湖南版化学高考总复习专题13非金属及其化合物（讲解练）教学讲练

1、专题13非金属及其化合物学考化学 湖南省专用考点一富集在海水中的元素卤素一、氯及其化合物1.氯气的性质考点清单2.氯及其化合物的转化关系3.氯气的实验室制法(1)反应原理MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O,也可用强氧化剂如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2等固体与浓盐酸在常温下反应制得Cl2。(2)实验装置(3)净化方法用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。(4)收集方法向上排空气法或排饱和食盐水法。(5)尾气吸收用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收,导管可以插入溶液中。(6)验满方法将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸立即变蓝

2、,则证明已集满。4.氯水性质的多样性(1)氯水中的“三个平衡” Cl2+H2O H+Cl-+HClOHClO H+ClO-H2O H+OH-(2)组成微粒“三分子”“四离子”(3)氯水性质的多样性(4)氯水中平衡移动的应用向氯水中加入的物质或改变的条件浓度变化平衡移动的方向应用可溶性氯化物c(Cl-)增大左移a.用饱和食盐水除Cl2中的HClb.用排饱和食盐水法收集Cl2盐酸c(H+)和c(Cl-)增大左移次氯酸盐与浓盐酸反应制Cl2NaOHc(H+)减小右移用NaOH溶液吸收多余Cl2Ca(OH)2c(H+)减小右移制漂白粉CaCO3c(H+)减小右移制高浓度的HClO溶液光照c(HClO)

3、减小右移氯水避光保存或现用现配5.次氯酸与次氯酸盐(1)HClOHClO具有强氧化性,可用作消毒剂、漂白剂。HClO的漂白是把有机色素氧化成无色物质,属于化学变化,不可逆;但HClO不能漂白无机离子如Fe3+、Cu2+等。HClO酸性弱于碳酸,不稳定,见光分解:2HClO 2HCl+O2。(2)次氯酸盐“84”消毒液的有效成分是NaClO;漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,其中有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉的漂白原理:在潮湿的空气中能吸收CO2,化学方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O 2HClO+CaCO3。二、卤素性质的相似性和递变性1.相似性(1)都能与大多数金属反

4、应,如2Fe+3Br2 2FeBr3(I2与Fe反应生成FeI2);(2)都能与H2反应:H2+X2 2HX;(3)都能与H2O反应:X2+H2O HX+HXO(F2与H2O的反应为2F2+2H2O 4HF+O2);(4)都能与碱液反应(F2除外),如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。2.递变性F2Cl2 Br2I2颜色: 颜色加深熔、沸点: 逐渐升高密度: 逐渐增大水溶性: 逐渐减小氧化性: 逐渐减弱还原性(X-): 逐渐增强注意根据相似相溶原理,Br2、I2在水中溶解度小,而易溶于酒精、苯、四氯化碳等有机溶剂。对于在溶液中生成Br2、I2的反应,常加入苯或四氯化碳,通过有机

5、层的颜色来加以确认。3.特殊性氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2,F2可与Xe、Kr等稀有气体反应生成氟化物。Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封来保存。I2易升华,淀粉溶液遇I2变蓝。Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油)萃取。I2易与Na2S2O3溶液反应:I2+2S2 2I-+S4,用于通过滴定(以淀粉溶液为指示剂)来定量测定碘的含量。三、卤素离子的检验方法1.AgNO3溶液沉淀法未知液 2.置换萃取法未知液 有机层呈3.氧化淀粉法检验I-未知液 蓝色溶液,表明有I-四、海水资源的开发利用1.海水提溴发生反应的化学方程式:2NaBr

6、+Cl2 Br2+2NaCl、Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4、2HBr+Cl2 2HCl+Br2。2.海带中提取碘干海带海带灰浸泡液滤液碘的四氯化碳溶液碘单质常用的氧化剂有Cl2、H2O2、MnO2,发生反应的化学方程式:Cl2+2I- 2Cl-+I2、H2O2+2I-+2H+ I2+2H2O、MnO2+2I-+4H+ I2+Mn2+2H2O。考点二碳、硅及无机非金属材料一、碳及其化合物1.碳的单质种类主要有金刚石、石墨、C60或富勒烯等结构金刚石:正四面体空间网状结构;石墨:平面正六边形层状结构物理性质金刚石:熔点高,硬度大,不导电;石墨:熔点高,质软,有滑腻感,能导电化学性

7、质与O2反应O2充足时:C+O2 CO2O2不足时:2C+O2 2CO与氧化物反应CuO:2CuO+C 2Cu+CO2(冶炼金属)SiO2:SiO2+2C Si+2CO(制取粗硅)H2O:C+H2O(g) CO+H2(制取水煤气)与强氧化性酸反应浓硫酸:C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O用途金刚石:用作切削刀具、装饰品等;石墨:作电极、高温润滑剂、铅笔芯等2.碳的氧化物(1)CO:一种无色、无味的有毒气体,还原Fe2O3、CuO的化学方程式分别为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2、CO+CuO Cu+CO2。(2)CO2:一种无色、无味的气体,能溶于水,固态CO2俗称干冰。与

8、H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg反应的化学方程式分别为CO2+H2O H2CO3、Na2O+CO2 Na2CO3、CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2、2Mg+CO2 2MgO+C。二、硅及其化合物1.硅硅元素在自然界全部以化合态形式存在,单质硅有晶体和无定形两种,晶体硅的熔、沸点高,硬度大。高纯单质硅常用于制作半导体元件、太阳能电池、计算机芯片等。硅的主要化学性质有:(1)常温下,硅能与F2、氢氟酸、NaOH溶液反应。硅与烧碱溶液发生反应的化学方程式为Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。(2)加热时,可与O2、Cl2等非金属单质反应。硅与O2反应的化学方程

9、式为Si+O2 SiO2。2.二氧化硅SiO23.硅酸H2SiO34.硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。(1)Na2SiO3Na2SiO3溶液俗称水玻璃,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。贮存:盛放Na2SiO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,因为Na2SiO3是一种矿物胶,能把试剂瓶和瓶塞黏合在一起。变质:Na2SiO3水溶液在空气中易变质,离子方程式为Si+CO2+H2O H2SiO3+C。(2)硅酸盐的氧化物形式表示法一般表示为aMmOnbSiO2cH2O。注意低价金属氧化物写在前,高价金属氧化物写在后;活泼金属的氧化物写在前,不

10、活泼金属的氧化物写在后。例如:Na2SiO3可表示为Na2OSiO2。三、无机非金属材料1.材料的分类材料2.新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。3.传统无机非金属材料物质水泥玻璃陶瓷原料黏土、石灰石石灰石、石英砂、纯碱黏土物质水泥玻璃陶瓷设备水泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑变化复杂的物理、化学变化过程主要反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2加水混合成型干燥烧结冷却组成硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)铝酸三钙(3CaOAl2O3)硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅硅酸盐用途重要的建筑材料玻璃瓶、化学实验

11、用的玻璃仪器等在工农业、生活、实验室中使用广泛说明水泥中加入石膏是为了调节水泥的硬化速度续表考点三氧、硫及其化合物一、氧及其化合物1.O3在常温、常压下,O3是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,密度比空气大。大气中的臭氧层能吸收来自太阳的大部分紫外线,被称为生物的“保护伞”,氟氯代烷是破坏臭氧层的“元凶”。O3的主要化学性质有:(1)极强的氧化性:O3+2KI+H2O 2KOH+I2+O2(使湿润的淀粉KI试纸变蓝)。(2)不稳定性:2O3 3O2(升温,反应速率加快)。(3)漂白和消毒作用:有些染料受到臭氧的氧化作用会褪色,臭氧还可以杀死许多细菌,因此,臭氧是一种很好的脱色剂和消毒剂。(4)产生方

12、式:3O2 2O3。2.H2O2H2O2是既含极性键又含非极性键的共价化合物,电子式为HH,结构式为HOOH。主要化学性质有:(1)不稳定性:2H2O2 2H2O+O2。(2)还原性:H2O2遇强氧化剂时显还原性。如2KMnO4+5H2O2+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O(3)氧化性,如:H2O2+Na2SO3 Na2SO4+H2O。酸性条件下可溶解Cu:H2O2+Cu+2H+ Cu2+2H2O。杀菌消毒、漂白作用:如可使NaOH酚酞溶液的红色褪去,不是H2O2的弱酸性所致。硫 二、硫及其化合物1.S说明S与变价金属发生化合反应一般生成低价态硫化物。2.SO2二氧化硫

13、硫酸4.离子的检验(1)S的检验待测液取清液有无白色沉淀(判断有无S3.H2SO4)。先加稀盐酸的目的是防止C、S、Ag+的干扰:C+2H+H2O+CO2、S+2H+H2O+SO2、Ag+Cl-AgCl;再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生,则有S存在:Ba2+SBaSO4。(2)S的检验向溶液中加入盐酸,将产生的气体通入品红溶液中,溶液红色褪去;或加入氯化钡溶液生成白色沉淀,加入盐酸,沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。5.硫及其化合物的转化关系三、绿色化学与环境保护1.环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。工业“三废

14、”主要是指废气、废水和废渣。2.常见环境污染类型3.绿色化学绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,即在化学产品的设计、开发和加工过程中减少或消除危险物质的使用。绿色化学的过程、目标及措施如下图所示: 考点四氮及其化合物一、氮气的性质 NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水与H2O反应化学性质与O2反应2NO+O2 2NO2与H2O反应3NO2+H2O 2HNO3+NO实验室制法3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O二、氮的氧化物收集方法排水法向上排空气法与人体、环境的关系与血红蛋白结合使

15、人中毒;转化成二氧化氮形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾三、HNO31.物理性质纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,能跟水以任意比互溶。工业硝酸的质量分数约为69%,常因溶有少量NO2而略显黄色。2.化学性质(1)酸的通性,但与活泼金属反应时不能生成H2。(2)不稳定性,分解的化学方程式:4HNO3 4NO2+O2+2H2O。久置的浓硝酸因发生上述反应而呈黄色,故实验室保存浓HNO3应注意:低温、避光、密封。(3)强氧化性a.能与除Au、Pt等少数金属以外的金属反应,如Cu与浓、稀硝酸均可反应,化学方程式分别为Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8

16、HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O有些金属(如Fe、Al等)在冷的浓硝酸中发生钝化。b.与不活泼的木炭反应的化学方程式:C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O。c.与某些还原性化合物如FeO反应的化学方程式:3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+5H2O。3.工业制备原理4NH3+5O2 4NO+6H2O、2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO。4.用途制化肥、炸药、染料等。四、NH31.结构:电子式为HH,分子空间构型为三角锥形。2.物理性质:无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,易液化,极易溶于水。3.化学性质(1)与水反应NH

17、3+H2O NH3H2O N+OH-NH3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,常用此性质检验NH3。(2)与酸反应NH3+HCl NH4Cl(生成白烟) NH3+HNO3 NH4NO3(生成白烟)(3)与氧气反应(氨的催化氧化)4NH3+5O2 4NO+6H2O4.实验室制法 注意a.制取NH3宜用NH4Cl,不宜用(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。b.消石灰不能用KOH或NaOH代替,因KOH、NaOH均易吸湿,易结块,不利于产生NH3,且高温下腐蚀试管。c.干燥氨气不能用P2O5和浓H2SO4,也不能用无水CaCl2(8NH3+CaCl2 CaCl28NH3

18、),通常用碱石灰。d.欲快速制NH3可将浓氨水滴到NaOH固体或生石灰上,其装置如图所示。五、铵盐1.物理性质:铵盐都是白色固体,均易溶于水。2.化学性质(“三解”:热解、碱解、水解)3.N的检验(1)取样品与碱共热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,观察试纸是否变蓝;(2)取样品与碱共热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生的气体,观察是否有白烟产生。守恒观硝酸与金属反应的相关计算在硝酸与金属反应的相关计算中,运用守恒观,简化反应流程,减少计算量,找到问题突破口,正确快速求解。知能拓展(1)HNO3与金属反应一般情况下,还原产物:浓硝酸NO2,稀硝酸NO。(2)Cu与HNO3反应Cu与浓硝酸反应时

19、,若Cu足量,开始时还原产物为NO2,随反应进行,浓硝酸1.反应规律变稀,还原产物变为NO,最终得到NO2与NO的混合气体。(3)Fe与稀硝酸反应Fe过量,氧化产物为Fe2+;Fe不足,氧化产物为Fe3+。2.计算方法(1)原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸性作用,氮原子以N的形式存在于溶液中;另一部分HNO3作氧化剂,氮原子转入还原产物中,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合

20、酸反应时,硝酸盐中的N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算。先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或N的量进行相关计算。例1(2018辽宁沈阳东北育才学校二模,19)取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中,反应过程中HNO3被还原,只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀质量为17.02 g。则x等于()A.8.64B.9.20C.9.00D.9.44解题导引正确运用得失电子守恒进行计算。解析Mg、CuMg2+、Cu2+Mg(OH)2、Cu(OH)2,合金失去电

21、子的物质的量等于金属阳离子结合OH-的物质的量;由得失电子守恒可知,合金失去电子的物质的量为(1)+(2)=0.46 mol,则17.02 g沉淀中OH-的质量为0.46 mol17 gmol-1=7.82 g,则合金的质量x g=(17.02-7.82) g=9.20 g,B正确。答案B特征观推断题解题的基本思路解题的关键是依据物质的特性或转化特征来寻求“突破口”,从自己的记忆中搜寻出典型的反应、事物或模型,大胆推测,然后顺藤摸瓜,进而完成全部物质的推断。解题的基本思路:迅速浏览整体把握寻找突破口注意联系大胆假设全面分析(正推和逆推)小心验证确认。1.读题:迅速浏览题目,整体把握题意,寻找关

22、键词、句,获取表象信息。切勿看到一点熟悉的背景资料就匆匆答题,轻易下结论,这样很容易落入试题所设的陷阱中。2.审题:对读题所获信息提炼、加工,寻找明显的或潜在的突破口,更要注意挖掘隐含信息“突破口”。“突破口”就是抓“特”字,常是一些特殊的结构、状态、颜色,特殊的数据,特殊的转化反应、反应现象、反应条件和用途等。3.解题:找到“突破口”后,通常的思维模式是根据信息,大胆猜想,然后通过试探,验证猜想;试探受阻,重新调整思路,作出新的假设,进行验证。一般来说,先考虑常见的规律性的知识,再考虑不常见的特殊性的知识,二者缺一不可。4.验证:不论用哪种方法推出结论,都应把推出的物质代入验证。如果与题设完

23、全吻合,则说明我们的结论是正确的。得到正确结论时要注意按题目要求规范书写,如要求写名称就不要写化学式。例2(2019湖南长郡中学月考五,16)根据下列框图关系填空。已知反应是工业生产中的重要反应,D、E常温下为气体,X常温下为无色液体,F为红综色固体,H与E的相对分子质量之间的关系为Mr(H)-Mr(E)=34,又知B、C焰色反应的火焰均呈黄色。(1)反应物B的电子式为。(2)反应的离子方程式为。解题导引寻找题中特征现象作为突破口,如红棕色固体应为Fe2O3,焰色反应呈黄色应含钠元素,常温下为无色液体的可能是水、硫酸、乙醇等;熟悉一些常见的工业生产中的重要反应,如工业制硫酸、工业制硝酸、工业合

24、成氨等;充分利用题中数据,如相对分子质量相差16可能差一个氧,相差32可能差一个硫或二个氧,相差34可能差二个氧与二个氢等。解析X常温下为无色液体,一般为水,F是红棕色固体,一般为Fe2O3。、是工业生产中的重要反应,若F为Fe2O3,可知A含有铁元素,则反应是工业上煅烧黄铁矿(FeS2)制备SO2。D、E分别是O2、SO2,则G为SO3,G与水反应生成H(H2SO4);H(H2SO4)与F(Fe2O3)反应生成I,I为Fe2(SO4)3;B的焰色反应呈黄色,能水反应产生O2,则B为Na2O2,由此得出C为NaOH,J为Fe(OH)3。答案(1)Na+2-Na+(2)Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O1.环境问题关乎着人类的命运,由排入空气中的可吸