2019屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第10講 非金屬及其化合物學(xué)案.docx

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第10講　非金屬及其化合物 [考綱要求]1.常見非金屬元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)。(1)了解常見非金屬元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。(2)了解常見非金屬元素單質(zhì)及其化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。2.以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用。 [學(xué)科素養(yǎng)]1.變化觀念：通過學(xué)習(xí)非金屬元素化合物之間相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象和本質(zhì)，解決實(shí)際問題。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過非金屬性質(zhì)的差異，體會(huì)運(yùn)用分類思想建立思維模型解釋化學(xué)現(xiàn)象、揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的思維方法。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：結(jié)合物質(zhì)的制備、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，培養(yǎng)科學(xué)探究的方法步驟，進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用。 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] 1．非金屬元素及其化合物 2．非金屬元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 (1)碳、硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 圖中標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式： ①2C＋SiO2Si＋2CO↑ ②SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ③Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ ④Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 ⑤SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (2)氯及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 圖中標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式： ①Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl ②2Fe＋3Cl22FeCl3或Cu＋Cl2CuCl2 ③Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ④2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O ⑤MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ⑥2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ (3)硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 圖中標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式： ①2SO2＋O22SO3 ②Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋2H2O＋SO2↑ ③C＋2H2SO4(濃)2H2O＋CO2↑＋2SO2↑ ④2CaSO3＋O2===2CaSO4 (4)氮及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 圖中標(biāo)號(hào)的化學(xué)方程式： ①Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O ②4NH3＋5O24NO＋6H2O ③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ④C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O [核心強(qiáng)化] 1．區(qū)分4個(gè)易混問題 (1)非金屬單質(zhì)與堿液反應(yīng)一般無H2放出，但Si能與堿反應(yīng)放出H2。 (2)二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)是二氧化硅的特性，但二氧化硅不是兩性氧化物。 (3)幾個(gè)反應(yīng)過程中濃度變化對(duì)反應(yīng)的影響： ①Cu＋H2SO4；②MnO2＋HCl；③Cu＋HNO3。 (4)注意區(qū)分SO2的還原性和漂白性，如SO2使溴水褪色體現(xiàn)了SO2的還原性；而SO2的漂白性是由于它溶于水與有色物質(zhì)直接化合，形成不穩(wěn)定的無色化合物。 2．掌握2種氣體的實(shí)驗(yàn)室制法 (1)Cl2實(shí)驗(yàn)室制法，氧化劑可以為KMnO4、MnO2(△)、K2Cr2O7、KClO3(△)。 (2)NH3實(shí)驗(yàn)室制法。 ①反應(yīng)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。 ②實(shí)驗(yàn)裝置：固體＋固體氣體。 ③凈化措施：用堿石灰干燥。 ④收集方法：用向下排空氣法收集。 ⑤驗(yàn)滿方法：用濕潤的紅色石蕊試紙或蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口。 3．兩大強(qiáng)酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律 (1)硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)存在著如下幾條規(guī)律，可作為硝酸與金屬反應(yīng)計(jì)算的依據(jù)： 規(guī)律1：反應(yīng)中生成的NO和NO2氣體的物質(zhì)的量之和等于反應(yīng)中被還原的硝酸的物質(zhì)的量。 規(guī)律2：據(jù)元素守恒，所含氮元素的物質(zhì)的量等于反應(yīng)中原硝酸的物質(zhì)的量。 規(guī)律3：反應(yīng)所生成的氮的氧化物與O2混合后被水恰好完全吸收時(shí)消耗的O2的量決定于開始時(shí)金屬的物質(zhì)的量，定量關(guān)系可依據(jù)電子得失守恒確定。 (2)硫酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律 ①稀硫酸具有弱氧化性，與金屬活動(dòng)順序表中排在氫后面的金屬不反應(yīng)，其氧化性由溶液中的H＋表現(xiàn)；濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化絕大多數(shù)金屬，其氧化性由H2SO4分子中的＋6價(jià)S表現(xiàn)，是強(qiáng)氧化性酸。 ②濃硫酸與足量活潑金屬反應(yīng)時(shí)，其還原產(chǎn)物除SO2外，還有H2。這是因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸不斷消耗，水不斷生成，硫酸的濃度逐漸變小，濃硫酸變成了稀硫酸，此時(shí)由H＋表現(xiàn)氧化性，生成H2。 ③濃硫酸與金屬活動(dòng)順序表中排在氫后面的金屬反應(yīng)時(shí)，不論金屬是否足量，酸均不可能消耗完，還原產(chǎn)物只有SO2。 考點(diǎn)一　非金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用 [解析]　A項(xiàng)，Ca(ClO)2有強(qiáng)氧化性，能消毒，正確；B項(xiàng)，NH3具有還原性，與Cl2反應(yīng)生成NH4Cl產(chǎn)生白煙，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SO2具有漂白性，用于漂白紙漿，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，不是酸性氧化物的性質(zhì)，錯(cuò)誤。 [答案]　A [分點(diǎn)突破] 角度：非金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用 1．(2018四川成都實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校檢測(cè))下列變化的實(shí)質(zhì)相似的是(　　) ①濃硫酸和濃鹽酸在空氣中敞口放置時(shí)濃度均減小 ②二氧化硫和氯氣均能使品紅溶液褪色 ③二氧化硫能使品紅溶液、溴水褪色 ④氨氣和碘化氫氣體均不能用濃硫酸干燥 ⑤常溫下濃硫酸用鐵制容器盛放、加熱條件下濃硫酸能與木炭反應(yīng) ⑥濃硫酸能在白紙上寫字，氫氟酸能在玻璃上刻字 ⑦二氧化碳、二氧化硫均能使澄清石灰水變渾濁 A．只有②④⑤ B．只有⑤⑦ C．只有①③⑦ D．只有①② [解析]?、贊饬蛩崾且?yàn)槠渚哂形?，濃鹽酸是因?yàn)镠Cl易揮發(fā)，錯(cuò)誤；②二氧化硫使品紅溶液褪色是因?yàn)榕c品紅生成不穩(wěn)定無色物質(zhì)，氯氣在水溶液中生成HClO，因其具有強(qiáng)氧化性可使品紅溶液褪色，錯(cuò)誤；③二氧化硫能使品紅溶液褪色是因?yàn)槠渚哂衅仔?，使溴水褪色是因?yàn)槠渚哂羞€原性，錯(cuò)誤；④氨氣不能用濃硫酸干燥是因?yàn)槠渚哂袎A性，碘化氫不能用濃硫酸干燥是因?yàn)槠渚哂羞€原性，錯(cuò)誤；⑤二者都表現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性，正確；⑥濃硫酸能在白紙上寫字是因?yàn)槠渚哂忻撍?，氫氟酸能在玻璃上刻字是因?yàn)闅浞崮芘c玻璃中的二氧化硅反應(yīng)，錯(cuò)誤；⑦二氧化碳、二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁是因?yàn)槎叨际撬嵝匝趸?，與澄清石灰水均生成難溶鹽，正確。 [答案]　B 2．(2018遼寧鐵嶺協(xié)作體第三次聯(lián)考)你認(rèn)為下列說法無科學(xué)性錯(cuò)誤的是(　　) ①鉛筆芯的原料是重金屬鉛，兒童在使用時(shí)不可用嘴吮咬鉛筆，以免引起鉛中毒。②一氧化碳有毒，生有煤爐的居室，可放置數(shù)盆水，這樣可有效地吸收一氧化碳，以防煤氣中毒。③“汽水”澆灌植物有一定道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用。④硅的提純與應(yīng)用，促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑”。⑤碳酸鋇可做X光透視腸胃的藥劑。⑥有機(jī)物可用無機(jī)物合成。⑦氯元素有毒，禁止入口。 A．①③⑥ B．③④⑥ C．①④⑦ D．②③⑤ [解析]?、巽U筆芯的原料是石墨，錯(cuò)誤；②一氧化碳難溶于水，放置數(shù)盆水不能吸收一氧化碳，錯(cuò)誤；③“汽水”澆灌植物有一定道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用，正確；④硅的提純與應(yīng)用，促進(jìn)了半導(dǎo)體元件與集成芯業(yè)的發(fā)展，可以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑”，正確；⑤碳酸鋇溶于胃酸(主要成分為鹽酸)產(chǎn)生有毒的氯化鋇，不能做X光透視腸胃的藥劑，錯(cuò)誤；⑥有機(jī)物可用無機(jī)物合成，正確；⑦氯化鈉中含有氯元素，無毒，是常用的調(diào)味品，錯(cuò)誤；故選B。 [答案]　B 3．(2018北京海淀模擬)下列實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象能夠達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象 A 檢驗(yàn)Na2SO3溶液是否變質(zhì) 向Na2SO3溶液中加入Ba(NO3)2溶液，出現(xiàn)白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解 B 證明酸性條件下H2O2氧化性強(qiáng)于I2 向淀粉KI溶液中滴入3滴稀硫酸，未見溶液變藍(lán)；再加入10%的H2O2溶液，溶液立即變藍(lán)色 C 證明碳的非金屬性強(qiáng)于硅 將濃鹽酸滴入碳酸鈉固體中，生成的氣體通入盛有水玻璃的試管中，出現(xiàn)渾濁 D 證明SO2具有漂白性 將SO2通入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去 [解析]　假如Na2SO3溶液沒有變質(zhì)，加入Ba(NO3)2溶液產(chǎn)生白色沉淀BaSO3，再加入稀硝酸會(huì)將BaSO3氧化成硫酸鋇，沉淀也不溶解，故A項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模籋2O2將KI氧化成I2，淀粉遇I2變藍(lán)色，B項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粚恹}酸滴入碳酸鈉固體中，濃鹽酸揮發(fā)，會(huì)隨著CO2一起進(jìn)入盛有水玻璃的試管中，同樣能使溶液出現(xiàn)渾濁，C項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粚O2通入酸性KMnO4溶液中，體現(xiàn)的是SO2的還原性，D項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? [答案]　B ?？挤墙饘賳钨|(zhì)及其重要化合物性質(zhì)與應(yīng)用 二氧化硅 光導(dǎo)纖維、瑪瑙飾物 石英坩堝 熔點(diǎn)高 硅膠 干燥劑、催化劑載體 多孔，表面積大，吸附性強(qiáng) 硅酸鈉溶液 粘合劑、防火劑、防腐劑 碳化硅 砂紙、砂輪磨料 硬度大 硅鋼 變壓器鐵芯 具有很強(qiáng)的導(dǎo)磁性 硅 制作硅芯片、制作光電池 硅是半導(dǎo)體 氯氣 殺菌消毒劑、漂白劑 Cl2溶于水，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的次氯酸 臭氧、ClO2 殺菌消毒劑 具有強(qiáng)氧化性 漂白液 [NaClO溶液] 殺菌消毒劑、漂白劑 與空氣中的CO2反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的次氯酸 漂白粉[Ca(ClO)2、CaCl2] 殺菌消毒劑、漂白劑 與空氣中的CO2反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的次氯酸 漂粉精[Ca(ClO)2] 殺菌消毒劑、漂白劑 與空氣中的CO2反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的次氯酸 碘化銀 人工降雨 分解吸熱 干冰 人工降雨 升華吸熱 二氧化硫 漂白紙漿、毛、絲、草帽辮 與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì) 殺菌、消毒 有毒氣體 氨氣 制冷劑 液氨汽化時(shí)吸收大量的熱 濃硫酸 干燥劑 濃硫酸具有吸水性 考點(diǎn)二　非金屬單質(zhì)及其化合物間的轉(zhuǎn)化 [解析]　氯氣具有強(qiáng)氧化性，能和溴離子反應(yīng)生成溴單質(zhì)，向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴，A正確；提純粗鹽可以采用除雜、重結(jié)晶的方法，B正確；工業(yè)常選用石灰乳作為沉淀劑，用氫氧化鈉不經(jīng)濟(jì)，C錯(cuò)誤；富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收，D正確。 [答案]　C [分點(diǎn)突破] 角度一：非金屬單質(zhì)及其化合物間的轉(zhuǎn)化 1．下列各組物質(zhì)中，不能滿足組內(nèi)任意兩種物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生反應(yīng)的是(　　) 組別 物質(zhì) 甲 乙 丙 A H2SO4 NH4HCO3 Ba(OH)2 B H2S NaOH SO2 C NH3 NO2 HNO3 D FeBr3 Cl2 Cu [答案]　C 2.X、Y、Z、W四種物質(zhì)在一定條件下具有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列判斷正確的是(　　) A．若圖中反應(yīng)均為非氧化還原反應(yīng)，W為一元強(qiáng)堿，則X可能是NaAlO2 B．若圖中反應(yīng)均為非氧化還原反應(yīng)，W為一元強(qiáng)酸，則X可能是NH3 C．若圖中反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，W為非金屬單質(zhì)，則Z可能是CO2 D．若圖中反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，W為金屬單質(zhì)，則Z可能是FeCl3 [解析]　由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知X可與W連續(xù)反應(yīng)生成Y、Z，X也可與Z反應(yīng)生成Y。A項(xiàng)，若X為NaAlO2，則與NaOH不反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若X為NH3，與一元強(qiáng)酸反應(yīng)生成銨鹽，只生成一種產(chǎn)物，Y與W不能再反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若Z為CO2，W為非金屬單質(zhì)，則X可為C，W為O2，Y為CO，正確；D項(xiàng)，若Z為FeCl3，W為金屬單質(zhì)，應(yīng)為Fe，則X為Cl2，但氯氣與鐵反應(yīng)只生成FeCl3，Y不能為FeCl2，錯(cuò)誤。 [答案]　C 3．(2018江西贛州十四縣(市)聯(lián)考)下圖所示關(guān)系圖中，A是一種正鹽，B是氣態(tài)氫化物，C是單質(zhì)，F(xiàn)是強(qiáng)酸。當(dāng)X無論是強(qiáng)酸還是強(qiáng)堿時(shí)都有所示轉(zhuǎn)化關(guān)系(其他反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)所需條件均已略去)，當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí)，過量的B跟Cl2反應(yīng)除生成C外，另一產(chǎn)物是鹽酸鹽，下列說法中不正確的是(　　) A．當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)是H2SO4 B．當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí)，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)是HNO3 C．B和Cl2的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng) D．當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，C在常溫下是氣態(tài)單質(zhì) [解析]　根據(jù)題意知，A既可以和強(qiáng)酸反應(yīng)又可以和強(qiáng)堿反應(yīng)，且A是一種正鹽，則A為(NH4)2S，若X為強(qiáng)酸，則B為H2S，C為S，D為SO2，E為SO3，F(xiàn)是H2SO4，A項(xiàng)正確；若X為強(qiáng)堿，則B為NH3，C為N2，D為NO，E為NO2，F(xiàn)為HNO3，B項(xiàng)正確；B是氣態(tài)氫化物，C是單質(zhì)，B和Cl2的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確；當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí)，C為硫單質(zhì)，硫單質(zhì)常溫下呈固態(tài)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　D 常見非金屬元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系 (1)直線轉(zhuǎn)化關(guān)系： 非金屬單質(zhì)酸性氧化物酸鹽 如CCO2H2CO3Na2CO3 SSO2H2SO3Na2SO3 (2)多向轉(zhuǎn)化關(guān)系： ①條件不同，轉(zhuǎn)化不同。如NH3在純氧中燃燒生成N2，在催化劑加熱條件下生成NO。 ②用量不同，轉(zhuǎn)化不同。如少量CO2與NaOH反應(yīng)，生成Na2CO3，過量CO2與NaOH反應(yīng)，生成NaHCO3。 ③濃度不同，生成物不同。Cu與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，與稀硝酸反應(yīng)生成NO。 (3)連續(xù)轉(zhuǎn)化關(guān)系：ABC 如S(或H2S)SO2SO3 N2(或NH3)NONO2 C(或CH4)COCO2 (4)三角轉(zhuǎn)化關(guān)系： 角度二：以資源開發(fā)利用為載體考查物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 4．如圖是工業(yè)海水提溴的部分流程，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．“吹出”采用熱空氣而不是常溫空氣的原因是熱空氣氧化性強(qiáng) B．堿液吸收所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中氧化劑與還原劑之比為1∶5 C．第③步中“酸化”要用強(qiáng)氧化性的酸，如硝酸 D．含溴的水溶液B中的單質(zhì)溴濃度比A中的大 [解析]　A項(xiàng)，有利于液溴的揮發(fā)，而非氧化性，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，溴與堿液反應(yīng)生成溴化鈉和溴酸鈉，氧化劑與還原劑之比為5∶1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，BrO氧化性很強(qiáng)，在酸性條件下，能夠把Br－氧化為溴單質(zhì)，加入稀硫酸即可，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，經(jīng)過溴的富集過程，含溴的水溶液B中的單質(zhì)溴濃度比A中的大，正確。 [答案]　D 從海水中提取溴的方法 (1)工藝流程 (2)基本步驟及主要反應(yīng) 考點(diǎn)三　結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查非金屬元素及其化合物的性質(zhì) (2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng) 將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 [解析]　(1)①觀察裝置知，A裝置適合加熱固體制備氣體，B裝置適合加熱液體與固體制備氣體或加熱液體制備氣體。實(shí)驗(yàn)室通過氯化銨和消石灰共熱制備氨氣，加熱固體混合物制備氣體，可以選擇A裝置作發(fā)生裝置，化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O。實(shí)驗(yàn)室還可以通過加熱濃氨水制備氨氣，故也可以選擇B裝置作發(fā)生裝置，化學(xué)方程式為NH3H2ONH3↑＋H2O。②實(shí)驗(yàn)室用堿石灰干燥氨氣，用向下排空氣法收集氨氣，用水吸收尾氣中的氨氣并注意防倒吸。故選擇C、D、F裝置，注意連接干燥管時(shí)應(yīng)大口進(jìn)氣，小口出氣。所以，連接順序?yàn)閍、d、c、f、e、i或b、d、c、f、e、i。 (2)NO2呈紅棕色，氨氣與二氧化氮發(fā)生反應(yīng)：8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O，故觀察到Y(jié)管中紅棕色氣體慢慢變淺。NH3與NO2反應(yīng)后生成的氣態(tài)水凝聚，反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，裝置內(nèi)壓強(qiáng)減小，故打開K2，氫氧化鈉溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。 [答案]　(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B　NH3H2ONH3↑＋H2O) ②d c f e i (2)①紅棕色氣體慢慢變淺?、?NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象?、芊磻?yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外壓 氣體制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的解題流程 例：涉及氯氣制備與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)的典型裝置 [分點(diǎn)突破] 角度一：結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查非金屬元素及其化合物的重要性質(zhì) 1．(2017江蘇卷)下列制取SO2、驗(yàn)證其漂白性、收集并進(jìn)行尾氣處理的裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) [解析]　Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，不能制備SO2，A錯(cuò)誤；SO2具有漂白性，可以通過品紅溶液驗(yàn)證，B正確；SO2密度比空氣大，收集時(shí)應(yīng)該“長進(jìn)短出”，C錯(cuò)誤；SO2難溶于飽和NaHSO3溶液，應(yīng)該用堿液吸收，D錯(cuò)誤。 [答案]　B 2．利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將儀器a中的溶液滴入b中，根據(jù)c中所盛溶液，預(yù)測(cè)其中現(xiàn)象正確的是(　　) [解析]　濃鹽酸和KMnO4反應(yīng)生成Cl2，Cl2通入FeCl2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2FeCl2===2FeCl3，因此c中溶液變棕黃色，A項(xiàng)正確；稀硫酸和Na2S2O3發(fā)生反應(yīng)：H2SO4＋Na2S2O3===Na2SO4＋H2O＋S↓＋SO2↑，SO2通入溴水中發(fā)生反應(yīng)：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，因此c試管中無淺黃色沉淀生成，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硼酸的酸性比碳酸弱，硼酸加入Na2CO3溶液中不產(chǎn)生CO2，因此Na2SiO3溶液中無白色沉淀析出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫下濃硝酸使鐵片鈍化，無NO2氣體生成，因此淀粉KI溶液不會(huì)變藍(lán)色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　A 3．某氣體可能含有NO2、NH3、O2和CO2中的一種或多種。下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出的結(jié)論正確的是(　　) A．若將氣體通入水中，有氣體剩余，說明原氣體中一定含有CO2 B．若將氣體通入CaCl2溶液，無沉淀產(chǎn)生，說明原氣體中一定不含CO2 C．若將氣體通入淀粉KI溶液中，溶液變藍(lán)色，說明原氣體中一定含有NO2 D．若將一定體積氣體樣品緩慢通入水中，恰好完全反應(yīng)生成一種鹽，向所得鹽溶液中加入澄清石灰水未見沉淀生成，則原氣體樣品中V(NH3)∶V(O2)＝4∶1 [解析]　選項(xiàng)A中剩余氣體可能為NO或O2或CO2等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，若混合氣體中無NO2，則NH3、CO2、CaCl2溶液反應(yīng)可能會(huì)產(chǎn)生CaCO3沉淀，但若氣體中有NO2，NO2溶于水形成HNO3后會(huì)溶解CaCO3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中O2也能氧化碘化鉀溶液生成I2，從而使溶液變藍(lán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)反應(yīng)中生成的鹽一定是硝酸銨，依據(jù)反應(yīng)4NO2＋4NH3＋O2＋2H2O===4NH4NO3知，原氣體樣品中V(NH3)∶V(O2)＝4∶1，D項(xiàng)正確。 [答案]　D 4．(2018寧夏銀川一中模擬)如圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置(夾持設(shè)備已略)。 (1)制備氯氣選用的藥品為漂粉精固體和濃鹽酸，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。 (2)裝置B中飽和食鹽水的作用是__________________；同時(shí)裝置B亦是安全瓶，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C中是否發(fā)生堵塞，請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)B中的現(xiàn)象：______________________。 (3)裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入物質(zhì)的組合是________(填編號(hào))。 編號(hào) a b c d Ⅰ 干燥的有色布條 干燥的有色布條 濕潤的有色布條 濕潤的有色布條 Ⅱ 堿石灰 硅膠 濃硫酸 無水氯化鈣 Ⅲ 濕潤的有色布條 濕潤的有色布條 干燥的有色布條 干燥的有色布條 (4)設(shè)計(jì)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。反應(yīng)一段時(shí)間后，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩，觀察到的現(xiàn)象是________________________。該現(xiàn)象________(填“能”或“不能”)說明溴的非金屬性強(qiáng)于碘，原因是___________。 (5)有人提出，裝置F中可改用足量的NaHSO3溶液吸收余氯，試寫出相應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：______________________________，請(qǐng)判斷改用NaHSO3溶液是否可行？________(填“是”或“否”)。 [解析]　(1)漂粉精固體的主要成分為Ca(ClO)2和CaCl2，利用Ca(ClO)2氧化濃鹽酸制取氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(ClO)2＋4HCl(濃)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。(3)氯氣與水反應(yīng)生成的HClO具有漂白性，而干燥的氯氣沒有漂白性，通過裝置B后的氯氣中含有水蒸氣，因此先通過濕潤的有色布條，再通過干燥裝置(選擇固體干燥劑)，后通過干燥的有色布條來檢驗(yàn)Cl2的漂白性。(5)HSO與Cl2發(fā)生反應(yīng)，可產(chǎn)生SO2，污染大氣，因此該方案不可行。 [答案]　(1)Ca(ClO)2＋4HCl(濃)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O (2)除去Cl2中的HCl　裝置B中長頸漏斗中液面上升，形成一段液柱 (3)d　(4)E中液體分為兩層，上層(苯層)為紫紅色　不能　過量的Cl2也可將I－氧化為I2 (5)4HSO＋Cl2===SO＋2Cl－＋3SO2＋2H2O　否 角度二：環(huán)境污染與防治 5．下表中解決相對(duì)應(yīng)的環(huán)境問題所采取的措施不科學(xué)的是(　　) 選項(xiàng) 環(huán)境問題 措施 A 臭氧空洞 限制氟氯代烴類物質(zhì)的生產(chǎn)量和消耗量 B 酸雨 改變能源結(jié)構(gòu)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放量 C 白色污染 回收利用廢舊塑料，開發(fā)可降解塑料 D 水體富營養(yǎng)化 禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥 [答案]　D 6．某硫酸廠廢氣中SO2的回收利用方案如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．X可能含有2種鹽 B．氣體a通入雙氧水，可實(shí)現(xiàn)“綠色”轉(zhuǎn)化 C．Y可能含有(NH4)2SO4 D．(NH4)2S2O8中S的化合價(jià)為＋7 [解析]　SO2與氨水反應(yīng)生成X，則X中含有亞硫酸銨或亞硫酸氫銨中的一種或兩種鹽，在X中加過量硫酸生成硫酸銨或硫酸氫銨和二氧化硫氣體，二氧化硫經(jīng)氧化、水合生成硫酸，氣體a為二氧化硫；(NH4)2S2O8為二聯(lián)硫銨，S最外層有6個(gè)電子，最高價(jià)為＋6價(jià)，不可能為＋7價(jià)。 [答案]　D 7．為落實(shí)“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NH廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計(jì)了如下流程： 下列說法不正確的是(　　) A．固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B．X可以是空氣，且需過量 C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO D．處理含NH廢水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：NH＋NO===N2↑＋2H2O [解析]　A項(xiàng)，根據(jù)題中的流程，可以得出固體1為CaCO3、CaSO3和過量Ca(OH)2，正確；B項(xiàng)，氣體1是不能被過量石灰乳吸收的NO、CO和N2，NO和NO2按1∶1的體積比能與NaOH溶液反應(yīng)生成亞硝酸鈉，所以X可以是空氣，但不能過量，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氣體2為N2、CO，因“無污染氣體”為N2，故捕獲的氣體主要是CO，正確；D項(xiàng)，NH與NO能夠發(fā)生歸中反應(yīng)生成氮?dú)?，離子方程式為NH＋NO===N2↑＋2H2O，正確。 [答案]　B 8．直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。利用鈉、堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。 (1)用化學(xué)方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反應(yīng)：__________。 (2)在鈉、堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是_____________________。 (3)吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO)∶n(HSO)變化關(guān)系如表： n(SO)∶n(HSO) 91∶9 1∶1 1∶91 pH 8.2 7.2 6.2 上表判斷NaHSO3溶液顯________性，用化學(xué)平衡原理解釋：__________________________。 [解析]　(1)SO2形成硫酸型酸雨時(shí)，SO2和空氣中的H2O、O2反應(yīng)得到H2SO4：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4。(2)SO2被NaOH溶液吸收制備Na2SO3溶液時(shí)反應(yīng)的離子方程式為SO2＋2OH－===SO＋H2O。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可知，n(SO)∶n(HSO)＝1∶91時(shí)，溶液的pH顯示為酸性，故NaHSO3溶液顯酸性，在NaHSO3溶液中HSO存在：HSOSO＋H＋、HSO＋H2OH2SO3＋OH－，HSO的電離程度強(qiáng)于水解程度，故溶液呈酸性。 [答案]　(1)SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4(或2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4) (2)SO2＋2OH－===SO＋H2O (3)酸　HSO溶液中存在：HSOSO＋H＋和HSO＋H2OH2SO3＋OH－，HSO的電離程度強(qiáng)于水解程度 (1)掌握消除氣體污染物的反應(yīng)原理 ①消除SO2對(duì)環(huán)境污染的方法 ⅰ.鈣基固硫法：用生石灰和含硫的煤混合燃燒，燃燒時(shí)，S、CaO、O2共同反應(yīng)生成CaSO4，從而使硫轉(zhuǎn)移到煤渣中。反應(yīng)原理：2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 ⅱ.氨水脫硫法：煙氣中的SO2用氨水吸收，反應(yīng)原理是NH3＋SO2＋H2O===NH4HSO3,2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。 ⅲ.鈉、堿脫硫法 用NaOH/Na2CO3吸收煙氣中的SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2。 ②消除氮氧化物(NOx)對(duì)環(huán)境污染的方法 ⅰ.堿液吸收法：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋ H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，NO2、NO的混合氣體能被足量NaOH溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。 ⅱ.催化轉(zhuǎn)化法：a.在催化劑的作用下，用NH3將NO2、NO還原為無毒的N2。8NH3＋6NO27N2＋12H2O、4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 b．在催化劑的作用下，CO可以將NO2、NO轉(zhuǎn)化為無毒的N2。4CO＋2NO2N2＋4CO2、2CO＋2NO N2＋2CO2。 (2)熟悉環(huán)境污染名稱與成因 ①酸雨(工業(yè)上大量排放SO2、NOx等)；②光化學(xué)煙霧(碳?xì)浠衔锛癗Ox的排放)；③臭氧空洞(大量使用氟利昂制品及NOx的排放)；④溫室效應(yīng)(大氣中CO2的含量升高)；⑤白色污染(大量廢棄的難降解的塑料類制品)；⑥赤潮、水華(含磷洗衣粉的大量使用，工農(nóng)業(yè)及城市生活污水的任意排放)。 考向一　非金屬單質(zhì)及其化合物對(duì)環(huán)境的影響 1．(2017全國卷Ⅲ)化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．PM2.5是指粒徑不大于2.5 μm的可吸入懸浮顆粒物 B．綠色化學(xué)要求從源頭上消除或減少生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染 C．燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放 D．天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料 [解析]　本題考查綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)知識(shí)。燃煤中加入CaO可以減少SO2氣體的排放，減少酸雨的形成，但不能減少溫室氣體CO2的排放，C錯(cuò)誤。 [答案]　C 2．(2016全國卷Ⅱ)下列有關(guān)燃料的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一 B．化石燃料完全燃燒不會(huì)造成大氣污染 C．以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染 D．燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一 [解析]　化石燃料包括煤、石油、天然氣等，完全燃燒也會(huì)產(chǎn)生SO2等污染性氣體，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　B 考向二　非金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)與轉(zhuǎn)化 3．(2017北京卷)下述實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對(duì)比分析所得結(jié)論不正確的是(　　) ① ② ③ A.由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體 B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng) C．由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物 D．③的氣體產(chǎn)物中檢測(cè)出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng) [解析]　A項(xiàng)，①中濃HNO3受熱分解，發(fā)生反應(yīng)4HNO3(濃) 4NO2↑＋O2↑＋2H2O，產(chǎn)生的氣體為混合氣體，故選項(xiàng)A正確。B項(xiàng)，由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體NO2，所以“產(chǎn)生紅棕色氣體”不能說明②中木炭能與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)，故選項(xiàng)B正確。C項(xiàng)，根據(jù)①和②，濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色NO2時(shí)需要加熱，所以濃硝酸具有揮發(fā)性才可與上方紅熱木炭接觸。同時(shí)，N元素化合價(jià)降低，所以生成的NO2為還原產(chǎn)物，故選項(xiàng)C正確。D項(xiàng)，紅熱的木炭可與空氣中的O2反應(yīng)生成CO2，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 [答案]　D 4．(2017北京卷)根據(jù)SO2通入不同溶液中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是(　　) 實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)生黃色沉淀 SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性 D Na2SiO3溶液 產(chǎn)生膠狀沉淀 酸性：H2SO3>H2SiO3 [解析]　A項(xiàng)，溶液中SO2被FeCl3氧化生成SO，再與BaCl2反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，體現(xiàn)了SO2的還原性；B項(xiàng)，SO2與H2S溶液發(fā)生反應(yīng)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，體現(xiàn)了SO2的氧化性；C項(xiàng)，SO2使酸性KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)了SO2的還原性；D項(xiàng)，SO2與Na2SiO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生膠狀沉淀，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸，可得結(jié)論酸性：H2SO3>H2SiO3。 [答案]　C 5．(2017江蘇卷)在給定條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是(　　) A．FeFeCl2Fe(OH)2 B．SSO3H2SO4 C．CaCO3CaOCaSiO3 D．NH3NOHNO3 [解析]　A項(xiàng)，F(xiàn)e和Cl2反應(yīng)只生成FeCl3得不到FeCl2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，S在O2中燃燒只生成SO2得不到SO3，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，NO不和水反應(yīng)，錯(cuò)誤。 [答案]　C 6．(2018天津卷)圖中反應(yīng)①是制備SiH4的一種方法，其副產(chǎn)物MgCl26NH3是優(yōu)質(zhì)的鎂資源?；卮鹣铝袉栴}： (1)A2B的化學(xué)式為________。反應(yīng)②的必備條件是________。上圖中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有________________。 (2)在一定條件下，由SiH4和CH4反應(yīng)生成H2和一種固體耐磨材料________(寫化學(xué)式)。 [解析]　(1)A2B與NH3、NH4Cl經(jīng)反應(yīng)①生成SiH4和MgCl26NH3，結(jié)合原子守恒推知A2B為Mg2Si。反應(yīng)②由MgCl2制備Mg，應(yīng)采用電解熔融MgCl2的方法。分析流程可知，MgCl26NH3與HCl反應(yīng)生成的NH4Cl，MgCl26NH3在300 ℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的NH3，均可重新參與反應(yīng)①，故可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH4Cl和NH3。 (2)在一定條件下，由SiH4和CH4反應(yīng)生成H2和一種固體耐磨材料，結(jié)合原子守恒及固體材料具有耐磨性推知，該固體為SiC。 [答案]　(1)Mg2Si　熔融，電解　NH3，NH4Cl (2)SiC 7．(2018天津卷)為實(shí)現(xiàn)燃煤脫硫，向煤中加入漿狀Mg(OH)2，使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Mg化合物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________。 [解析]　向煤中加入漿狀Mg(OH)2，使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Mg化合物，該化合物應(yīng)為MgSO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg(OH)2＋2SO2＋O2===2MgSO4＋2H2O。 [答案]　2Mg(OH)2＋2SO2＋O2===2MgSO4＋2H2O 考向三　非金屬單質(zhì)及其化合物的綜合實(shí)驗(yàn)探究 8．(2018天津卷)煙道氣中的NOx是主要的大氣污染物之一，為了監(jiān)測(cè)其含量，選用如下采樣和檢測(cè)方法?；卮鹣铝袉栴}： Ⅰ.采樣 采樣步驟： ①檢驗(yàn)系統(tǒng)氣密性；②加熱器將煙道氣加熱至140 ℃；③打開抽氣泵置換系統(tǒng)內(nèi)空氣；④采集無塵、干燥的氣樣；⑤關(guān)閉系統(tǒng)，停止采樣。 (1)A中裝有無堿玻璃棉，其作用為_______________。 (2)C中填充的干燥劑是(填序號(hào))________。 a．堿石灰　b．無水CuSO4　c．P2O5 (3)用實(shí)驗(yàn)室常用儀器組裝一套裝置，其作用與D(裝有堿液)相同，在虛線框中畫出該裝置的示意圖，標(biāo)明氣體的流向及試劑。 [解析]　(1)煙道氣中含有粉塵、空氣、H2O、NOx，過濾器A中裝有無堿玻璃棉，其作用是除去煙道氣中的粉塵。(2)煙道氣中的NOx與空氣中O2在加熱器中反應(yīng)生成高價(jià)態(tài)氮氧化物，堿石灰不能用于干燥酸性氣體，無水CuSO4一般用于檢驗(yàn)生成的H2O而不作干燥劑，P2O5是酸性干燥劑，可用于干燥氮氧化物，故選c。(3)吸收器D用于吸收氮氧化物，考慮到氮氧化物可與堿溶液反應(yīng)，故可將氣體通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶，裝置圖見答案。 [答案]　(1)除塵　(2)c (3) 9．(2015重慶卷)ClO2與Cl2的氧化性相近，在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某興趣小組通過圖1裝置(夾持裝置略)對(duì)其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進(jìn)行了研究。 (1)儀器D的名稱是________。安裝F中導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)選用圖2中的________。 (2)打開B的活塞，A中發(fā)生反應(yīng)：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收，滴加稀鹽酸的速率宜________(填“快”或“慢”)。 (3)關(guān)閉B的活塞，ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2，此時(shí)F中溶液的顏色不變，則裝置C的作用是________。 (4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為______________________________。在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中，打開E的活塞，D中發(fā)生反應(yīng)，則裝置F的作用是___________________________________。 [答案]　(1)錐形瓶　b (2)慢　(3)吸收Cl2 (4)4H＋＋5ClO===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O　驗(yàn)證是否有ClO2生成 題型特點(diǎn)：選擇題　填空題 考向評(píng)析：有關(guān)非金屬單質(zhì)及其化合物在Ⅰ卷中的考查主要側(cè)重于性質(zhì)、用途判斷及對(duì)環(huán)境的影響分析，而在Ⅱ卷中的考查常以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景，對(duì)物質(zhì)的某些性質(zhì)、用途進(jìn)行探究和評(píng)價(jià)，是高考的熱點(diǎn)。 答題啟示：強(qiáng)化以氣體制備為前提的非金屬單質(zhì)及其化合物的實(shí)驗(yàn)探究題的訓(xùn)練。 無機(jī)化工流程題突破策略 [題型特點(diǎn)]　 1．物質(zhì)制備類工藝流程：制備類工藝流程是高考的熱考點(diǎn)，幾乎每年高考都進(jìn)行考查，題目一般以某種物質(zhì)的制備流程為載體，重點(diǎn)考查物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)，化學(xué)平衡原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)等知識(shí)，考查了考生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，題目綜合性強(qiáng)，有一定的難度。 2．物質(zhì)提純類工藝流程：題目一般以某種物質(zhì)的提純?yōu)槟康?，通過工藝流程將物質(zhì)中的雜質(zhì)除去。命題時(shí)經(jīng)常與化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)緊密聯(lián)系在一起，具有一定的綜合性，考查了考生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。類型一　物質(zhì)制備類工藝流程 [名師精講] 1．原料預(yù)處理的五種措施 研磨 減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率 水浸 與水接觸反應(yīng)或溶解 酸浸 與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去 灼燒 除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì) 煅燒 改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土 2.制備過程中控制反應(yīng)條件的六種方法 (1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)： ①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH變大； ②不引入新雜質(zhì)。例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。 (2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)。 (3)控制壓強(qiáng)。改變速率，影響平衡。 (4)使用合適的催化劑。加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。 (5)趁熱過濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出。 (6)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。 3．獲得產(chǎn)品階段的四種常用操作 (1)洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗；乙醇洗滌既可洗去晶體表面的雜質(zhì)，又可減少晶體溶解的損耗。 (2)蒸發(fā)時(shí)的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。 (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶：如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫，則析出的固體主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，這樣就可分離出大部分K2Cr2O7；同樣原理可除去KNO3中的少量NaCl。 (4)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾：如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若將混合溶液蒸發(fā)一段時(shí)間，析出的固體主要是NaCl，母液中是少量K2Cr2O7和NaCl；同樣原理可除去NaCl中的少量KNO3。 [應(yīng)用嘗試] 1．金屬鎳硬而有延展性并具有鐵磁性，能夠高度磨光和抗腐蝕。如圖是一種用含鎳廢料(主要是NiO，含少量FeO、SiO2等雜質(zhì))制備Ni的流程： 已知：室溫下難溶物的溶度積數(shù)據(jù)如下表： 化合物 Ni(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10－15 10－15 10－38 (1)濾渣1的主要成分為________(填化學(xué)式)。 (2)實(shí)驗(yàn)中需用0.8 molL－1的稀硫酸800 mL，若用98%的濃硫酸(ρ＝1.84 gmL－1)來配制，量取濃硫酸時(shí)，需使用的量筒的規(guī)格為________(填序號(hào))。 A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL (3)用離子方程式解釋加入H2O2的作用：______________。 (4)滴加氨水調(diào)節(jié)至pH為________時(shí)，鐵剛好沉淀完全；若繼續(xù)滴加氨水至pH為________時(shí)，鎳開始沉淀(假定Ni2＋濃度為0.1 molL－1)。若上述過程中沒有“氧化”步驟，其后果是____________。 (5)電解制備鎳的反應(yīng)原理如圖所示，則A電極的反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑和________。 (6)若用a kg含鎳廢料(含NiO 80%)制備Ni，最終得到產(chǎn)品6 kg，則產(chǎn)率為________。 [解析]　(1)NiO和FeO都是堿性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，SiO2不與稀硫酸反應(yīng)，因此濾渣1的成分是SiO2。 (2)實(shí)驗(yàn)室沒有800 mL的容量瓶，應(yīng)用1000 mL的容量瓶，根據(jù)稀釋前后溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，因此有1000 mL10－3 LmL－10.8 molL－1＝V(H2SO4)1.84 gmL－1，解得V(H2SO4)＝43 mL，因此選用大而接近的量筒，即選用50 mL的量筒，故選項(xiàng)C正確。 (3)酸溶后溶液中含有金屬陽離子是Ni2＋和Fe2＋，F(xiàn)e2＋具有還原性，因此加入H2O2的目的是氧化Fe2＋，便于除去鐵元素，F(xiàn)e2＋與H2O2發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (4)鐵元素剛好沉淀完全，此時(shí)溶液的c(Fe3＋)＝110－5 molL－1，根據(jù)Ksp＝c(Fe3＋)c3(OH－)，代入數(shù)值，解得c(OH－)＝110－11 molL－1，則c(H＋)＝110－3 molL－1，即pH＝3，鎳元素開始出現(xiàn)沉淀，依據(jù)Ksp＝c(Ni2＋)c2(OH－)，c(Ni2＋)＝0.1 molL－1，代入數(shù)據(jù)，c(OH－)＝110－7 molL－1，則c(H＋)＝110－7 molL－1，即pH＝7；如果沒有氧化步驟，F(xiàn)e2＋開始出現(xiàn)沉淀，Ksp＝c(Fe2＋)c2(OH－)，代入數(shù)值，c(OH－)＝110－7 molL－1，則c(H＋)＝110－7 molL－1，即pH＝7，其結(jié)果是Ni2＋和Fe2＋分離不開。 (5)根據(jù)A電極反應(yīng)式，推出A電極為陰極，根據(jù)電解原理，制備金屬鎳，因此A電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，Ni2＋＋2e－===Ni。 (6)理論上產(chǎn)生Ni的質(zhì)量為 g，合 kg，產(chǎn)率為100%＝100%。 [答案]　(1)SiO2　(2)C (3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (4)3　7　Ni2＋和Fe2＋分離不開 (5)Ni2＋＋2e－===Ni (6)100% 2．一種可利用含碘廢水制取KI的實(shí)驗(yàn)流程如下： 回答下列問題： (1)含碘廢水中碘的存在形式一般有I2、I－。檢驗(yàn)是否含I2及I－的方法是用CCl4萃取后觀察萃取液為紫色，證明含有I2，反復(fù)萃取后取水層少許于試管中，_________________。 (2)“制CuI”時(shí)，I2被還原為CuI，同時(shí)有S4O生成。 ①該反應(yīng)的離子方程式為____________。 ②已知上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.781026，實(shí)驗(yàn)中需控制CuSO4過量2%，其目的是____________。 (3)“制FeI2溶液”的化學(xué)方程式為________________； “濾渣3”的成分是________(填化學(xué)式)。 (4)用HI調(diào)節(jié)溶液pH約為6，其目的是____________。 (5)準(zhǔn)確稱取產(chǎn)品0.1000 g溶于50 mL水，加入適量乙酸并加入曙紅鈉指示劑，然后用0.025 molL－1 AgNO3溶液滴定，至終點(diǎn)時(shí)消耗AgNO3溶液22.00 mL，則產(chǎn)品中KI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(保留三位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)檢驗(yàn)碘可以用淀粉也可以用四氯化碳萃取，檢驗(yàn)I－時(shí)為防止碘的干擾，需先充分萃取出碘再在水層中加入淀粉及氧化劑(FeCl3、H2O2及氯水均可)。反復(fù)萃取后取水層少許于試管中，加入淀粉及FeCl3溶液，觀察溶液是否出現(xiàn)藍(lán)色，或加入AgNO3溶液，看是否有黃色沉淀生成。 (2)①Na2S2O3是還原劑，轉(zhuǎn)化為Na2S4O6失去2個(gè)電子，則反應(yīng)的離子方程式為2Cu2＋＋I(xiàn)2＋4S2O===2CuI↓＋2S4O；②該反應(yīng)平衡常數(shù)很大，當(dāng)Cu2＋過量時(shí)，能使碘完全轉(zhuǎn)化為CuI。 (3)依據(jù)金屬活動(dòng)順序表，鐵可還原CuI為Cu；制備KI時(shí)發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)為FeI2＋K2CO3===FeCO3↓＋2KI，故濾渣為FeCO3。 (4)由于沉淀時(shí)K2CO3需適當(dāng)過量，為提高KI純度，需用HI溶液除去過量的K2CO3。 (5)依據(jù)滴定反應(yīng)：Ag＋＋I(xiàn)－===AgI↓，KI的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝100%＝91.3%。 [答案]　(1)加入淀粉及FeCl3溶液，觀察溶液是否出現(xiàn)藍(lán)色，或加入AgNO3溶液，看是否有黃色沉淀生成 (2)①2Cu2＋＋I(xiàn)2＋4S2O===2CuI↓＋2S4O ②使碘完全轉(zhuǎn)化為CuI (3)2CuI＋Fe===2Cu＋FeI2　FeCO3 (4)除去濾液中過量的K2CO3 (5)91.3% 類型二　物質(zhì)提純類工藝流程 [名師精講] 1．物質(zhì)分離提純的原則 (1)不增：不引入新的雜質(zhì)。 (2)不減：不減少被提純的物質(zhì)。 (3)易分離：被提純物與雜質(zhì)易于分離。 (4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成、狀態(tài)。 2．常用的提純方法 水溶法 除去可溶性雜質(zhì) 酸溶法 除去堿性雜質(zhì) 堿溶法 除去酸性雜質(zhì) 氧化劑或還原劑法 除去還原性或氧化性雜質(zhì) 加熱灼燒法 除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì) 調(diào)節(jié)溶液的pH法 如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等 3．常用的分離方法 過濾 分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法 萃取和分液 利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 蒸發(fā)結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl 冷卻結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等 蒸餾或分餾 分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油 冷卻法 利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣 [應(yīng)用嘗試] 3．(2017江蘇卷)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。 已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO===2NaCl＋NaClO3 ②AgCl可溶于氨水：AgCl＋2NH3H2OAg(NH3)＋Cl－＋2H2O ③常溫時(shí)N2H4H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)：4Ag(NH3)＋N2H4H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH＋4NH3↑＋H2O (1)“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為______________。 (2)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是___________。 (3)為提高Ag的回收率，需對(duì)“過濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌，并____________________。 (4)若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3H2O不反應(yīng))，還因?yàn)開_________________。 (5)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案：_____________________(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：2 molL－1水合肼溶液，1 molL－1 H2SO4)。 [解析]　(1)加熱溫度在低于100 ℃時(shí)，可采用水浴加熱的方式。(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2，根據(jù)得失電子守恒及原子守恒配平反應(yīng)的化學(xué)方程式。HNO3氧化Ag時(shí)會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，污染環(huán)境。(3)為提高Ag的回收率，需要將洗滌后的濾液也一起合并到過濾Ⅱ的濾液中。(4)未過濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息①知冷卻后的溶液中因NaClO的分解，會(huì)含有一定濃度的Cl－，不利于AgCl和氨水反應(yīng)的正向進(jìn)行。(5)由已知信息③知，水合肼可以和銀氨溶液發(fā)生反應(yīng)生成Ag和NH3。生成的NH3用1 molL－1 H2SO4溶液吸收，當(dāng)溶液中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，說明反應(yīng)已進(jìn)行完全，靜置，過濾出生成的Ag，洗滌、干燥，得Ag。 [答案]　(1)水浴加熱 (2)4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑　會(huì)釋放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成環(huán)境污染 (3)將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中 (4)未過濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的Cl－，不利于AgCl與氨水反應(yīng) (5)向?yàn)V液中滴加2 molL－1水合肼溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時(shí)用1 molL－1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中