復習 專題能力提升練十一 第一篇 專題通關攻略 專題三 元素及其化合物 2 非金屬元素單質及其重要化合物
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專題能力提升練 十一 非金屬元素單質及其重要化合物 (建議用時:20分鐘) 一、選擇題 1.(2016天水二模)屠呦呦因發(fā)現了青蒿素這種抗瘧良藥而獲得2015年諾貝爾獎,這充分說明了“化學讓人們生活更美好”。下列不屬于化學反應在生活中的應用的是( ) A.將氧化鐵添加到油漆中制紅色油漆 B.用氯氣給自來水消毒 C.將黏土燒制成精美的瓷器 D.用食醋清洗水壺中的水垢 【解析】選A。將氧化鐵添加到油漆中制紅色油漆不是化學變化,A錯誤;用氯氣給自來水消毒屬于化學變化,B正確;將黏土燒制成精美的瓷器發(fā)生化學反應,C正確;用食醋清洗水壺中的水垢屬于化學變化,D正確。 2.(2016龍巖一模)Si、SiO2廣泛用于制造晶體管、光導纖維等。下列有關說法正確的是( ) A.附著油污的晶體管可用堿液浸泡 B.光導纖維遇堿會影響光信號傳輸 C.工業(yè)上用SiO2熱分解法冶煉硅 D.自然界中硅以游離態(tài)形式存在 【解析】選B。晶體管中的硅可以和堿液反應,所以附著油污的晶體管不可用堿液浸泡,A錯誤;SiO2用于制造光導纖維,而SiO2會和堿液反應,故會影響光信號傳輸,B正確;工業(yè)上冶煉高純硅有以下幾個過程:①SiO2+2CSi+2CO↑,②Si+2Cl2SiCl4,③SiCl4+2H2Si+4HCl,C錯誤;硅是親氧元素,在自然界中硅以化合態(tài)形式存在,D錯誤。 3.(2016長沙三模)將足量的SO3不斷加入KOH、Ba(OH)2、KAlO2三種物質的混合溶液中,如圖所示生成沉淀與加入SO3的物質的量的關系相符的圖象是( ) 【解析】選D。將SO3逐漸加入混合溶液中,SO3+H2OH2SO4,生成的H2SO4電離出S和H+,首先同時發(fā)生反應H++OH-H2O和Ba2++SBaSO4↓,故一開始有沉淀生成;當Ba2+消耗盡時只發(fā)生反應H++OH-H2O,此時沒有沉淀生成;當OH-消耗盡時,發(fā)生反應H++Al+H2OAl(OH)3↓,此時又有沉淀生成;當Al消耗盡時,發(fā)生反應Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,Al(OH)3沉淀溶解,但生成的BaSO4沉淀不能溶解,故最后還有沉淀剩余。綜上所述,只有D項符合題意。 【加固訓練】 將SO2氣體通入下列溶液中,能生成白色沉淀且不溶解的是( ) ①Ba(OH)2溶液?、贐a(NO3)2溶液 ③BaCl2溶液?、蹷a(ClO)2溶液 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 【解析】選C。SO2氣體通入Ba(OH)2溶液中先生成BaSO3沉淀,后生成易溶于水的Ba(HSO3)2,①不符合題意;SO2通入Ba(NO3)2溶液生成BaSO4沉淀,②符合題意;SO2與BaCl2不反應,③不符合題意;SO2通入Ba(ClO)2溶液生成BaSO4沉淀,④符合題意,故C選項正確。 二、非選擇題 4.(2016煙臺二模)Ⅰ.請回答: (1)NaClO的電子式是______________。 (2)工業(yè)上常以焦炭、二氧化硅為原料制粗硅,用化學方程式表示其原理________________________。 (3)在NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性,該反應的離子方程式是________________。 (4)請完成以下溶液中發(fā)生氧化還原反應制備常見消毒劑ClO2的離子方程式: ( )Cl+( )Cl-+( )_______ ( )ClO2+( )Cl2↑+( )_______ Ⅱ.某無機鹽Y,由三種元素組成,受熱可分解。稱取4.84 g的Y,完全分解可得1.6 g紅棕色粉末Z;同時產生兩種氣體,其中一種成分為O2,O2體積為336 mL(已折算成標準狀況)。若將此混合氣體通入水中,可被完全吸收,所得溶液恰能將Z溶解,得到黃色Y溶液。Z通?？捎糜谏a顏料及防銹油漆。 請推測并回答: (1)Z的化學式是____________。 (2)寫出Y受熱分解的化學反應方程式____________。 (3)若向Y的稀溶液中通入SO2,溶液由黃色變成淺綠色,后又變成黃色。寫出最初溶液變成淺綠色所發(fā)生的離子方程式________________。 (4)Z可用于汽車安全氣囊中,當其中的NaN3高溫分解產生大量N2時,生成的Na可與Z反應生成一種單質及一種化合物。寫出該反應的化學方程式________________。 (5)某同學為了檢驗Y分解所得氣體中含有O2,用向上排空氣法收集了一試管氣體,插入帶火星木條,結果木條復燃。請判斷該同學的實驗方法是否合理并說明理由______________________________。 【解析】Ⅰ.(1)NaClO的電子式是Na+]-。 (2)工業(yè)上以焦炭和二氧化硅為原料,在高溫條件下生成粗硅和一氧化碳,化學方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。 (3)在NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性,說明NaHSO4電離出的H+與Ba(OH)2電離出的OH-恰好完全反應,因此NaHSO4與Ba(OH)2物質的量之比為2∶1,反應的離子方程式為2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O。 (4)Cl的氯元素呈現+5價,Cl-中的氯元素呈現-1價,二者在溶液中發(fā)生氧化還原反應,生成含有+4價氯元素的ClO2和0價態(tài)的Cl2,離子方程式為2Cl+2Cl-+4H+4ClO2+Cl2↑+2H2O。 Ⅱ.分解生成的Z通?？捎糜谏a燃料及防銹油漆,則Z為Fe2O3;若將此混合氣體通入水中,可被完全吸收,所得溶液恰能將Z溶解,說明生成的溶液為酸溶液,得到黃色Y溶液,則Y溶液中含有Fe3+,根據題目(3),向Y的稀溶液中通入SO2,溶液由黃色變成淺綠色,說明SO2與Fe3+反應生成淺綠色的Fe2+,而隨后溶液又變?yōu)辄S色,證明酸性條件下,Y稀溶液中的酸根具有強氧化性,證明該酸根為N;則Y為Fe(NO3)3,分解產生的兩種氣體為NO2和O2,將混合氣體通入水中,發(fā)生的反應為4NO2+O2+2H2O4HNO3,由于標準狀況下O2體積為336 mL,則NO2的體積為1 344 mL。 (1)通過上面的分析可知,Z為Fe2O3。 (2)Fe(NO3)3受熱分解產生Fe2O3、NO2和O2,方程式為4Fe(NO3)32Fe2O3+12NO2↑+3O2↑。 (3)向Fe(NO3)3稀溶液中通入SO2,溶液由黃色變成淺綠色,發(fā)生的化學反應的離子方程式為2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+。 (4)Fe2O3與Na在氮氣的氛圍中發(fā)生反應,置換出Fe與Na2O,反應方程式為Fe2O3+6Na2Fe+3Na2O。 (5)原因是該混合氣體中O2體積分數與空氣中相同或NO2也可能有助燃性,能使木條復燃。所以無法證明一定含有O2。 答案:Ⅰ.(1)Na+]- (2)SiO2+2CSi+2CO↑ (3)2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O (4)2 2 4H+ 4 1 2H2O Ⅱ.(1)Fe2O3 (2)4Fe(NO3)32Fe2O3+12NO2↑+3O2↑ (3)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+ (4)Fe2O3+6Na2Fe+3Na2O (5)不合理。該混合氣體中O2體積分數與空氣中相同或NO2也可能有助燃性,能使木條復燃。所以無法證明一定含有O2。(其他合理答案也可) 5.(2016哈爾濱二模)海水是寶貴的資源寶庫,目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類提供了大量工業(yè)原料。下圖是海水綜合利用的部分流程圖,據圖回答問題: (1)由海水曬制的粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、S等離子,為除去這些離子,所加試劑及其先后順序為(寫化學式)_________________________________________。 (2)①目前較先進的電解制堿法是離子交換膜電解法,即用陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室,其作用是______________________________________, 電解飽和食鹽水的化學反應方程式為___________________________________。 ②制取MgCl2的過程中涉及反應:MgCl26H2OMgCl2+6H2O,該反應要在HCl氣氛中進行,原因是_____________________________________________________。 (3)苦鹵中通入Cl2已經置換出Br2,為什么吹出后用SO2吸收轉化為Br-再用Cl2置換________,由此判斷Cl2、Br2、SO2的氧化性由強到弱的順序為__________。 (4)也有工藝是在吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收,形成溴化鈉和溴酸鈉,同時有CO2放出。該反應的離子方程式是_________________________________________; 最后再用H2SO4處理得到Br2,之后加入CCl4進行Br2的萃取,最終用________方法得到單質Br2。 【解析】(1)S、Ca2+、Mg2+等分別與BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反應生成沉淀,可再通過過濾除去,Na2CO3溶液能除去過量的BaCl2溶液,鹽酸能除去過量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以應先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液,最后加入鹽酸,所以正確順序為BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl。 (2)①陽離子交換膜只能允許陽離子通過,陰離子和氣體不能通過,用石墨作電極電解飽和氯化鈉時,陽極上氯離子放電生成氯氣,氯氣不能通過陽離子交換膜而進入陰極,如果氯氣進入陰極易和氫氣混合產生爆炸,且易和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉而導致制取的氫氧化鈉不純,電解飽和食鹽水反應的化學方程式為2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH。 ②氯化鎂遇水易發(fā)生水解,為抑制水解,氯化鎂晶體應在氯化氫氣流中脫水。 (3)苦鹵中通入Cl2已經置換出Br2,吹出后用SO2吸收轉化為Br-,再用Cl2置換是為了富集溴元素,第一次吹出的Br2濃度太低,分離浪費原料,SO2吸收主要起到富集作用。在自發(fā)進行的氧化還原反應中,還原劑的還原性大于還原產物的還原性,氧化劑氧化性大于氧化產物,反應Cl2+2Br-Br2+2Cl-中還原性Br->Cl-,反應SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBr中還原性SO2>Br-,所以還原性強弱順序是SO2>Br->Cl-,氧化性強弱順序為Cl2>Br2>SO2。 (4)吹出的Br2用碳酸鈉溶液吸收,形成溴化鈉和溴酸鈉,同時有CO2放出,反應的離子方程式為3Br2+3C5Br-+Br+3CO2↑,生成溴化鈉和溴酸鈉,最后再用H2SO4處理得到Br2,說明溴離子和溴酸根離子在酸溶液中發(fā)生氧化還原反應生成溴單質,反應的離子方程式為5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O;之后加入CCl4進行Br2的萃取,最終用蒸餾方法將四氯化碳和溴分離。 答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl (2)①阻止H2與Cl2發(fā)生反應甚至發(fā)生爆炸或阻止Cl2與生成的NaOH溶液反應而使燒堿產品不純 2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH ②防止MgCl2水解 (3)第一次吹出的Br2濃度太低,分離浪費原料,SO2吸收主要起到富集作用 Cl2>Br2>SO2 (4)3Br2+3C5Br-+Br+3CO2↑ 蒸餾 (建議用時:25分鐘) 一、選擇題 1.用如圖所示的裝置進行實驗,實驗現象與預測不一致的是( ) 選項 ①中的物質 ②中的物質 預測現象 A 濃氨水 FeCl3溶液 ②中有紅褐色沉淀 B 濃氨水 濃鹽酸 ③中有白煙 C 濃硝酸 淀粉KI溶液 ②中溶液變?yōu)樗{色 D 飽和亞硫酸 藍色石蕊試液 ②中溶液先變紅色又褪色 【解析】選D。揮發(fā)出的NH3進入②中與FeCl3反應得到相應的沉淀,A項正確;揮發(fā)出的NH3、HCl反應生成NH4Cl微粒而形成白煙,B項正確;揮發(fā)出的HNO3進入②中將I-氧化成I2,C項正確;揮發(fā)出的SO2進入②中后溶液只會變紅色,D項錯誤。 2.下列化學實驗事實及其結論都正確的是( ) 選項 實驗事實 結 論 A 將SO2通入含HClO的溶液中生成H2SO4 HClO的酸性比H2SO4強 B 濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色 濃硝酸體現酸性和強氧化性 C NO2可以與NaOH溶液反應 NO2是酸性氧化物 D 將SO2通入溴水中,溴水褪色 SO2具有漂白性 【解析】選B。SO2通入含HClO的溶液,會發(fā)生如下反應:SO2+HClO+H2O3H++ S+Cl-,A錯誤;與堿發(fā)生復分解反應生成鹽和水的氧化物是酸性氧化物,NO2與NaOH的反應是氧化還原反應,C錯誤;溴具有氧化性、二氧化硫具有還原性,二者發(fā)生氧化還原反應從而使溴水顏色褪去,通常SO2的漂白性是指使品紅溶液褪色,D錯誤。 3.A是一種常見的單質,B、C為中學化學常見的化合物,A、B、C均含有元素X。它們有如下的轉化關系(部分產物及反應條件已略去),下列判斷正確的是 ( ) A.X元素可能為Al B.X元素不一定為非金屬元素 C.反應①和②互為可逆反應 D.反應①和②一定為氧化還原反應 【解析】選D。A為S(或Cl2),在堿性條件下,發(fā)生歧化反應生成S和S2-(或ClO-和Cl-),這兩者在酸性條件下,發(fā)生歸中反應生成S(或Cl2),A為單質,所以反應①和②一定為氧化還原反應,由于反應①和②的條件不同,所以不是可逆反應。 二、非選擇題 4.世界環(huán)保聯盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒,而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯。二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體,易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色,在生產和使用時必須盡量用稀有氣體進行稀釋,同時需要避免光照、震動或加熱。實驗室以電解法制備ClO2的流程如下: (1)ClO2中所有原子________(填“是”或“不是”)滿足8電子結構。上圖所示電解法制得的產物中雜質氣體B能使石蕊試液顯藍色,除去雜質氣體可選用________(填選項字母)。 A.飽和食鹽水 B.堿石灰 C.濃硫酸 D.蒸餾水 (2)歐洲國家主要采用氯酸鈉氧化濃鹽酸制備ClO2,化學反應方程式為_______。 缺點主要是產率低,產品難以分離,還可能污染環(huán)境。 (3)我國廣泛采用經干燥空氣稀釋的氯氣與固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應制備ClO2,化學方程式是______________________________________________________。 此法相比歐洲方法的優(yōu)點___________________________________________。 (4)科學家又研究出了一種新的制備ClO2的方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液還原氯酸鈉,化學反應方程式為_____________________________________。 此法提高了生產及儲存、運輸的安全性,原因___________________________。 【解析】(1)Cl最外層7個電子,只有1個成單電子,O最外層6個電子,含2個單電子,則氧原子不能滿足8電子穩(wěn)定結構。產物中雜質氣體B能使石蕊試液顯藍色,為氨氣,可選酸來除雜,只有C中濃硫酸符合要求。 (2)氯酸鈉氧化濃鹽酸生成氯化鈉、氯氣、二氧化氯、水,該反應為2NaClO3+4HCl(濃)2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。 (3)氯氣與固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應,生成氯化鈉和二氧化氯,該反應為2NaClO2+Cl22NaCl+2ClO2,該法相比歐洲方法的優(yōu)點為安全性好,沒有產生毒副產品。 (4)用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液還原氯酸鈉,反應生成硫酸鈉、二氧化碳、二氧化氯、水,該反應為H2C2O4+2NaClO3+H2SO4Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O,此法提高了生產及儲存、運輸的安全性,原因是反應過程中生成的二氧化碳起到稀釋作用。 答案:(1)不是 C (2)2NaClO3+4HCl(濃)2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O (3)2NaClO2+Cl22NaCl+2ClO2 安全性好,沒有產生毒副產品 (4)H2C2O4+2NaClO3+H2SO4Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O 反應過程中產生的CO2起到稀釋作用 5.硝酸鋁[Al(NO3)3]是一種常用媒染劑。工業(yè)上用鋁灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸鋁晶體[Al(NO3)39H2O]的流程如圖甲: (1)寫出反應Ⅰ的離子方程式:________________________________________。 (2)若用圖乙所示實驗裝置制取Al(NO3)3,通入水蒸氣的作用是_____________。 (3)上述流程中采用減壓蒸發(fā),并控制反應Ⅲ中加入的稀硝酸稍過量,其目的是___________________________________________________________________。 (4)溫度高于200℃時,硝酸鋁完全分解成氧化鋁和某氣體。已知:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3。為了確定生成氣體的成分,某學生擬用下列裝置進行實驗。 ①進行實驗時裝置接口正確順序是A→________→F。 ②證明分解生成的混合氣體中有NO2的現象是____________________________。 【解析】流程是鋁灰用氫氧化鈉溶液溶解,鋁、氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉,氧化鐵不反應,過濾分離,濾液中含有偏鋁酸鈉和未反應的NaOH,加入硝酸中和未反應的氫氧化鈉,并將偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀,過濾分離,氫氧化鋁沉淀再用硝酸溶解,得到硝酸鋁溶液,經過減壓蒸發(fā)得到硝酸鋁晶體。 (1)反應Ⅰ涉及:鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與氫氣,氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水,反應方程式為2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑、Al2O3+2OH-2Al+H2O。 (2)由于水蒸氣溫度較高,可以升高反應體系的溫度,且可以起攪拌作用,可以加快反應速率。 (3)硝酸鋁容易發(fā)生水解,減壓蒸發(fā)、反應Ⅲ中加入的稀硝酸稍過量,可以抑制硝酸鋁水解。 (4)①因為NO2易溶于水,大試管應先防倒吸接E→D,再吸收NO2接B→C。 ②加熱生成NO2,故大試管、安全瓶中出現紅棕色氣體,通過NaOH溶液的洗氣瓶后紅棕色氣體消失。 答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑、Al2O3+2OH-2Al+H2O (2)提高溫度、攪拌,加快反應速率 (3)抑制硝酸鋁水解 (4)①E→D→B→C ②加熱后大試管、安全瓶中出現紅棕色氣體,通過NaOH溶液的洗氣瓶后紅棕色氣體消失 【加固訓練】 NO能否與Na2O2反應?如果能反應,產物是什么?某興趣小組對此進行探究。 【查閱資料】①NO不與堿反應;②亞硝酸鹽除淺黃色的AgNO2難溶于水外,其余易溶于水; ③2NaNO32NaNO2+O2↑,NaNO2熱穩(wěn)定性很高。 【實驗探究Ⅰ】興趣小組的同學經討論設計了如下圖所示實驗: (1)儀器a的名稱是________;干燥管D的作用是________。 (2)從分液漏斗中加稀硝酸之前,先加入少量稀硫酸讓A中鋅粉完全溶解,其目的是________________________________________________________________。 (3)若無B裝置,后果是_______________________________________________。 (4)實驗觀察到C中固體顏色變白,E中氣體先變紅棕色,最終又變無色。E中總反應的化學方程式是________________________________________________。 【實驗探究Ⅱ】該興趣小組進一步探究C中生成的白色固體的成分。 (5)提出假設: 假設1.白色固體只有NaNO2; 假設2.白色固體只有_______________________________________________; 假設3.白色固體是兩種物質的混合物。 (6)實驗驗證:①要證明假設2是否成立,實驗操作、現象和結論是___________。 ②為證明是假設1還是假設3成立,稱取C中生成的白色固體ag置于坩堝中(坩堝質量為cg),用酒精燈加熱至質量不再改變,冷卻后稱得坩堝和剩余固體總質量為bg,假設3成立時b-c的數字范圍是_______________________________。 (用含a的不等式表示) 【解析】(1)據圖象a是錐形瓶;過氧化鈉易與水反應,干燥管D的作用是防止E中的水蒸氣進入C管。 (2)NO在空氣中不能存在,遇氧氣會被氧化成二氧化氮,故先加入稀硫酸產生H2來排出裝置中的空氣。 (3)A中的硝酸易揮發(fā),水蒸氣和硝酸與過氧化鈉反應,B中的堿石灰可以吸收硝酸和水。 (4)C中固體顏色變白,說明過氧化鈉發(fā)生了反應,E中氣體先變紅棕色,最終又變無色是NO到二氧化氮又生成NO的過程,總反應:4NO+3O2+2H2O4HNO3。 (5)NO可能被氧化成亞硝酸鈉或硝酸鈉,故假設2是白色固體只有NaNO3。 (6)①根據硝酸根與亞硝酸根的區(qū)別,可以用硝酸銀,取C管中的固體少量于試管中溶于水,加入AgNO3溶液,若沒有淺黃色沉淀,則假設2成立;若有沉淀則假設2不成立;②若全是亞硝酸鈉,則b-c=a;若全是硝酸鈉,據硝酸鈉分解反應2NaNO32NaNO2+O2↑,b-c=a;故a
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