1、1专题十一 常见非金属及其重要化合物1.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命” 。这种材料可以按下列方法制备:SiO2 Si(粗) SiHCl3 Si(纯)下列说法正确的是 ( )A.步骤的化学方程式为 SiO2+C Si+CO2B.步骤中每生成或反应 1 mol Si,转移 4 mol 电子C.二氧化硅能与氢氟酸反应,也能与氢氧化钠溶液反应,属于两性氧化物D.SiHCl3(沸点 33.0 )中含有少量的 SiCl4(沸点 67.6 ),通过蒸馏可提纯 SiHCl32.肼(N 2H4)和氧气的反应情况受温度影响。某同学设计方案探究温度对
2、产物影响的结果如图 Z11-1 所示。下列说法不正确的是 ( )图 Z11-1A.温度较低时, 肼和氧气主要发生的反应为 N2H4+O2 N2+2H2OB.900 时,能发生 N2+O2 2NOC.900 时, N 2的产率与 NO 的产率之和可能小于 100%D.该探究方案是将一定量的肼和氧气在密闭容器中进行不断升温实验3.生物脱 H2S 的原理如下:反应 1:H2S+Fe2(SO4) 3 S+2FeSO 4+H2SO4反应 2:4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O硫杆菌存在时,FeSO 4被氧化的速率是无菌时的 5105倍,氧化速率随温度和 pH 变化关系如图
3、Z11-2。下列说法正确的是 ( )2图 Z11-2A.该过程最终将 H2S 转化为 Fe2(SO4)3B.H+是反应 2 的反应物, c(H+)越大反应速率越快C.反应 1 消耗 11.2 L H2S,转移的电子数目约为 6.021023个D.反应温度过高,Fe 2+氧化速率下降,其原因可能是硫杆菌失去活性4.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )A.C CO2 CO CO2B.Na2SO3 SO2 H2SO3C.CaCO3 CaCl2 Ca(ClO)2D.N2 NO HNO35.由 SO2和 O2制备 SO3(熔点 16.8 ,沸点 44.8 )的模拟装置如图 Z11-
4、3 所示(加热和夹持装置省略):图 Z11-3下列说法正确的是 ( )A.装置中的试剂为饱和 NaHSO3溶液B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下制取 SO2C.装置反应管中的铂石棉用作反应的催化剂D.从装置逸出的气体有过量的 SO2和 O26.已知甲、乙、丙三种物质均含有同种元素 X,其转化关系如图 Z11-4:甲 乙 丙图 Z11-43下列说法错误的是 ( )A.若 A 为 NaOH 溶液,乙为白色沉淀,则 X 可能为短周期金属元素B.若 A 为硝酸,X 为金属元素,则甲与乙反应可生成丙C.若 A 为氧气,丙在通常状况下为红棕色气体,则甲可能为非金属单质D.若乙为 NaHCO3,则甲或丙可
5、能是 CO27.中学教材中常见的金属和非金属元素及其化合物在工业和生活中有重要应用,请回答下列问题:(1)从海水中提溴是将 Cl2通入浓海水中,生成溴单质,而氯气氧化溴离子是在酸性条件下进行的,其目的是避免 。 (2)ClO2是高效、低毒的消毒剂,工业上用 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制得 ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。 (3)磷的含氧酸有多种形式,如 H3PO4 、H 3PO2(次磷酸)、H 3PO3(亚磷酸)等。H 3PO3与 NaOH 反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3两种盐,写出 H3PO3的第二步电离方程式: 。H 3PO3和碘水反应,棕
6、黄色褪去,再滴加 AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,请写出 H3PO3和碘水反应的化学方程式: 。 (4)一种新型燃料电池以液态肼(N 2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质,工作温度高达 700900 时,O 2-自由移动,反应、生成物均为无毒无害的物质。则该电池的负极反应式为 。 (5)镁-H 2O2酸性燃料电池的反应机理为 Mg+H2O2+2H+ Mg2+2H2O,则正极反应式为 。常温下若起始电解质溶液 pH =1,则 pH=2 时溶液中 Mg2+浓度为 。已知Ksp Mg(OH)2=5.610-12,当溶液 pH=6 时, (填“有”或“没有”)Mg(OH) 2沉淀。 8.
7、亚硝酸钠是一种重要的工业用盐,某同学针对亚硝酸钠设计了如图 Z11-5 所示实验(已知:Na2O2+2NO 2NaNO2;Na2O2+2NO2 2NaNO3)。图 Z11-5(1)该同学用以上仪器制备 NaNO2,则装置的连接顺序为 A E。(填序号,可重复) (2)仪器 a 的名称为 。 4(3)NO 在 E 中可被氧化成 N ,写出反应的离子方程式: 。 (4)比色法测定样品中的 NaNO2含量:在 5 个有编号的带刻度试管中分别加入不同量的 NaNO2溶液,各加入 1 mL 的 M 溶液(M 遇NaNO2呈紫红色,NaNO 2的浓度越大颜色越深),再加蒸馏水至总体积均为 10 mL 并振
8、荡,制成标准色阶:试管编号 a b c d eNaNO2含量/(mgL -1) 0 20 40 60 80称量 0.10 g 制得的样品,溶于水配成 500 mL 溶液,取 5 mL 待测液,加入 1 mL M 溶液,再加蒸馏水至 10 mL 并振荡,与标准色阶比较。比色的结果是待测液的颜色与 d 组标准色阶相同,则样品中 NaNO2的质量分数为 。 (5)滴定法测定样品中的 NaNO2含量:称量 0.500 0 g 制得的样品,溶于水配成 500 mL 溶液,取 25.00 mL 待测液于锥形瓶中,加入 a mL KI 酸性溶液(足量),发生反应 2N +2I-+4H+ 2NO+I 2+2H
9、2O。滴入 23 滴 作指示剂,用 0.010 0 molL-1 Na2S2O3溶液进行滴定,当看到 的现象时,即为滴定终点(已知 2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI)。 重复实验后,平均消耗 Na2S2O3溶液的体积为 20.50 mL,则样品中 NaNO2的质量分数为 (保留 3 位有效数字)。 下列操作会导致测定结果偏高的是 (填序号)。 A.滴定过程中向锥形瓶中加少量水B.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失C.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视D.滴定时摇瓶幅度过大,标准溶液滴到瓶外9.某校合作学习小组的同学设计实验验证 Na2SO4与焦炭高温加热后的产物。回答下
10、列问题:(1)Na2SO4与焦炭反应的实验装置如图 Z11-6 所示:5图 Z11-6先通入 N2,然后加热,直至反应结束,整个过程中 N2的作用是 。 装置 B 的作用是 。 (2)该同学认为气体产物中可能含有 CO2、CO 及 SO2,并进行验证,选用上述实验中的装置A、B 和如图 Z11-7 所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。图 Z11-7实验装置连接的合理顺序为 A、B、 。装置 H 中黑色粉末是 。 能证明产物中有 CO 的现象是 。 若含有 SO2,E 装置的作用是 (用化学方程式说明)。 (3)某同学利用图 Z11-8 中的装置验证固态产物,能证明固态产物中含有 Na2S
11、的现象是 。若实验中发现固态产物完全反应后,锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀,说明固体产物中除含 Na2S 还含有少量的 (填一种可能的物质)。 图 Z11-8专题限时集训(十一)1.D 解析 二氧化硅高温下与 C 反应生成 CO 气体,即步骤的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO,A 错误;步骤中 Si 的化合价降低 4,每生成 1 mol Si,转移电子的物质的量为 4 mol,步骤中生成 SiHCl3,Si 的化合价升高 2,步骤中每生成 1 mol Si,转移62 mol 电子,B 错误;SiO 2是酸性氧化物, C 错误;沸点相差 30 以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离,D 正确
12、。2.D 解析 由图可知,温度较低时,肼和氧气主要发生的反应为 N2H4+O2 N2+2H2O,A 正确;由图可知,在 400 到 900 之间,N 2的产率逐渐减小、NO 的产率逐渐升高,所以,900 时,能发生 N2+O2 2NO,B 正确;由图可知,当温度高于 900 后,N 2的产率与 NO 的产率都降低了,说明两个反应都是可逆反应,所以 900 时,N 2的产率与 NO 的产率之和可能小于 100%,C正确;该探究方案是在密闭容器中将一定量的肼和氧气在不同温度下达到平衡的实验,反应达到平衡需要一定的时间,所以不能不断升高温度,D 错误。3.D 解析 由反应 1 和反应 2 可知,该过
13、程将 H2S 转化为单质 S,A 错误;由 Fe2+氧化速率随 pH 变化图可知,当 pH2 时, c(H+)越大反应速率反而越慢,B 错误;没有指明 H2S 所处状况,无法计算,C 错误;温度过高,反应速率下降的原因是高温使得硫杆菌失去活性,催化作用减弱,D 正确。4.A 解析 C 在 O2中完全燃烧生成 CO2,CO2与 C 高温下反应生成 CO,CO 与 Fe2O3高温下反应生成 Fe 和 CO2,三步反应均能实现,A 正确;Na 2SO3与 H2SO4反应生成 Na2SO4、H 2O 和SO2,SO2与溴水反应生成 H2SO4和 HBr,B 错误;CaCO 3与 HCl 反应生成 Ca
14、Cl2、H 2O 和CO2,CaCl2与 O2不反应,C 错误;N 2与 O2高温下反应生成 NO,NO 与 H2O 不反应,D 错误。5.C 解析 进入高温反应管的气体必须干燥,应是浓硫酸,A 错误;铜与稀硫酸不反应,B错误;通常情况下,SO 2和 O2反应很慢,需用催化剂催化,C 正确;中逸出的气体主要是 SO2和 O2及少量的 SO3气体,则中应盛放碱石灰,可除去 SO2、SO 3,所以从装置逸出的气体不会有 SO2,D 错误。6.B 解析 若 A 为 NaOH 溶液,乙是白色沉淀且能和 NaOH 溶液反应,则白色沉淀为 Al(OH)3,甲是铝盐,丙是偏铝酸盐,X 为短周期金属元素 Al
15、,A 正确;若 A 为硝酸,X 为金属元素,X 应是变价金属元素,则甲可能是 Fe,乙是 Fe(NO3)2,丙是 Fe(NO3)3,甲与乙不反应,B 错误;若 A为氧气,丙在通常状况下为红棕色气体即 NO2,则甲是 N2,乙是 NO,C 正确;若乙为 NaHCO3,则甲是 CO2,A 是 NaOH,丙是 Na2CO3,或者甲是 Na2CO3,A 是 HCl,丙是 CO2,D 正确。7.(1)Cl2歧化生成 HCl 和 HClO (2)21(3)H2P H+HPH3PO3+I2+H2O H3PO4+2HI(4)N2H4-4e-+2O2- N2+2H2O7(5)H2O2+2H+2e- 2H2O 0
16、.045 molL -1 没有解析 (1)氯气能与水发生可逆反应生成 HCl 与 HClO,酸性条件下避免 Cl2发生歧化反应生成 HCl 和 HClO。(2)KClO 3在 H2SO4存在下与 Na2SO3反应制得 ClO2,可知 S 被氧化成 S,由得失电子、电荷守恒可知该离子反应为 2Cl +S +2H+ 2ClO2+S +H2O,氧化剂为 KClO3,还原剂为 Na2SO3,由离子反应可知该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为21。(3)H 3PO3与 NaOH 反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3两种盐,说明 HP 不能继续电离出2-3氢离子,H 3PO3的第二步电离方程式为 H
17、2P H+HP ;H3PO3和碘水反应,棕黄色褪去,亚磷酸被氧化生成磷酸,再滴加 AgNO3溶液,有黄色沉淀 AgI 生成,则 H3PO3和碘水反应的化学方程式为 H3PO3+I2+H2O H3PO4+2HI。(4)该燃料电池总反应为 N2H4+O2 N2+2H2O,负极参加反应的是 N2H4,进而写出电极反应式。(5)镁-H 2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+ Mg2+2H2O,正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应,正极反应式为H2O2+2H+2e- 2H2O;若起始电解质溶液 pH=1,则 pH=2 时,溶液中氢离子浓度减小 0.1 molL-1-0.01 molL-1=
18、0.09 molL-1,依据反应方程式得到 c(Mg2+)= c(H+)减小 =0.045 molL-1;KspMg(OH)2=5.610-12,当溶液 pH=6 时, c(Mg2+)= c(H+)减小 0.1 molL-1=0.05 molL-1,c(OH-)=10-8 molL-1,则 Qc=c(Mg2+)c2(OH-)=0.0510-16=510-18KspMg(OH)2,说明无氢氧化镁沉淀生成。8.(1)D B C B(2)硬质玻璃管(3)5NO+3Mn +4H+ 5N +3Mn2+2H2O(4)60%(5)淀粉溶液 加入最后一滴液体,锥形瓶内溶液恰好从蓝色变为无色,且维持半分钟不变色
19、 56.6% BD解析 (1)由题中信息可知,A 用于制备二氧化氮,二氧化氮经 D 转化为 NO,NO 经 B 干燥后通入 C 与过氧化钠反应制备亚硝酸钠,为防止过氧化钠吸收水蒸气,需要用 B 保护 C,剩余的NO 用 E 装置吸收。(4)待测液的颜色与 d 组标准色阶相同,由表中数据可知,NaNO 2的含量为 60 mgL-1,10 mL 待测液中所含 NaNO2的质量为 1010-3 L60 mgL-1=0.6 mg,所以,8样品中 NaNO2的质量分数为 100%=60%。(5)重复实验后,平均消耗 Na2S2O3溶液的体积为 20.50 mL。由题中 2 个反应可得到关系式2N I22
20、Na2S2O3,n(NaNO2)=n(Na2S2O3)=20.5010-3 L0.010 0 molL-1=2.05010-4 mol,则样品中 NaNO2的质量分数为 100%56.6%。滴定过程中向锥形瓶中加少量水,对测定结果无影响;滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,则读取反应消耗的标准溶液的体积偏大,测定结果偏高;观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视,则读取反应消耗的标准溶液体积偏小,导致测定结果偏低;滴定时摇瓶幅度过大,标准溶液滴到瓶外,则导致消耗的标准溶液体积偏大,测定结果偏高。综上所述,会导致测定结果偏高的是 BD。9.(1)排出装置中空气并将生成的气体吹出 安全瓶(2)F
21、、E、C、D、G、H、C CuOH 中黑色粉末变为红色,其后连接的 C 中澄清石灰水变浑浊5SO 2+2KMnO4+2H2O K2SO4+2MnSO4+2H2SO4(3)试管中有黑色沉淀 Na 2SO3(或 Na2S2O3等其他合理答案)解析 (1)碳能够与空气中的氧气反应生成碳的氧化物,为了防止氧气对实验的干扰,先通入 N2,然后加热,直至反应结束,可以排出装置中空气并将生成的气体吹出;Na 2SO4与焦炭高温加热后的产物中可能含有二氧化硫等易溶于水的气体,装置 B 可以防止因二氧化硫等气体的吸收造成的倒吸。(2)气体中可能含有 CO2、CO 及 SO2,由于二氧化硫和二氧化碳都能使澄清的石
22、灰水变浑浊,需要首先检验二氧化硫,然后除去二氧化硫后再检验二氧化碳,最后除去二氧化碳后检验一氧化碳,实验装置连接的合理顺序为A、B、F、E、C、D、G、H、C;一氧化碳具有还原性,可以与金属氧化物发生氧化还原反应,装置 H 中黑色粉末可以是氧化铜。H 中黑色粉末变为红色,其后连接的 C 中澄清石灰水变浑浊,即可证明产物中有 CO。二氧化硫能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,反应的化学方程式为 5SO2+2KMnO4+2H2O K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。(3)Na 2S 能够与硫酸反应生成硫化氢气体,硫9化氢与硫酸铜溶液反应生成黑色的硫化铜沉淀;实验中发现固态产物完全反应后,锥形瓶底部还产生少量黄色沉淀,该黄色沉淀可能是亚硫酸钠与硫化钠反应生成的硫,说明固体产物中除含有 Na2S 外,还可能含有少量的 Na2SO3。
