化學專題（五）
非金屬元素的梳理和綜合
[命題趨向]
1．《考試大綱》中對非金屬元素及化合物這塊內容可分成二部分來理解。第一部分是鹵素等典型的非金屬元素的化合物；第二部分是其它非金屬元素（如氫、氧、硫、氮、磷、碳和硅等）的化合物。每年的化學高考試題中往往都要考查到典型非金屬元素及其化合物。
2．元素化合物知識的考查往往跟元素周期律、物質結構等基礎理論內容相綜合。最后階段的復習中要注意元素化合物知識跟基礎理論內容的綜合應用，提高解決學科內綜合問題的能力。
3．《考試大綱》中有多條類似于“以××為例，了解（或理解、掌握）××××”的內容敘述，如：以硫酸為例，了解化工生產化學反應原理的確定。初步了解原料與能源的合理利用、“三廢處理”與環境保護以及生產過程中的綜合經濟效益問題等等。對這些內容的要注意理解實質，達到“舉一反三”的要求。在這些內容往往是高考命題的重點。
4．元素化合物知識復習中要注意相似、相近內容的總結歸納。如SO2、CO2、SO3、P2O5、SiO2等都是酸性氧化物，它們在性質有相似之處也有相異點。高考命題時常會把這種關系編入試題中。近幾年的高考試題中這種趨向比較明顯，值得大家重視。
5．重視元素化合物知識跟化學實驗的綜合。近幾年的實驗試題，都是以元素化合物性質為落點。估計近幾年內這種命題趨向不會有太大的變化。
[知識體系和復習重點]
1．氯元素的知識網絡
2．次氯酸、漂白粉的性質
HClO分子的結構式為H-O-Cl（氧處于中心），所以電子式為
。次氯酸、次氯酸鈣等有多方面的性質，經常用到以下幾方面性質：
（1）HClO是一種弱酸，與碳酸比較電離能力有如下關系：H2CO3>HClO>HCO3-，請分析下列反應：
少量二氧化碳通入NaClO溶液中：NaClO + CO2+H2O=NaHCO3+HClO
氯氣通入碳酸氫鈉溶液中： Cl2+NaHCO3=NaCl+CO2↑+HClO
（2）ClO-是一種弱酸的酸根離子，能發生水解反應：ClO-+H2O
HClO+OH-，所以次氯酸鈣溶液顯堿性。
若遇到鐵鹽、鋁鹽易發生雙水解：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO
（3）HClO和ClO-都具有強氧化性，無論酸性、堿性條件下都可以跟亞鐵鹽、碘化物、硫化物等發生氧化還原反應，但不能使品紅溶液褪色。如：
硫酸亞鐵溶液遇漂白粉：2Fe2+ + 5ClO- + 5H2O = 2Fe(OH)3↓+Cl- + 4HClO
漂白粉遇亞硫酸酸鹽：ClO-+SO32-=Cl-+SO42-
（4）HClO見光易分解：2HClO
2HCl+O2↑
（5）次氯酸鈣中的Ca2+、ClO-可以表現出一些綜合性質。如少量二氧化碳通入次氯鈣溶液中：
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
注意理解二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉分別跟次氯酸鈣溶液反應的差異：
Ca(ClO)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClO
Ca(ClO)2+NaHCO3=CaCO3↓+HClO+NaClO
3．碳、硅及化合物的聯系網絡
4．氧及其化合物相互聯系
5．氮及其化合物間的轉化關系
[典型題析]
[例1]在F、P、Si、Fe這四種元素中，每種元素都有某些方面區別于某它三種元素。若從中選出氟元素，選擇的理由中正確的是（ ）。
（A）最高價氧化物對應的水化物酸性最強
（B）單質與冷水反應最劇烈
（C）單質固態時為分子晶體，熔沸點較低
（D）在氧化物：OF6、P2O5、Fe2O3中，OF6最穩定
[解析]題給四種元素比較，最高價氧化物水化物的酸性最強的是磷酸。單質跟冷水反應最劇烈的是F2。單質固態時為分子晶體的有磷和氟，熔沸點較低的是F2。氧化物中OF6最不穩定。所以應選BC。
[例2]在溴化鉀和碘化鉀的混合溶液中通入過量氯氣，把溶液蒸干后并將剩余物灼燒，最后殘余的物質是（ ）
（A）氯化鉀 （B）氯化鉀和碘
（C）氯化鉀和溴 （D）氯化鉀和溴化鉀
[解析]溴化鉀和碘化鉀都能與氯氣反應：
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 2KI + Cl2 = 2KCl + I2
所以向溶液中通入過量氯氣后，溶液中留下氯化鉀、溴分子和碘分子，考慮到溴單質極易揮發，所以蒸干過程中，溴單質已揮發掉。考慮到碘單質加熱條件下能升華，所以灼燒過程中，碘單質必定已升華了。最后留下的物質必定是氯化鉀。選A。
[例3]1898年，曾有人發明了固氮的一種方法，該法以石灰石、焦炭、空氣為原料。第一步反應是石灰石分解；第二步是使第一步反應產物和焦炭反應，在電爐中的高溫下制得第三步反應起始物；第三步反應中另一反應物是空氣，該反應也是在電爐中完成的，生成一種固體；第四步是使該固體和水蒸氣反應制得氨氣。又知該固體中有與N3-互為等電子體的離子。
（1）試寫出四步反應的化學方程式；
（2）試簡評該固氮方法。
解析 前二步反應分別是石灰石的分解和制造電石的反應：
CaCO3
CaO+CO2↑；
CaO+CaC2+CO↑
第三步反應是CaC2在高溫下與空氣中的氮氣反應，以取得固氮的效果。由于生成物與N3-互為等電子體的離子，氮元素在此生成物中應為-3價，后者與水反應才更有可能生成NH3。N3-的等電子體有CN22-、C2N3-。如果N為-3價，在CN22-中C為+4價，在C2N3-中C為0價，不合理，因此生成物中的該離子只能為CN22-。其化學方程式為：
CaC2+N2CaCN2+C
； CaCN2+3H2O=CaCO3+2NH3↑。
這種方法較之現在的合成氨工業，需要消耗大量電能，原料眾多，生產成本高，因此，很快被合成氨的催化法代替。
所以答案為：（1）CaCO3CaO+CO2↑； CaO+CaC2+CO↑；CaC2+N2CaCN2+C ； CaCN2+3H2O(g)=CaCO3+2NH3↑。
（2）這種方法，需要消耗大量電能，原料眾多，設備重，生產成本高。
[例4]為檢驗濃硫酸與木炭在加熱條件下反應產生的SO2和CO2氣體，設計了如圖所示實驗裝置，a、b、c為止水夾，B是用于儲氣的氣囊，D中放有用I2和淀粉的藍色溶液浸濕的脫脂棉。
請回答下列問題：
（1）實驗前欲檢查裝置A的氣密性，可以采取的操作是 ；
（2）此實驗成敗的關鍵在于控制反應產生氣體的速率不能過快，由此設計了虛框部分的裝置，則正確的操作順序是 （用操作編號填寫）
①向A裝置中加入濃硫酸，加熱，使A中產生的氣體進入氣囊B，當氣囊中充入一定量氣體時，停止加熱；
②待裝置A冷卻，且氣囊B的體積不再變化后，關閉止水夾a，打開止水夾b，慢慢擠壓氣囊，使氣囊B中氣體慢慢進入裝置C中，待達到實驗目的后，關閉止水夾b；
③打開止水夾a和c，關閉止水夾b；
（3）實驗時，裝置C中的現象為 ；
（4）當D中產生 （多選不得分）現象時，可以說明使E中澄清石灰水變渾濁的是CO2，而不是SO2；
A．進氣口一端脫脂棉藍色變淺，出氣口一端脫脂棉藍色不變
B．脫脂棉上藍色均變淺
C．脫脂棉上藍色褪去
裝置D的作用為 。
[解析]實驗裝置中接了一個儲氣的氣囊，這是課本實驗中沒有見到過的。但試題主要還是考查鹵族和氧族元素化合物基礎知識、實驗基本操作等。
（1）關閉分液漏斗的活塞，打開止水夾a和b，關閉止水夾c，用手捂熱（或微熱）圓底燒瓶A，若C中有氣泡冒出，移開手掌（或熱源）后，C處導管內有水上升，則證明A裝置的氣密性良好。
（2）③①②
（3）品紅溶液褪色。
（4）A；除去SO2并檢驗SO2已被除凈。
[考題預測與專題訓練]
1．2001年1月，某地發生了導致四人死亡、一百多人中毒的食用熟牛肉中毒事件，經過對該牛肉的檢測，發現某鹽的含量比國家允許標準高800多倍，該鹽可能是（ ）
（A）NaCl （B）NaNO2 （C）NaNO3 （D）BaSO4
2．硅酸銅鋇是當今用最新科學技術才合成的一種物質，然而科學家驚奇地發現，我國秦朝兵馬俑用的一種顏料竟也是硅酸銅鋇。由以上事實推測關于硅酸銅鋇的說法錯誤的是（ ）
（A）易溶于水 （B）難溶于水 （C）屬于硅酸鹽 （D）屬于無機材料
3．巳知某溶液中存在較多的H＋、SO42-、NO3-，則該溶液中還可能大量存在的離子組是（ ）
A．Al3+、CH3COO-、Cl- B．Mg2+、Ba2+、Br-
C．Mg2+、Cl-、I- D．Na+、NH4+、Cl-
4．1828年，德國化學家武勒（F?WOhler）沖破了生命力學術的束縛，在實驗室里將無機物氰酸銨（NH4CNO）溶液蒸發，得到了有機物尿素[CO(NH2)2]。下列說法中不正確的是（ ）
（A）氰酸銨屬于銨鹽 （B）氰酸銨與尿素互為同分異構體
（C）有機物不一定要從生命體內獲得 （D）氰酸銨轉變為尿素的過程為物理變化
5．下列說法均摘自某科普雜志，你認為無科學性錯誤的是（ ）
（A）鉛筆芯的原料是金屬鉛，兒童在使用時不可用嘴吮咬鉛筆，以免引起鉛中毒
（B）一氧化碳有毒，生有煤爐的居室，可放置數盆清水，這樣可有效地吸收一氧化碳，防 止煤氣中毒
（C）“汽水”澆灌植物有一定的道理，其中二氧化碳的緩釋，有利于作物的光合作用
（D）硅的提純與應用，促進了半導體元件與集成芯片業的發展，可以說“硅是信息技術革 命的催化劑”
6．在pH＝l含Ba2+離子的溶液中，還能大量存在的離子是（ ）
A．
B．ClO- C．Cl- D．
7．氯氣和水反應生成HCl和HClO，欲從反應混合物中分離出HClO溶液，下列方法可選用的是（ ）
（A）加硫酸鈣，充分反應后蒸餾 （B）加碳酸鈣，充分反應后蒸餾
（C）加磷酸鈣，充分反應后蒸餾 （D）加氯化鈣，充分反應后蒸餾
8．將下列鹵化物跟濃硫酸放在燒瓶中共熱，可以制得純凈鹵化氫氣體的是（ ）。
（A）NaF （B）NaCl （C）NaBr （D）NaI
9．在碘化鉀和硫酸的混合溶液中加入過氧化氫水溶液，迅速發生反應，放出大量氣體，反應過程可表示如下：
①H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O
②H2O2+I2=2HIO
③H2O2+2HIO=I2+O2↑+2H2O
（1）H2O2在反應③中的作用是____________（填正確選項的標號）。
（A）氧化劑 （B）還原劑
（C）既是氧化劑又是還原劑 （D）不是氧化劑也不是還原劑
（2）有人認為上述反應說明了碘單質是過氧化氫分解的催化劑，你認為_________（填“對”或“不對”），其理由________________________________________。
（3）上述反應說明H2O2、I2、HIO氧化性從強到弱的順序是____________________。
10．某學生根據高中課本中硝酸鉀受熱分解的實驗操作來判斷硝酸鉛的分解產物之一是氧氣；將試管中的硝酸鉛加熱到熔融，把帶有火星的細木條伸進試管口，檢驗放出的氣體，當發現木條復燃時該學生即斷言，硝酸鉛受熱分解有氧氣放出。請你對上述實驗及結論的合理性作出評價。如有必要，可提出改進的實驗方案。
11．已知可溶性硫化物在溶液中能與硫單質反應生成可溶性的多硫化物（如Na2Sn）。請回答下列問題：
⑴多硫化物溶于水的電離方程式為 ；
⑵在濃Na2S溶液中滴入少量氯水，經振蕩，未發現生成沉淀物，其原因是（只要求寫出反應的離子方程式，下同） ， ；
⑶在足量氯水中，滴入少量Na2S溶液，經振蕩，也未發現生成沉淀物，若再加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，即可產生白色沉淀，其原因是 。
1B。
3D。
分析：離子間相互不反應才能大量共存于同一溶液中。題干中有“H＋、SO42-、NO3-”三種離子，每個題支中都有三種離子，要解題者分析同組中6種離子間能否發生化學反應。
A組：因為醋酸是難電離物質，CH3COO-跟H＋要結合成CH3OOH。不能共存。
B組：硫酸鋇難溶于水，Ba2+、SO42-不能共存。另外，聯系硝酸的性質，H＋、NO3-、Br-之間能發生氧化還原反應。
C組：I-有強還原性，“H＋、NO3-”有強氧化性，H＋、NO3-、I-三種離子之間要發生氧化還原反應。不能共存。
4BD。氰酸銨是一種離子化合物，不是簡單的化合物，尿素是一種小分子化合物，所以兩者嚴格地說不可能是同分異構體。氰酸銨、尿素不是同一種物質，所以它們之間的轉化是化學變化。
5CD。
分析：pH＝l是指酸性溶液，實質就是要求解題者分析H+、Ba2+兩種離子跟待選項中的一種離子之間能否發生反應。跟H+會反應生成Al(OH)3，ClO-跟H+會反應生成HClO，SO42-跟Ba2+會反應生成BaSO4。
7BC（在可逆反應Cl2+H2O
HCl+HClO中，氯氣轉化成氯化氫、次氯酸的轉化率較低，為了提高次氯酸的產率，可加入碳酸鈣、磷酸鈣等易跟HCl反應的物質，促使化學平衡向正方向移動）。
8B（氟化氫跟玻璃要發生反應，不能用玻璃制的燒瓶所制取氫氟酸的容器）。
9．（1）在反應③中，過氧化氫中氧元素化合價為-1→0，化合價升高，過氧化氫作還原劑，答案選B。
（2）對；從反應②、③可看出碘在反應中沒有消耗（質量和化學性質均不變），在碘的存在下過氧化氫分解放出氧氣的速率加快。
（3）由判斷氧化性強弱的規律：氧化劑的氧化性>氧化產物的氧化性，故HIO>H2O2>I2。
10．上述實驗及結論有科學上是錯誤的。由于二氧化氮干擾了氧氣的檢驗，因此應除掉二氧化氮后再檢驗之。
分析：有關反應的化學方程式為：
2KNO3=2KNO3+O2 2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2↑+O2↑
比較以上兩個化學方程式，其不同之處是第二個反應中除了生成氧氣外還生成了二氧化氮。這一不同又產生了兩個結果，一方面二氧化氮稀釋了氧氣，氧氣僅占混合氣體的20%，而這與空氣中氧氣的含量相近，因而此處氧氣不可能使帶火星的木條復燃；另一方面二氧化氮本身也能使帶火星的木條復燃。因為受熱能分解放出氧氣：2NO2=2NO+O2。有了以上認識，就可解答本題了。
11．⑴Na2Sn=2Na++Sn2-
⑵S2-+Cl2=2Cl-+S↓，(n－1)S+S2-=Sn2-
⑶S2-+4Cl2+4H2O=8Cl-+SO42-+8H+
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