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一. 教学内容无机非金属元素及其化合物 二. 教学目标 重点掌握几种常见典型物质的物理性质和化学性质; 掌握硫酸、硝酸的化学性质; 掌握氯气、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化碳、氨气、氢气的实验室制法和气体的收集与尾气的吸收。 三. 教学重点、难点 元素化合物是高中化学的主体,这部分内容与基本概念、基本理论相互渗透,与化学实验、化学计算联系紧密。复习元素化合物,要运用规律、把握关键、抓住重点、联系实际、编织元素化合物的科学体系。 元素化合物知识复习中要注意相似、相近内容的总结归纳。如SO2、CO2、SO3、P2O5、SiO2等都是酸性氧化物,它们的性质有相似之处也有相异点。高考命题时常会把这种关系编入试题中。近几年的高考试题中这种趋向比较明显,值得大家重视。 2. 次氯酸、漂白粉的性质 HClO分子的结构式为H-O-Cl(氧处于中心),所以电子式为。次氯酸、次氯酸钙等有多方面的性质,经常用到以下几方面性质 (1)HClO是一种弱酸,与碳酸比较电离能力有如下关系H2CO3HClOHCO3-,请分析下列反应 少量二氧化碳通入NaClO溶液中NaClO CO2 H2ONaHCO3 HClO 氯气通入碳酸氢钠溶液中 Cl2 NaHCO3NaCl CO2↑ HClO (2)ClO-是一种弱酸的酸根离子,能发生水解反应ClO-H2OHClO OH-,所以次氯酸钙溶液显碱性。 若遇到铁盐、铝盐易发生双水解3ClO-Fe33H2OFe(OH)3↓ 3HClO (3)HClO和ClO-都具有强氧化性,无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应,但不能使品红溶液褪色。如 硫酸亚铁溶液遇漂白粉2Fe25ClO-5H2O 2Fe(OH)3↓ Cl-4HClO 漂白粉遇亚硫酸盐ClO-SO32-Cl-SO42- (4)HClO见光易分解2HClO2HCl O2↑ (5)次氯酸钙中的Ca2、ClO-可以表现出一些综合性质。如少量二氧化碳通入次氯钙溶液中 Ca(ClO)2 CO2 H2OCaCO3↓ 2HClO 注意理解二氧化碳、碳酸钠、碳酸氢钠分别跟次氯酸钙溶液反应的差异 Ca(ClO)2 Na2CO3CaCO3↓ 2NaClO Ca(ClO)2 NaHCO3CaCO3↓ HClO NaClO 3. 碳、硅及化合物的联系网络 4. 氧及其化合物相互联系 5. 氮及其化合物间的转化关系 6. 熟记常见物质的颜色和状态 7. 常见物质的毒性。 (1)有毒的单质氯气、溴、氟气、Hg、As等 (2)有毒的气体或蒸气氯气、氟气、溴蒸气、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、三氧化硫(熔点16.8℃)、甲醛、苯蒸气、硝基苯 (3)有毒的离子重金属阳离子,如Cu2、Ag、Pb2、Hg2等。 8. 常温下,呈液态的物质有H2O、Br2、Hg、乙醇、乙醛(沸点20.8℃)、乙酸(熔点16.6℃)、苯、四氯化碳、氯仿等。 9. 气体中极易溶于水的气体有氟化氢、氨、氯化氢、碘化氢、二氧化硫、二氧化氮。 10. 常见物质的漂白性 (1)氧化漂白型HClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、HNO3、O3等,漂白过程不可逆。 (2)化合漂白型SO2、H2SO3等,漂白过程可逆。 说明a漂白性是指化学变化。活性炭为疏松、多孔的物质,具有较大的表面积,可以吸附一些有色物质而使之褪色,是物理变化。 b漂白一般是指使有机物褪色,即使使无机物褪色也不叫漂白,如二氧化硫使碘水褪色。 c两种不同的漂白剂混合可能失去漂白作用,如二氧化硫和氯气按11的体积比混合,生成了盐酸和硫酸,不再具有漂白性。 11. 离子检验中的注意事项 (1)检验Ag加入Cl-,产生白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸(不能加盐酸或硫酸)。 (2)检验SO42-加入Ba2,产生白色沉淀,沉淀不溶于稀盐酸(不能加硝酸或硫酸)。最佳方法是先加盐酸,无气体或无沉淀产生,再加Ba2,有白色沉淀产生。既要防止SO32-的干扰,又要防止Ag的干扰。 (3)加入不同的酸可能产生的气体有氢气、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、一氧化氮、二氧化氮等。 (4)加入强碱产生的气体有氨气、氢气(铝或硅与氢氧化钠反应)。 12. 掌握硝酸、硫酸、盐酸与不同金属的反应规律。 13. 掌握常见的几个连续氧化规律(反应条件略) (1)NH3→ NO →NO2 (2)H2S →S→SO2→SO3 (3)Na→Na2O→Na2O2 (4)C→CO→CO2 14. 推断题中千万不能忽视的几种物质(因为它们不满足同主族的最高正价或最低负价)FeS2、Na2O2、H2O2、CaC2、Fe3O4、N2O等。 【典型例题】 例1. 氯化碘(ICl)的化学性质跟氯气相似,预计它跟水反应的最初生成物是 A. HI和HClO B. HCl和HIO C. HClO3和HIO D. HClO和HIO 答案B 例2. 可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是 ①硫和氢气在加热条件下能形成H2S、H2S受热300℃左右分解。氯气和氢气在点燃或光照下生成氯化氢,氯化氢很难分解。 ②向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成 ③硫、氯气分别与铜和铁反应的产物是 FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2 ④高氯酸(HClO4)的酸性强于硫酸 A. ①②③④ B. 有①② C. 只有②③④ D. 只有③④ 解析元素非金属性强弱的比较有很多方法。常用的方法有 ①形成气态氢化物难易程度,易形成气态氢化物者,非金属性强。通常气态氢化物稳定的非金属性强。 ②相同条件下,最高价氧化物的水化物酸性强的非金属性强。 ③非金属单质甲可以在溶液中置换出非金属单质乙,则甲的非金属性强于乙。 ④同种变价金属与不同非金属反应时,生成高价金属化合物时,该非金属性强于生成低价金属化合物对应的非金属,如题中③。综上所述选项A符合题意。 在理论上还有①易得到电子的非金属单质,其非金属性强。②同周期元素在右侧(稀有气体除外),同主族元素在上方非金属性强。 例3. A、B、C是在中学化学中常见的三种化合物,它们各由两种元素组成,甲、乙是两种单质.这些化合物和单质之间存在如下的关系 据此判断 (1)在A、B、C这三种化合物中,必定含有乙元素的是。(用A、B、C字母填写) (2)单质乙必定是(填“金属”或“非金属”),其理由是。 (3)单质乙的分子式可能是,则化合物B的分子式是。 解析(1) 根据题意,可转化为如下三个反应① 甲+乙→A,② 甲+B→ A+C, ③A+B→乙+C,由①可知化合物A中一定含有乙元素,由②A中含乙元素,一定来源于化合物B,所以A、B均含有乙元素。 (2)由③ 看出,该反应一定是氧化还原反应,乙为单质,A、B中又都含有乙元素,所以乙元素在A、B中必有一个显正价,另一个显负价。在中学化学中只有非金属元素显负价,因而乙一定是非金属元素。 (3)单质乙可能是S,B的化学式为H2S,A的化学式为SO2,因此可写出下列(左)反应关系,也可认为乙是N2,可以写出如下(右)反应关系 答案(1)A、B均含有乙元素;(2) 乙一定是非金属元素,乙元素在A、B中必有一个显正价,另一个显负价,而在中学化学中只有非金属元素显负价。 (3)单质乙可能是S,B的化学式H2S,A的化学式为SO2;也可以是N2、NH3和NO 例4. A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件未标出),其中反应①是置换反应。 ⑴若A、D、F都是非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应①的化学方程式是____________________________________。 ⑵若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应①在水溶液中进行,则反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是 _________________________;已知1 g D与F反应生成B时放出92.3 kJ热量,写出该反应的热化学方程式________________________________。 ⑶若B、C、F都是气态单质,且B有毒,③和④两个反应中都有水生成,反应②需要放电才能发生,A、D相遇有白烟生成,则C的电子式是________________,反应③的化学方程式是 _________________________________________。 ⑷若A、D为短周期元素单质,且所含元素的原子序数A是D的2倍,所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍,③和④两个反应中都有红棕色气体生成,则反应④的化学方程式是_________________________________________。 答案 ⑴SiO2+2CSi+2CO↑ ⑵2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);ΔN∶ 4NH3+5O24NO+6H2O ⑷C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O 例5. 为检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生的SO2和CO2气体,设计了如图所示实验装置,a、b、c为止水夹,B是用于储气的气囊,D中放有用I2和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。 请回答下列问题 (1)实验前欲检查装置A的气密性,可以采取的操作是; (2)此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快,由此设计了虚框部分的装置,则正确的操作顺序是(用操作编号填写) ①向A装置中加入浓硫酸,加热,使A中产生的气体进入气囊B,当气囊B中充入一定量气体时,停止加热; ②待装置A冷却,且气囊B的体积不再变化后,关闭止水夹a,打开止水夹b,慢慢挤压气囊,使气囊B中气体慢慢进入装置C中,待达到实验目的后,关闭止水夹b; ③打开止水夹a和c,关闭止水夹b; (3)实验时,装置C中的现象为; (4)当D中产生(多选不得分)现象时,可以说明使E中澄清石灰水变浑浊的是CO2,而不是SO2; A. 进气口一端脱脂棉蓝色变浅,出气口一端脱脂棉蓝色不变 B. 脱脂棉上蓝色均变浅 C. 脱脂棉上蓝色褪去 装置D的作用为。 答案(1)关闭分液漏斗的活塞,打开止水夹a和b,关闭止水夹c,用手捂热(或微热)圆底烧瓶A,若C中有气泡冒出,移开手掌(或热源)后,C处导管内有水上升,则证明A装置的气密性良好。 (2)③①② (3)品红溶液褪色。 (4)A;除去SO2并检验SO2已被除净。 例6. 设X、Y、Z、A、B分别代表五种短周期元素,已知①Ym-和Zn-两种离子具有相同的电子层结构;②Y和X可以形成原子个数比为11的化合物甲和原子个数比为12的化合物乙,甲和乙都是共价化合物;③Z和X可以形成原子个数比为11的化合物丙,其分子与乙的分子所含质子数相同;④Y和A是同周期相邻的两种元素,Y和B是同主族相邻的两种元素;⑤Y、A、B三种元素的原子序数之和为31。据此,请回答 (1)Y的元素符号是;A的元素符号是; B的元素符号是。 (2)化合物甲的结构式是。 (3)Z单质与化合物乙反应的化学方程式是。 (4)化合物丙与NaOH溶液反应的离子方程式是。 (5)X、A、Y可组成原子个数比为423的化合物,其水溶液呈酸性,原因是(用离子方程式表示)。 (6)若把甲看成二元弱酸,请写出常温下甲与乙组成的混合物中存在的带负电荷的微粒。 (7)化合物甲与酸性高锰酸钾溶液反应的现象有 ①;②。 NH3H2O H+,H2O2属于二元弱酸,其电离方程式为H2O2H++HO2-、HO2-H++O22-,再加上由水电离产生的OH-,则溶液中带负电荷的离子有HO2-、O22-、OH-,H2O2与酸性高锰酸钾溶液反应的方程式为2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑,现象为①有无色气体产生 ②溶液紫色褪去 NH3H2O H+(6)HO2-、O22-、OH- 3R2 3H2O,下列关于R元素的叙述正确的是 A. R位于VA族 B. R的氢化物水溶液属于强酸 C. RO3-中的R只能被还原 D. R2在常温常压下一定是气体 4、固体A的化学式为NH5,它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构。则下列有关说法中,不正确的是 A. 1molNH5中含有5NA个N-H键(NA表示阿伏加德罗常数值) B. NH5中既有共价键又有离子键,它形成的晶体是离子晶体 C. NH5受热分解的反应是NH5NH3 H2↑ D. 它与水反应后的溶液显酸性 5、某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验①将镁粉投入冷水中未见任何明显现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;③将镁粉放到液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去,则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是 ( ) A. 镁粉只直接与溴水中的溴反应 B. 镁粉只与溴水中的酸反应 C. 镁粉同时与溴水中的溴和酸反应 D. 镁粉在水的催化下与溴发生反应 6、原硅酸的结构为,若去掉氢原子后的剩余部分即SiO44-为原硅酸根,其构型为正四面体,四面体顶角上的氧原子叫“角氧”。有关叙述正确的是 ( ) A. 两分子原硅酸脱去一分子水得到的H6Si2O7分子中有6个 SiDO键 B. 两个硅氧四面体,彼此用一个角氧相连后,形成的Si2O76-,离子中各键角均为10928′ C. 3个硅氧四面体彼此用2个角氧相连后,形成的Si3O96-离子呈链状 D. n个硅氧四面体彼此用4个角氧连接后的晶体是二氧化硅 7、在10mL0.01mol/L的纯碱溶液中,不断搅拌并逐滴加入1.2mL 0.05mol/L盐酸,完全反应后在标准状况下生成二氧化碳的体积为( ) 13、0.8mol锌跟稀硝酸反应,消耗2molHNO3,则还原产物可能是 A. NO B. NO2 C. N2O D. NH4NO3 14、在FeCl3和AlCl3的混合溶液中,先加入过量的NaI溶液,再加入足量的Na2S溶液,则所得的沉淀是 A. FeS、S和Al(OH)3 B. Fe2S3和I2 C. Al2S3和I2 D. Fe(OH)3和Al(OH)3 15、Cl2、SO2均能使品红溶液褪色。后者因为品红分子结构中的发色团遇到亚硫酸后结构发生改变,生成不稳定的无色化合物。其漂白原理可用下面的反应方程式表示下列说法正确的是 试填写下列空白 ⑴N的化学式为; ⑵写出反应①的化学方程式; ⑶由K溶液经如何处理才能制得N 。 19、一定量的石灰乳中通入一定量的氯气,两者恰好完全反应,生成物中有三种含氯元素的离子,其中两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线图如图所示。试回答 (1)t2时Ca(ClO)2与Ca(ClO3)2的物质的量之和为____________mol,该石灰乳中Ca(OH)2的质量是________g。 (2)据分析,生成Ca(ClO3)2的反应是由温度升高引起的,通气速率不同,ClO-和ClO3-的比例也不同,若在原石灰乳中通入氯气速率加快,则反应后将______(填“”“”或“”)2,若,则n(Cl-)_______mol(用a的代数式表示)。 20、现有含NH3为1.7mgL-1的废水300m3(密度为1gcm-3),可采用如下两种方法进行处理。 (1)方法一把甲醇加入含氨的废水中,在一种微生物作用下发生反应 2O2 NH3 NO3-HH2O, 6NO3D6H5CH3OH→ 3N2↑ 5CO3↑ 13H2O. 若用此方法处理,假设每步的转化率为100,需要甲醇多少克 (2)方法二对废水进行加热蒸发(假设NH3全部蒸发出来),所得NH3用一定量空气氧化(设空气中氧气的体积分数为20,氮气的体积分数为80),发生的主要反应有 4NH3 5O24NO 6H2O , 4NO 3O2 2H2O 4HNO3, 副反应有4NH3 3O2 2N2 6H2O.产生的混合物的组成为NO27mol, O218mol, N2225mol和少量的HNO3(高温下NO和O2不反应),求NH3转化为NO和HNO3的转化率各是多少。 【试题答案 1、D 2、A 3、B 4、B 5、D 6、D 7、D 8、B 9、AC 10、CD 11、A 12、C 13、CD 14、A 15、BD 16、⑴Na2S2O3 SO2 S BaSO4 ⑵S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+10H++8Cl- ⑶2KMnO4+5SO2+2H2O=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4 17、(1)F Mg(2)2Na2O2+2CO2=4NaOH+O2 (3)2F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O (4)c(Na+)>c(OH-)> 设每天处理废水需x kg甲醇 根据关系式 6NH3 DD 5CH3OH 6mol 53210-3 x x0.8kg 所以需甲醇0.8kg. (2)NH3转化为NO的转化率为根据得失电子守恒有② 联合方程①、②,解得Z5/3 故NH3转化为HNO3的转化率为5.6
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