2019年高考化学考纲解读与热点难点突破专题10常见非金属元素及其重要化合物教学案含解析.pdf
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1、1 常见非金属元素及其重要化合物【2019 年高考考纲解读】1了解常见非金属元素单质及其重要化合物的主要性质及作用。2了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。【重点、难点剖析】一、非金属元素单质及其化合物1硅及其化合物的“特性”(1)Si的还原性大于C,但 C却能在高温下还原出Si:SiO22C=高温Si2CO。(2)非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但Si 能跟强碱溶液作用放出H2:Si 2NaOH H2O=Na2SiO32H2。(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si 能跟 HF作用:Si 4HF=SiF4 2H2。(4)非金属氧化物一般为分子晶体,但SiO2为原子晶体
2、。(5)一般情况,酸性氧化物与水反应生成相应的酸,如CO2H2O=H2CO3,但SiO2不溶于水,不与水反应。(6)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与氢氟酸反应:SiO24HF=SiF4 2H2O(SiF4不属于盐)。(7)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3及 H4SiO4难溶于水。(8)硅酸钠水溶液称为泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。(9)H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有 Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3 Na2CO3,但高温下:Na2CO3SiO2=高温Na2SiO3CO2也能发生。2有关 Cl2及化合物的命题热点(1)Cl2与水的可逆反应,HClO的强氧化性、漂白性和
3、弱酸性。(2)Cl2与碱的歧化反应。(3)Cl2作为氧化剂使用,如将Fe2氧化为 Fe3。(4)Cl2的实验室制法,还原剂用浓盐酸,氧化剂可以为MnO2()、KClO3和 KMnO4等。(5)次氯酸盐为重点ClO不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能表现强氧化性,如ClO与 SO23、I、Fe2均不能大量共存。ClO表现水解性,因HClO酸性很弱,ClO水解显碱性,如Fe33ClO3H2O=Fe(OH)3 3HClO。2 3常见无机酸的重要规律和特性(1)重要规律最高价氧化物对应水化物的酸性强弱取决于元素非金属性的强弱,如酸性:HClO4H2SO4H3PO4H2CO3H2SiO3,则非金属性:C
4、lSPCSi。证明酸性强弱顺序,可利用复分解反应中“强酸制弱酸”的规律,如:Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO3 2HClO 强氧化性酸(如 HNO3、浓 H2SO4)与金属反应,一般不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而和稀 HNO3反应则生成NO,金属和浓H2SO4反应一般生成SO2。(2)重要特性H2SiO3(或 H4SiO4)为难溶性酸,浓盐酸、浓硝酸为挥发性酸。HNO3、浓 H2SO4、HClO具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光受热易分解。浓 HNO3和 Cu(足量)、浓 H2SO4和 Cu(足量
5、)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随着反应的进行,产物会发生变化或反应停止。浓 H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性。常温下,铁、铝遇浓H2SO4、浓 HNO3发生钝化。浓盐酸、浓硝酸、醋酸等遇氨气能冒白烟,即它们挥发出来的酸蒸气与氨气反应生成相应的铵盐(固体)的缘故。H2S、HI、HBr 遇强氧化性酸能发生氧化还原反应,因此不能用浓硫酸进行干燥。二、常见非金属氧化物与环境污染1常见的环境污染污染类型污染成因温室效应CO2排放量过大,造成全球气温上升赤潮/水华大量富含N、P等营养物质的废水的排放使水体富营养化酸雨硫的氧化物、氮的氧化物的大量排放,造成雨水酸度过大臭氧空洞氟氯代烷、氮的氧化
6、物的大量排放使臭氧层大量损耗光化学污染主要是由氮的氧化物(主要指 NO2)和碳氢化合物引起白色污染主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成3 食品污染人类在动物饲养和植物培养过程中使用的大量生长激素、农药、化肥等造成的飘尘烟雾、尘埃、煤灰或冷凝汽化物的固体长时间悬浮于空气中造成的2.污染及防治类型主要污染物防治措施大气污染有害气体和粉尘调整能源结构;综合运用各种技术措施水污染城市生活污水、重金属、酸、碱、盐等无机物;耗氧物质控制污水任意排放,用物理、化学、生物等方法治理土壤污染生活垃圾及工矿业固体废弃物、化肥、农药等控制和减少污染物的排放3.工业尾气的主要成分及其治理(1)硫酸厂尾气:SO2、O2
7、、N2等,一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气:NO、NO2、N2、O2等,一般用NaOH 溶 液吸收。(3)高炉煤气:CO、CO2、N2等,一般回收利用。(4)炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。(5)焦炉气:H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等,可用作燃料。(6)氯碱工业:Cl2一般用 NaOH 溶液吸收。三、非金属元素单质及其化合物的综合实验探究1气体除杂剂的选择原则选择的气体除杂试剂应在除去杂质气体的同时,减少原气体的溶解度,故一般采取通入相关饱和溶液的方法除杂。如 Cl2中混有 HCl,可通入饱和氯化钠溶液;SO2(或 CO2)中混有 HCl,则通入饱和NaHSO3(
8、或 NaHCO3)溶液。2常见的尾气处理方法通常有毒和有污染的尾气必须适当处理,常用尾气处理装置有:a 用于 NaOH溶液吸收氯气、CO2(气体溶解或反应速率不很快,不易引起倒吸)。b 用于收集少量气体然后处理。4 c、d 用于收集极易溶且溶解很快的气体,如HCl、HBr、NH3等;其中d 吸收量少。e 用于处理难以吸收且可燃的气体,如H2、CO等。3“防水”处理在空气中遇水蒸气剧烈反应的物质,制取时应保证制取装置前后均有除水装置,以确保“前后”均无水蒸气引入,提高产物的纯度。【题型示例】题型一碳及其化合物随着新能源、新材料、新工艺的发展应用,碳、硅及其化合物的性质和应用的考查在高考中有逐渐增
9、多的趋势。硅及其化合物的性质和有关实验以及工艺流程题是近几年高考考查的重点,复习时加以重视。特别关注:Si和 SiO2性质的特殊性;有关碳及其化合物的工艺流程题。例 1.【2017 海南】分别将足量下列气体通入稀Na2S溶液中,可以使溶液变浑浊的是A.CO B.SO2 C.HCl D.CO2【答案】B【变式探究】(2016课标全国,7)下列关于燃料的说法错误的是()A燃料燃烧产物CO2是温室气体之一B化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C以液化石油气代替燃油可减少大气污染D燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一解析A 项,温室气体包括CO2、CH4等气体,正确;B 项,二氧化硫主要来源于煤、石油
10、等化石燃料的燃烧排放的废气,会造成大气污染,错误;C项,用液化石油气减少燃油中硫等杂质燃烧产生的空气污染物,正确;D项,燃料不完全燃烧会产生CO,CO易与血红蛋白结合,是大气污染物之一,正确。答案B 答案C【变式探究】(2014课标全国卷,7,6 分)下列过程没有发生化学反应的是()A.用活性炭去除冰箱中的异味B.用热碱水清除炊具上残留的油污5 C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装解析A项,用活性炭去除冰箱中的异味利用了吸附原理,没有发生化学反应;B项,热碱水使得油脂发生水解反应而变得易清除;C项,KMnO4能吸收成熟水果释放的乙烯,从而起到保
11、鲜水果的目的;D项,硅胶起干燥作用,而铁粉是脱氧剂,会与O2发生化学反应。答案A【变式探究】(2015北京理综,27,14 分)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以 4 种无机碳形式存在,其中HCO3占 95%。写出 CO2溶于水产生HCO3的方程式:_。(2)在海洋碳循环中,通过下图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式:_。同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:(CH2O)xx18O2xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳,可采用如下方法:气提、吸收CO
12、2。用 N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用xmolL1HCl 溶液滴定,消耗y mL HCl 溶液。海水中溶解无机碳的浓度molL1。(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。6 结合方程式简述提取CO2的原理:_。用 该 装 置 产 生 的 物 质 处 理b 室 排 出 的 海 水,合 格 后 排 回 大 海。处 理 至 合 格 的 方 法 是_。答案(1)CO2 H2O=H2CO3、H2CO3HHCO3(2)2HCO3Ca2=CaCO3 CO2
13、H2O xCO22xH182O (3)xyz7(4)a 室:2H2O 4e=O2 4H,H通过阳离子膜进入b 室,发生反应:HCO3H=CO2H2O c室的反应:2H2O2e=H2 2OH,用 c 室排出的碱液将从b 室排出的酸液调至接近装置入口海水的 pH【变式探究】(2014课标全国卷,27,15 分)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:(1)铅是碳的同族元素,比碳多 4 个电子层。铅在元素周期表的位置为第周期、第族;PbO2的酸性比 CO2的酸性(填“强”或“弱”)。(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为_。(3)PbO2可由 PbO
14、与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和 Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为,阴极上观察到的现象是;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为_,这样做的主要缺点是_ _。(4)PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即样品起始质量a点固体质量样品起始质量100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2nPbO,列式计算x值和mn值。(3)ClO具有强氧化性,能将PbO氧化为 PbO2,反应的离子方程式为PbO ClO=PbO2Cl。用
15、电解 Pb(NO3)2和 Cu(NO3)2的混合溶液的方法制取PbO2时,Pb2转化为 PbO2,失电子,在阳极反应,结合溶液呈酸性可知阳极反应式为Pb22H2O2e=PbO2 4H;同时阴极Cu2放电,Cu22e=Cu,石墨电极上包裹上一层红色的铜;若不加入Cu(NO3)2,则阴极上Pb2放电,Pb22e=Pb,此时溶液中的Pb2不能完全转化为PbO2,原子利用率降低。8【变式探究】【2017 江苏卷】在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是AFe2Cl点燃FeCl2NaOH(aq)Fe(OH)2 BS2O点燃SO3HO2H2SO4 CCaCO3高温CaO2SiO高温CaSiO3
16、DNH3NO2H OHNO3【答案】C【解析】铁与氯气反应只能生成氯化铁,A错误;硫与氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫,B 错误;碳酸钙高温条件下受热分解生成氧化钙,氧化钙在高温条件下与二氧化硅反应生成硅酸钙,C 正确;一氧化氮与水不反应,得不到硝酸,D错误。【举一反三】(2016上海化学,9)向新制氯水中加入少量下列物质,能增强溶液漂白能力的是()A碳酸钙粉末B稀硫酸C氯化钙溶液D二氧化硫水溶液答案A【举一反三】(2014江苏化学,13,4 分)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的Ag
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