专题05 非金属及其化合物解析版.docx
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专题05非金属及其化合物解析版
专题05非金属及其化合物
【学习目标】
1．了解硅单质、氯单质、硫单质、氮单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解氯元素、氮元素、硫元素及其重要化合物对环境质量的影响。
3．掌握氯气、氨气、二氧化硫的实验室制法。
【知识导图】
【知识精讲精练】
知识点一、硅及其化合物
1．碳、硅元素的存在形态
（1）硅元素在地壳中的含量占第二位，仅次于氧元素，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。
2．硅单质的化学性质
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（1）与Cl2反应：
Si+2Cl2
SiCl4
（2）硅的工业制法：
________________________________________________________________
提醒：
①自然界中没有游离态硅，工业上常用焦炭在电炉中还原SiO2得到粗硅。
②Si的还原性强于C，但C能还原SiO2生成Si，且氧化产物为CO：
2C＋SiO2
Si＋2CO↑，其原因是产物CO为气体，它的放出降低了生成物浓度，促使反应向正反应方向进行。
且该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
3．硅单质的结构、物理性质与用途
硅
结构
晶体硅：
与金刚石类似的空间网状结构
物理性质
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高
用途
晶体硅用作半导体材料，制造硅芯片和硅太阳能电池
4．二氧化碳和二氧化硅的比较
物质
二氧化硅
结构
空间立体网状结构，不存在单个分子
主要物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
化
学
性
质
水
不反应
酸
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
碱
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（盛碱液的试剂瓶用橡胶塞）
盐
如与Na2CO3反应：
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑
碱性氧化物
如与CaO反应：
SiO2＋CaO
CaSiO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
提醒：
①SiO2是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水；但SiO2不溶于水，故不能用SiO2与水反应制备硅酸。
②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等酸反应，但能与氢氟酸反应。
③不能依据反应SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑说明SiO2对应的水化物（即H2SiO3）的酸性比H2CO3强。
5．硅酸、硅酸盐、无机非金属材料
1．硅酸
2．硅酸盐
（1）Na2SiO3水溶液俗称水玻璃，常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。
3．常见无机非金属材料
（1）传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
例1．（2019•红岗区校级一模）下列说法正确的是（ ）
A．因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
B．下列转化在一定条件下能够实现：
SiO2
SiCl4
Si
C．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
D．Si和SiO2都用于制造光导纤维
【答案】A
【解析】A．HF与SiO2反应，SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记，故A正确；
B．SiO2只溶于HF，不溶于盐酸，故B错误；
C．HF与SiO2反应体现的是HF的特性，SiO2与其他的酸不反应，不是两性氧化物，二氧化硅与HF酸反应生成产物为四氟化硅和水，所以二氧化硅不是两性氧化物，故C错误；
D．Si用于制造晶体管，SiO2用于制造光导纤维，故D错误；故选：
A。
练习1．（2019•安徽一模）化学无处不在，下列说法不正确的是（ ）
A．硅既可制作光导纤维，也可制作电脑芯片
B．乙酸既可做调味剂，也可除水垢
C．氢氧化铝既可做阻燃剂，也可治疗胃酸过多
D．食盐既可做融雪剂，也可做防腐剂
【答案】A
【解析】A、电脑芯片是硅，光导纤维成分是二氧化硅，故A错误；
B．乙酸具有弱酸性，乙酸的水溶液为食醋可以做调味剂，酸性比碳酸的酸性强，所以也可除水垢，故B正确；
C、氢氧化铝加热易分解生成氧化铝，所以氢氧化铝不能用做耐火材料，氢氧化铝是弱酸也可以治疗胃酸过多，故C正确；
D．食盐可以改善食品的口感，可做调味品，也能抑制微生物的生长和繁殖，防止食物变质，可以做防腐剂，故C正确；故选：
A。
练习2．（2019•南开区三模）化学与生活密切相关。
下列叙述不正确的是（ ）
A．二氧化硅是将太阳能转变为电能的常用材料
B．中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
C．使用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服，肥皂去污能力差
D．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土
【答案】A
【解析】A．晶体硅是良好的半导体，晶体硅是将太阳能转变为电能的常用材料，故A错误；
B．明矾溶液中Al3+水解使溶液呈酸性，铜锈为Cu2（OH）2CO3，溶于酸性溶液，故利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈，故B正确；
C．肥皂有效成分为高级脂肪酸钠盐，用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服，高级脂肪酸钠盐会与钙离子反应生成难溶的高级脂肪酸钙，使肥皂去污能力减弱，故C正确；
D．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，瓷器是利用黏土高温煅烧制得，故D正确；故选：
A。
练习3．（2019•濮阳二模）化学与社会、生活密切相关。
下列说法正确的是（ ）
A．人造太阳中热核聚变产生的核能不属于新能源
B．地沟油和矿物油的主要成分都是不饱和烃
C．光伏高速公路中使太阳能转化为电能的特殊材料为单质硅
D．铁粉和生石灰均可用作食品中的抗氧化剂
【答案】C
【解析】A．核能、太阳能、氢能属于新能源，故A错误；
B．地沟油为高级脂肪酸甘油酯，不属于混合烃类，故B错误；
C．硅是良好的半导体材料，是制造太阳能电池主要原料，故C正确；
D．生石灰可作干燥剂，不具有还原性，只有还原铁粉是防止食品氧化变质，故D错误；故选：
C。
练习4．（2019•安徽一模）新型光电材料多孔硅是通过电化学腐蚀单晶硅片的方法形成的，下列说法不正确的是（ ）
A．反应不能在玻璃容器中进行B．Si电极的反应式：
Si+4HF+4e﹣＝SiF4+4H+
C．制备过程需要采用微电流减慢反应速率D．硅电极凹面内的硅原子更易氧化形成空洞
【答案】B
【解析】A．该电解池中，电解液中含有HF，与二氧化硅反应，所以不能在玻璃容器中进行，故A正确；
B．阳极上Si失电子发生氧化反应，电极反应式为Si+4HF﹣4e﹣＝SiF4+4H+，故B错误；
C．制备过程需要采用微电流，可以减慢反应速率，故C正确；
D．硅电极凹面内的硅原子，接触面更大，则更易氧化形成空洞，故D正确；故选：
B。
练习5．（2019•西湖区校级模拟）下列说法不正确的是（ ）
A．干冰可用于人工降雨B．单质硅可用于制取普通玻璃
C．硫酸铜可用于游泳池消毒D．氧化铁可用于制作颜料
【答案】B
【解析】A．干冰是二氧化碳的固态存在形式，放在空气中能迅速吸收大量的热使周围的温度快速降低，使水蒸气液化成小水滴，从而降雨的目的，故A正确；
B．制造玻璃成分纯碱、石灰石、石英，用不到硅，故B错误；
C．铜离子为重金属离子，能够使蛋白质变性，所以具有杀菌消毒作用，可用作游泳池消毒，故C正确；
D．氧化铁制作红色颜料是因为其红棕色固体，故D正确；故选：
B。
知识点二、氯及其化合物
1．氯气的性质
1．物理性质
2．化学性质
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（1）与非金属反应。
与H2反应：
H2＋Cl2
2HCl，
（2）与还原性无机化合物反应。
①与碘化钾溶液反应：
_________________________________。
②与SO2水溶液反应：
_________________________________。
③与FeCl2溶液反应：
离子方程式为_________________________________。
提醒：
①Cl2可使湿润的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明Cl2没有漂白性，而是HClO起漂白作用。
②Cl2可使湿润石蕊试纸先变红后褪色，原因是Cl2与水反应生成的酸使石蕊先变红，HClO使变色后的石蕊褪色。
③常温下液态氯与铁不反应，故可用钢瓶贮运液氯。
2．氯的重要化合物
（1）次氯酸
（2）漂白粉
提醒：
①HClO不稳定，不能单独存在，只存在于氯水、次氯酸盐溶液或次氯酸盐与酸反应的混合物中。
②不能用pH试纸测量氯水的pH，原因是氯水中的HClO具有漂白性。
③工业上制取漂白粉是用氯气与石灰乳反应制得，而不是用氯气与石灰水反应。
④“84”消毒液的主要成分为NaClO，漂粉精的有效成分为Ca（ClO）2。
“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用，其原因是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
3．氯水的成分及性质的多样性
1．氯水成分的多样性
（1）组成微粒——三分子：
Cl2、H2O、HClO，四离子：
H+、Cl—、ClO—、OH—
（2）三个平衡。
Cl2＋H2O
HClO＋HCl、HClO
H＋＋ClO－、H2O
H＋＋OH－。
2．氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。
所加试剂
参与反应的微粒
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl－
白色沉淀
Cl－+Ag+==AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++CO32－==CO2↑+H2O
有色布条
HClO
布条颜色褪去
发生氧化还原反应
FeCl2溶液
Cl2
溶液变棕黄色
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl－
石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
镁粉
Cl2、H+
氯水的颜色褪去并有气泡产生
Mg+Cl2==Mg2++2Cl－
Mg+2H+==Mg2++H2↑
4、氯气的实验室制法及性质的实验探究
1774年瑞典化学家舍勒制取了氯气。
1．原理：
MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2．发生装置：
固+液加热型
3．净化：
将气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶
4．干燥：
将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶
5．收集：
用向上排空气法或排饱和食盐水法。
6．尾气吸收：
用NaOH溶液吸收多余的氯气，防止污染空气。
7．验满方法
①将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
5．卤离子的检验
（1）AgNO3溶液——沉淀法：
未知液
生成
（2）置换——萃取法：
未知液
有机层呈
（3）氧化——淀粉法检验I－：
未知液
蓝色溶液，表明有I－
例1．（2019•西湖区校级模拟）下列关于氯水性质现象的描述和相关解释正确的是（ ）
操作
现象
解释
A
将氯水加入紫色石蕊试液中
石蕊试液先变红色后褪色
氯水中有H+
B
氯水中加入硝酸银溶液
产生白色沉淀
氯水中Cl﹣
C
氯水中加入碳酸钠溶液
产生气体
氯水中HClO
D
氯水中加入有色布条
有色布条褪色
氯水中有Cl2
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】A．氯气与水反应生成HCl、HClO，HCl显强酸性，使石蕊变红，HClO具有强氧化性，使其褪色，故A错误；
B、氯水中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，说明生成白色沉淀氯化银，所以氯水中含有氯离子，故B正确；
C、次氯酸的酸性弱于碳酸，所以氯水中加入碳酸钠溶液产生气体，说明盐酸而不是次氯酸，故C错误；
D、氯水中加入有色布条，有色布条褪色是次氯酸漂白性，而不是氯气的作用，故D错误；故选：
B。
练习1．（2019•浙江模拟）不能与CuBr2溶液发生反应的是（ ）
A．AgNO3溶液B．FeCl3溶液C．氨水D．新制氯水
【答案】B
【解析】A．AgNO3溶液与CuBr2溶液发生反应生成溴化银沉淀，离子方程式：
Ag++Br﹣＝AgBr↓，故A不符合；
B．铁离子不能氧化溴离子，FeCl3溶液和CuBr2溶液不发生反应，故B符合；
C．氨水与CuBr2溶液发生反应生成氢氧化铜沉淀，反应的离子方程式：
Cu2++2NH3•H2O＝Cu（OH）2↓+2NH4+，故C不符合；
D．新制氯水中氯气具有强氧化能氧化溴离子生成溴单质，反应的离子方程式：
2Br﹣+Cl2＝Br2+2Cl﹣，故D不符合；故选：
B。
练习2．（2019•西湖区校级模拟）下列物质与其用途相符合的是（ ）
①Cl2﹣制消毒剂②碘﹣预防甲状腺肿大③AgI﹣人工降雨④AgBr﹣制胶卷，感光纸
⑤淀粉﹣检验I2的存在⑥NaClO﹣漂白纺织物
A．②③④⑤⑥B．①②③④⑤C．②③④⑤D．全部
【答案】D
【解析】①Cl2与水反应生成HClO，可杀菌消毒，可制消毒剂，故正确；
②缺碘易导致甲状腺肿大，应适量补充碘，故正确；
③AgI在空气中易形成结晶核，可用于人工降雨，故正确；
④AgBr具有感光性，可制胶卷，感光纸，故正确；
⑤淀粉遇到I2变蓝，可用于检验碘的存在，故正确；
⑥NaClO具有漂白性，可白纺织物，故正确；故选：
D。
练习3．（2019•西湖区校级模拟）下列试剂中不能使淀粉﹣KI试纸变色的是（ ）
A．AgNO3溶液B．溴水C．FeCl3溶液D．SO2气体
【答案】D
【解析】A．AgNO3溶液与KI反应生成黄色沉淀，故A不选；
B．溴水可使淀粉﹣KI试纸变蓝，故B不选；
C．FeCl3溶液可使淀粉﹣KI试纸变蓝，故C不选；
D．SO2气体与KI不反应，不能使淀粉﹣KI试纸变色，故D选；故选：
D。
练习4．（2019•青浦区二模）将氯气持续通入紫色石蕊试液中，溶液颜色呈如下变化：
关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是（ ）
A．H+、HClO、Cl2B．H+、ClO﹣、Cl﹣C．HCl、ClO﹣、Cl﹣D．HCl、HClO、Cl2
【答案】A
【解析】氯气与水反应生成HCl、HClO，HCl具有酸性，HClO具有漂白性，则将氯气持续通入紫色石蕊试液中先变红后褪色，最后形成饱和氯水溶液显浅黄绿色为溶解的氯气分子，关于溶液中导致变色的微粒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的判断正确的是A，故选：
A。
练习5．（2019•海淀区模拟）某化学实验兴趣小组的同学从海带中提取碘单质的实验流程图如下：
依据实验下列说法不正确的是（ ）
A．从上述实验可以得出海带中含有可溶性的含碘化合物
B．步骤⑤中可能发生的反应为：
5I﹣+IO3﹣+6H+═3I2+3H2O
C．若步骤④中用CCl4做萃取剂，步骤⑥应取上层溶液得到后续的混合物C
D．整个过程中的操作是利用了物质的溶解性实现了碘元素的富集、分离与提纯
【答案】B
【解析】A．由上述分析可知，海带中含有可溶性的含碘化合物，故A正确；
B．步骤⑤中可能发生的反应为3I2+6OH﹣＝5I﹣+IO3﹣+3H2O，故B错误；
C．若步骤④中用CCl4做萃取剂，有机层在下层，步骤⑤中碘与NaOH反应，则步骤⑥应取上层溶液得到后续的混合物C，故C正确；
D．上述实验利用了物质的溶解性实现了碘元素的富集、分离与提纯，故D正确；故选：
B。
练习6．（2019•潍坊一模）某化学学习小组用如图所示装置制备、收集Cl2，并进行性质验证实验（夹持装置略去）。
下列说法正确的是（ ）
A．用KMnO4和浓盐酸制备Cl2时，只选①
B．③用于Cl2收集时，a为进气口
C．④中加入NaBr溶液和CCl4，通入Cl2反应后振荡、静置，下层溶液呈橙红色
D．⑤中通入Cl2使品红溶液褪色后，取出溶液加热可恢复红色
【答案】C
【解析】A．高锰酸钾颗粒较小，容易从隔板掉入溶液中，不能实现液体与固体的分离，应选择装置②，故A错误；
B．Cl2的密度比空气大，应用向上排空气法，③用于Cl2收集时，b为进气口，故B错误；
C．通入Cl2后，发生反应Cl2+2NaBr═Br2+2NaCl，生成的Br2呈橙红色且易溶于CCl4中，可观察到溶液分层且下层呈橙红色，可验证Cl2的氧化性，故C正确；
D．⑤中的品红溶液通入Cl2后，因有HClO生成，可使品红溶液褪色，此漂白褪色属于氧化型，是不可逆的，加热后不能复原，故D错误；故选：
C。
练习7．（2019•广东模拟）某同学取海带灰加蒸馏水意沸2～3min，冷却，过滤，获得含I﹣的溶液，并设计以下实验方案从中提取I2。
下列说法中错误的是（ ）
A．试剂b可能是CCl4B．“I2的悬浊液→粗碘”需萃取
C．“下层溶液”可在流程中循环利用D．反应1、反应2、反应3都是氧化还原反应
【答案】B
【解析】A．由操作1为萃取，且加入NaOH分层后有机层在下层，可知试剂b可能是CCl4，故A正确；
B．I2的悬浊液→粗碘”需过滤，故B错误；
C．“下层溶液”可作试剂b，在流程中循环利用，故C正确；
D．反应1、反应2、反应3中均有I元素化合价变化，均为氧化还原反应，故D正确；故选：
B。
知识点三、硫及其化合物
1．单质硫在自然界中的的存在。
游离态的硫：
存在于火山口附近或地壳的岩层里。
化合态的硫：
主要以硫化物和硫酸盐的形式存在。
如硫铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、石膏（CaSO4·2H2O）等。
硫还存在于石油、天然气、煤等化石燃料中。
硫的物理性质：
单质硫的颜色是黄色，非常脆，容易粉碎；熔点比较低，稍微受热，就会熔化成液体；硫蒸气的颜色也是黄色；硫单质的溶解性比较特殊：
不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳（CS2是一种有机物）。
2．硫的化学性质
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