◇ 北京 李宏華

?

非金屬及其化合物得分寶典

◇ 北京 李宏華

古人云:“學(xué)而不思則罔.”在學(xué)習(xí)中要善于歸納總結(jié)、勤于思考,找出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)不懂的問題要及時(shí)解決,只有這樣才能靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)．

1 硅及其化合物

【問題1】 從元素周期表的位置看,碳和硅均為第ⅣA元素,自然界中的碳有多種單質(zhì)存在,自然界中有硅的單質(zhì)嗎?為什么?

【答案】 沒有,因?yàn)楣栌泻軓?qiáng)的親氧性,在地殼形成時(shí)硅與氧易結(jié)合、難分離,因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸鹽形式存在．

【問題2】 硅單質(zhì)有廣泛的用途,用哪些化學(xué)方程式可以表示工業(yè)上獲取硅單質(zhì)的過程？

【問題3】 SiO2既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng),有的同學(xué)認(rèn)為它是一種兩性氧化物,你同意這種看法嗎?

【答案】 不同意．因?yàn)镾iO2只能與HF反應(yīng),這是SiO2的特性,生成物也不是鹽和水,因此SiO2是一種酸性氧化物,而不是兩性氧化物．

【問題4】 實(shí)驗(yàn)室要熔化NaOH固體,現(xiàn)有石英坩堝、陶瓷坩堝和鐵坩堝，你認(rèn)為應(yīng)選哪一種,為什么?

【問題5】 光電材料和光纖材料的成分分別是什么?

【答案】 光電材料的主要成分是晶體硅;光纖材料的主要成分是二氧化硅．

【問題6】 若將長(zhǎng)石和高嶺土改寫成氧化物的形式,試分別寫出與HCl反應(yīng)的離子方程式．

【答案】 K2O·Al2O3·6SiO2+8H+=

2K++2Al3++6SiO2+4H2O;

Al2O3·2SiO2·2H2O+6H+=

2Al3++2SiO2+5H2O.

例1下列說法正確的是( ).

A (2015年安徽卷)SiO2既能和NaOH溶液反應(yīng),又能和氫氟酸反應(yīng),所以是兩性氧化物;

B (2016年海南卷)石英砂可用于生產(chǎn)單晶硅;

C (2016年全國(guó)卷Ⅲ)SiO2與HF反應(yīng),氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記;

D (2016年江蘇卷)向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸:Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+

2 氯及其化合物

【問題1】 如遇到氯氣泄漏應(yīng)如何自救?

【答案】 Cl2密度比空氣大,因此要逆著風(fēng)向往高處轉(zhuǎn)移．由于Cl2易和堿反應(yīng),可用蘸有肥皂水或純堿溶液的毛巾捂住鼻子．向空中噴灑石灰水用于處理Cl2．

【問題2】 將Cl2通入石蕊試液中的現(xiàn)象是什么?能用pH試紙測(cè)定氯水的pH嗎?

【答案】 現(xiàn)象是先變紅后褪色．氯水的pH不能用pH試紙測(cè)定,因?yàn)槁人械腍ClO能將pH試紙漂白．

【問題3】 如何保存氯水、漂白粉?說明原因．

【答案】 應(yīng)避光(棕色試劑瓶中)、密封保存．原因是氯水中的HClO見光易分解,氯水具有揮發(fā)性,易揮發(fā)出Cl2,漂白粉易吸收空氣中的CO2和水蒸氣生成HClO,HClO見光分解而使漂白粉失效．

【問題4】 飽和食鹽水可以收集較純凈氯氣的原因是什么?該原理還可以用于收集哪些氣體?

【答案】 氯氣在飽和食鹽水中的溶解度較小,又能夠除去其中含有的HCl．其原理是飽和氯化鈉溶液中的Cl-存在,導(dǎo)致Cl2與水的反應(yīng)受到了抑制,所以Cl2的溶解度減小．CO2可以用飽和NaHCO3溶液收集，SO2可以用飽和NaHSO3溶液收集，H2S可以通過排飽和NaHS溶液收集．

例2下列說法正確的是( ).

A (2016年四川卷)氯氣作水的殺菌消毒劑;

B (2016年全國(guó)卷Ⅲ)濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制備純凈Cl2的操作是氣體產(chǎn)物先通過濃硫酸,后通過飽和食鹽水;

C (2016年上海卷)向新制氯水中加入少量碳酸鈣粉末,能增強(qiáng)溶液漂白能力;

D (2016年全國(guó)卷Ⅰ)將Cl2與HCl混合氣體通過飽和食鹽水可得到純凈的Cl2

解析氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,次氯酸具有強(qiáng)氧化性,能殺菌消毒,選項(xiàng)A正確;氣體產(chǎn)物先通過飽和食鹽水,除去氯化氫,再通過濃硫酸除去水蒸氣,否則水蒸氣不能除去,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于酸性由強(qiáng)到弱順序?yàn)镠Cl、H2CO3、HClO,所以向溶液中加入少量碳酸鈣粉末,會(huì)發(fā)生反應(yīng):2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑,使化學(xué)平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致c(HClO)增大,則溶液的漂白性增強(qiáng),選項(xiàng)C正確;將Cl2與HCl混合氣體通過飽和食鹽水，在除去氯氣中的HCl的同時(shí)引入水蒸氣,故不能得到純凈的Cl2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案為A、C.

3 硫及其化合物

【問題1】 請(qǐng)分析哪些物質(zhì)能使溴水褪色?

【問題2】 下列哪些事實(shí)或?qū)嶒?yàn)?zāi)苷f明氧化性大小的順序?yàn)镃l2大于Br2大于I2．

① 氯水分別滴入KBr、NaI溶液中顏色加深,而溴水滴入NaCl溶液中無明顯變化,滴入淀粉-KI溶液中,溶液變藍(lán);②H2和Cl2的混合氣體光照能爆炸,H2和Br2的混合氣體加熱才能反應(yīng),而H2和I2反應(yīng)更困難;③ Fe分別與Cl2、Br2、I2反應(yīng)生成Fe的化合物的化合價(jià)高低;④ HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性越來越差;⑤ Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐漸減小.

【答案】 ①、②、④.

【問題3】 淀粉-KI試紙常用于檢驗(yàn)?zāi)男┪镔|(zhì)?

【答案】 檢驗(yàn)強(qiáng)氧化性物質(zhì)如Cl2、Br2、FeCl3溶液、O3等,反應(yīng)原理是I-被氧化成I2而使淀粉變藍(lán)．

【問題4】 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)多種方案鑒別NaCl、NaBr、KI這3種白色固體．

【答案】方法1可用氯水鑒別．把這3種物質(zhì)各取少量配成溶液,加入新制的氯水和汽油(或四氯化碳),振蕩,分層,使汽油層呈無色的是NaCl;使汽油層呈橙色的是NaBr;呈紫紅色的是KI．

方法2可先用焰色反應(yīng)將KI區(qū)分出來，然后再將另外2種物質(zhì)各取少量配成溶液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淡黃色沉淀生成的是NaBr．

方法3分別取少量固體配成溶液,分別加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaCl,有淡黃色沉淀生成的是NaBr,有黃色沉淀生成的是KI．

【問題5】 檢驗(yàn)X-存在時(shí),加入稀硝酸的作用是什么?能否用鹽酸代替?

【問題6】 氧化物的酸堿性與氧化物能夠與水反應(yīng)生成的酸、堿有什么關(guān)系?

【答案】 氧化物的酸堿性與其能否與水反應(yīng)無直接聯(lián)系,氧化物的酸堿性是根據(jù)其能否與酸或堿反應(yīng)生成鹽和水進(jìn)行分類的,因?yàn)橛行┧嵝匝趸锘驂A性氧化物不與水反應(yīng)．

【問題7】如何洗滌附著在試管內(nèi)壁上的硫?

【問題8】 哪些事實(shí)能說明硫的氧化性比Cl2的氧化性弱?

【答案】 1) 與Fe反應(yīng),產(chǎn)物中Fe的價(jià)態(tài)不同:

2) 利用置換反應(yīng)證明:H2S+Cl2=S↓+2HCl．

【問題9】 有2瓶分別經(jīng)過Cl2和SO2漂白的品紅溶液,如何通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)鑒別?

【答案】 加熱,恢復(fù)紅色的是經(jīng)過SO2漂白的品紅溶液,否則是經(jīng)過Cl2漂白的品紅溶液．

例3下列敘述正確的是( ).

A (2016年江蘇卷)SO2具有氧化性,可用于漂白紙漿;

B (2016年全國(guó)卷Ⅲ)配制稀硫酸時(shí)要先將濃硫酸加入燒杯中,后倒入蒸餾水;

C (2016年海南卷)將SO2通入溴水中證明SO2具有還原性;

D (2016年上海卷)NaCl與濃H2SO4加熱可制HCl,推測(cè)NaBr與濃H2SO4加熱可制取HBr

解析SO2用于漂白紙漿是利用其漂白性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;濃硫酸稀釋應(yīng)該將濃硫酸倒入水中,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;SO2通入溴水中,發(fā)生反應(yīng):SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr,溴水褪色，SO2體現(xiàn)的是還原性,選項(xiàng)C正確;濃硫酸的氧化性很強(qiáng),會(huì)將HBr氧化成Br2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案為C.

4 氮及其化合物

【問題1】 根據(jù)氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一種活潑的非金屬,為什么氮?dú)鈪s很穩(wěn)定?

【答案】 氮?dú)獾男再|(zhì)不僅與原子結(jié)構(gòu)有關(guān),還與氮分子的構(gòu)成有關(guān);氮?dú)夥肿又械腘≡N鍵,鍵能很大,分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,故氮?dú)夂芊€(wěn)定．

【問題2】 俗話說“雷雨發(fā)莊稼”,這說明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合態(tài)的氮,請(qǐng)寫出3個(gè)有關(guān)的化學(xué)方程式:

(1) ________; (2) ________; (3) ________．

(2) 2NO+O2=2NO2;

(3) 3NO2+H2O=2HNO3+NO.

【問題3】 如何鑒別NO2與溴蒸氣?

【答案】 NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性，如均具有氧化性，溶于水均有酸生成，均可與堿反應(yīng)，均為紅棕色等，所以不能用淀粉-KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別,但二者性質(zhì)又有差別,可以用下列溶液或方法鑒別:AgNO3溶液、CCl4溶液、用水洗法．

【問題4】 實(shí)驗(yàn)室收集NO和NO2氣體時(shí)應(yīng)分別采取什么方法?

【答案】 由于NO能與O2反應(yīng),故不能用排空氣法收集,不溶于水,可用排水法收集;NO2和水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O=2HNO3+NO,故不能用排水法收集,結(jié)合NO2氣體的密度大于空氣的密度,故用向上排空氣法收集．

【問題5】 久置的硝酸呈黃色,如何除去?怎樣保存硝酸?

【答案】 硝酸顯黃色是由于硝酸見光或受熱發(fā)生分解,生成的NO2溶于濃硝酸所致,所以消除的方法是通入O2(或空氣),使其發(fā)生反應(yīng)4NO2+O2+2H2O=4HNO3．保存時(shí)應(yīng)盛放在棕色試劑瓶中,并置于陰涼處．

【問題6】 常溫下,鋁和鐵在濃硝酸中“鈍化”是化學(xué)變化嗎?

【答案】 是化學(xué)變化,鈍化是在鐵、鋁的表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜,阻止了金屬與硝酸的進(jìn)一步反應(yīng)．

【問題7】 濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生NO2氣體,稀硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生NO氣體,有人認(rèn)為稀硝酸的氧化性更強(qiáng),這種說法正確嗎?

【答案】 不正確．濃硝酸與銅發(fā)生劇烈反應(yīng),而稀硝酸與銅反應(yīng)相對(duì)平緩,故說明濃硝酸的氧化能力強(qiáng)．

【問題8】 加熱條件下,足量的銅與一定量的濃硫酸反應(yīng)是否會(huì)有不同的氣體產(chǎn)生?

【答案】 隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行,硫酸的濃度降低,稀硫酸不能與銅反應(yīng),只能產(chǎn)生SO2氣體．

【問題9】 固態(tài)NH4Cl受熱變成氣體,氣體遇冷又變?yōu)楣虘B(tài)NH4Cl;固態(tài)碘受熱變成蒸氣,蒸氣遇冷又變成固態(tài)碘：這2種現(xiàn)象的本質(zhì)是否相同?

【答案】 不相同,NH4Cl固體受熱分解成NH3和HCl,發(fā)生了化學(xué)變化;固態(tài)碘受熱升華成為碘蒸氣,是物理變化．

例4(2016年全國(guó)新課標(biāo)卷Ⅰ) 氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2,某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NOx反應(yīng)進(jìn)行了探究．回答下列問題:

(1) 氨氣的制備.

圖1

(ⅰ) 氨氣的發(fā)生裝置可以選擇圖1中的________,反應(yīng)的化學(xué)方程式為________．

(ⅱ) 預(yù)收集一瓶干燥的氨氣,選擇圖1中的裝置,其連接順序?yàn)?發(fā)生裝置→________(按氣流方向,用小寫字母表示)．

圖2

(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2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如表1．

表1

解析(1) 在實(shí)驗(yàn)室中是利用消石灰與NH4Cl混合加熱,故應(yīng)選用裝置A加熱, 利用裝置A制得的氨氣,由于氨氣是堿性氣體,所以需要利用堿石灰進(jìn)行干燥,然后再根據(jù)氨氣的密度比空氣小的性質(zhì),用向下排空氣法收集,氨氣是大氣污染物,要進(jìn)行尾氣處理,可利用其在水中極容易溶解的特性,用水作吸收劑進(jìn)行尾氣處理. (2) NO2具有強(qiáng)氧化性,NH3有強(qiáng)還原性,二者相遇,會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)夂退?根據(jù)電子守恒、原子守恒,可得反應(yīng)的方程式為8NH3+6NO2=7N2+12H2O,故Y管內(nèi)紅棕色氣體顏色變淺最終為無色,同時(shí)在注射器的內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生; 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可知發(fā)生該反應(yīng)的方程式是8NH3+6NO2=7N2+12H2O; 反應(yīng)后由于容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量減少,所以會(huì)使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小．當(dāng)打開K2后,燒杯內(nèi)NaOH溶液在大氣壓強(qiáng)的作用下會(huì)倒吸入Y管內(nèi)， 原因是該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低,在大氣壓的作用下而發(fā)生倒吸現(xiàn)象．

制取氣體的裝置與反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件有關(guān),高中階段可以認(rèn)為有3套裝置: 1) 由固體混合物加熱制取氣體,可以用試管口略向下傾斜的裝置(大試管制氧法); 2) 固體(塊狀或粒狀)與液體不需要加熱制取氣體(啟普發(fā)生器制氫法); 3) 固體與固體混合、固體與液體混合、液體與液體混合,加熱或不加熱制取氣體可以在燒瓶中進(jìn)行(制氯裝置)．一般按照制取氣體、除雜、干燥、收集、尾氣處理來判斷裝置連接順序．要根據(jù)除雜原則,采用適當(dāng)?shù)脑噭┏s、干燥,根據(jù)物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行氣體的收集和尾氣處理．對(duì)于極容易溶于水或某溶液的氣體,尾氣處理要注意防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生．

北京市順義區(qū)第八中學(xué))